前言
虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术起源于20世纪60年代。它的目标是： 以计算机技术为核心，在视觉、听觉、触觉等方面创造出逼真的虚拟环境； 用户借助必要的装备与其进行交互，从而获得身临其境的感受和体验。VR技术涉及心理学、控制学、计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉、数据库设计、实时分布系统、电子学和多媒体技术等多个学科，具有较强的综合性和交叉性。
由于它的综合性和不可替代性，世界各国均重视虚拟现实技术的战略研究。我国2006年颁布的《国家中长期科技规划纲要(2006—2020)》也将虚拟现实技术列为信息领域优先支持的3个方向之一。近十几年来，随着信息技术的不断发展，与虚拟现实相关的各个学科都积累了丰富的成果，这些成果极大地推动了虚拟现实技术的发展和应用。目前，虚拟现实技术已被广泛应用于城市规划、医学、娱乐与艺术、卫星与航天、室内设计、产品展示、教育等各个领域。
在最近两年，VR技术已经进入了一个全新的发展时期。例如，在交互硬件方面，Oculus Rift头盔显示器、HTC Vive头盔显示器、Leap Motion体感控制器等各种价格低廉的VR设备层出不穷； 在产业发展方面，我国各级政府部门已经纷纷开始筹备VR产业基地。可见，VR研究和应用正在向高端和民用两个方向拓展，VR技术已经开始普及化和商业化。可以预见，在不远的未来，VR相关技术不仅会带来更大规模的技术革命，还会推动商业模式不断推陈出新，甚至直接影响人们的思维模式和生活方式。
虚拟现实技术的推广和应用，离不开专业开发平台的支持。目前，相对成熟的虚拟现实开发平台并不多，而仅有的一些知名虚拟现实平台(如Unity、Unreal等)均是从游戏领域衍生而来的。本书所介绍的Vizard虚拟现实开发平台来自于美国的WorldViz公司。该公司起源于美国加利福尼亚大学虚拟环境与行为研究中心。该公司推出的Vizard引擎最初被应用于心理学研究，然后经多个版本的迭代改进，逐渐被商业化为成熟的VR引擎。
近年来，Vizard软件一直活跃在企业级的虚拟现实应用领域。目前，Vizard软件的企业级用户已经有数千家，其中包含了全球顶尖的科研机构和世界500强企业。国内外的众多高校和研究机构也都相继应用该软件展开科学研究。其中，国外的研究机构包括加利福尼亚大学圣巴巴拉分校虚拟环境与行为研究中心、迈阿密大学心理与计算机科学实验室、加拿大滑铁卢大学心理系、斯坦福大学信息学院虚拟人机交互实验室等； 国内的研究机构包括中国科学院心理研究所、北京师范大学心理学院国家级实验教学示范中心等。
可见，Vizard软件越来越受到国内外虚拟现实相关领域用户的推崇。然而，它的相关学习资料并不多，中文资料更加匮乏。所以，本书的目标在于系统地总结该软件的开发方法，为国内用户提供详细的中文参考资料。相比其他VR软件，Vizard软件具有如下特点： 第一，它具有免费试用、免费技术支持等应用优势，能够使初学者快速入门； 第二，它具有功能完备、适合多种应用环境、支持多种交互设备等技术特点，能够使用户全面体验虚拟现实领域的各种技术； 第三，它既提供专用的模型浏览工具，又提供了脚本程序的集成开发环境，更提供了扩展插件的开发接口。这些特点能使用户在较短时间内掌握虚拟现实应用的相关开发技术并进行快速应用。
本书的章节安排如下： 第1章介绍Vizard软件的基本特点、集成开发环境、相关技术概念等内容，然后给出一个简单的开发实例，该实例能够使用户对Vizard软件的开发过程有一个整体感受； 第2章介绍Python语言的编程技巧； 第3~12章详细介绍Vizard软件的各个功能模块，具体包括三维模型的操作，任务流程的控制，人物角色的控制，图形用户界面，场景、窗口和虚拟视点，纹理贴图和视音频素材，着色器编程，物理引擎，硬件交互设备，网络控制； 第13章介绍Vizard软件的一些辅助功能，包括软件环境的全局配置、矩阵运算函数库、可执行文件的发布等； 第14章介绍Vizard软件的一些综合应用实例。
本书的读者最好已经掌握了如下一些基础知识： Python编程语言、计算机图形学基础等。这些基础知识能够帮助读者深入理解Vizard软件的技术特点，从而获得Vizard软件的专业开发能力。对于没有这些基础知识的虚拟现实爱好者而言，本书同样具有阅读价值。本书能够引导初学者快速实现一个简单的虚拟现实程序。在介绍各个功能模块时，本书同时对相关的图形学概念进行了解释说明，以辅助读者对虚拟现实各项关键技术的理解。
本书的官方网站为www.t3edu.com。读者可以在此网站上下载本书所有的电子资源，此网站还会陆续推出与本书相关的视频教程。另外，该网站还提供了全球最大的中文Vizard在线论坛。本书的微信公众号为“T3教育”(该公众号的二维码如右图所示)，新浪微博为“T3VR”，QQ群号为548909625。这些平台会持续更新Vizard软件的相关资讯。如果读者有任何关于Vizard软件方面的疑问，均可在这些平台上获得解答。
致谢
本书的编写集合了作者多年的教学和实践经验，并参考和借鉴了互联网上的一些图片资源。这些图片的原始来源已无法考证，所以在此对这些图片的发布者表示感谢。
在这里，首先要感谢TSenseVR实验室全体工作人员的大力支持，TSenseVR实验室是美国WorldViz在中国独家授权的培训实验室。在本书的编写过程中，该实验室的工作人员提出了很多宝贵的意见和建议。还要感谢TSenseVR实验室提供的硬件资源，这些硬件资源在国内外都具有一定的领先性。这使得本书第11章的编写过程变得非常顺利。
在此还要感谢北京语言大学信息科学学院的张习文教授和付永刚副教授。在Vizard软件的教学过程中，他们和作者一起进行课程设计、教学分析，并给出了很多的宝贵意见； 还要感谢北京语言大学信息科学学院数字媒体技术专业在过去10年的历届学生，他们对该书投入的热情、及时的信息反馈，都为本书的设计和编写提供了宝贵的思路； 还要感谢北京语言大学信息科学学院的数字媒体实验室，该实验室中的各种专业设备为本书编写提供了良好的硬件保障。
本书的编写和出版受到了如下科研项目的资助： 国家自然科学基金项目(61202249)、北京语言大学梧桐创新平台项目(中央高校基本科研业务费)(16PT04)、北京语言大学中青年学术骨干支持计划。
由于作者水平有限，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请广大读者批评指正。在阅读本书的过程中，如果遇到任何问题，均可发送电子邮件至anweihua@t3vr.com或者xuyan@t3vr.com进行交流。
编者2017年6月
