前言

虚拟现实（Virtual Reality，VR）是指采用计算机技术为核心的现代高科技手段生成的一种虚拟环境，是一种多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，与虚拟世界中的物体进行自然的交互，从而通过视觉、听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受。作为新一代信息技术的重要前沿方向，虚拟现实技术将深刻改变人类的生产生活方式。

自20世纪50年代起，虚拟现实技术从模糊的概念、缓慢发展、快速成长到产品落地，并运用到军事、工业、地理与规划、建筑可视化、教育文化等领域。近年来，随着高清显示技术、显卡GPU并行渲染和3D实时建模能力，以及5G、6G网络等技术的快速发展，带来了VR设备的轻量化、便捷化和精细化，大幅提升了VR设备的沉浸式体验效果。未来，虚拟现实技术有望进一步与人工智能（AI）技术深度融合，提升用户体验和应用场景的智能化水平。2021年，以虚拟现实为基础的“元宇宙”（Metaverse）概念及相关报道扑面而来。在未来的“元宇宙”中，人们通过VR、AR、MR这样的虚拟现实技术可以完成生活体验，进而塑造自己的虚拟身份和虚拟社群，并通过虚拟世界丰富自己的精神生活。甚至，人们还可以通过开发虚拟房产、虚拟艺术品、数字货币来构建一整套经济系统。

面对硬件技术的日益成熟，VR内容设计和产出方面的技术人才仍然是制约VR产业发展的重要瓶颈。随着VR人才需求的增加，国内不少教育机构和高校也积极布局VR教育，把VR开发及相关课程纷纷列入人才培养和教学计划之中。2018年9月，教育部正式宣布在《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录》中增设“虚拟现实应用技术”专业；2019年，普通高等学校新增设了“虚拟现实技术”本科专业。2022年11月，工信部、教育部、文化和旅游部、国家广播电视总局、国家体育总局五大部委联合印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》，该文件强调，我国“十四五”规划将“虚拟现实和增强现实”列入数字经济重点产业，并提出鼓励加大虚拟现实相关基础理论、关键技术与应用技术的研发投入。该文件明确，支持高等院校加强虚拟现实相关学科专业建设，鼓励产学研合作，推进高校、科研机构与企业联合精准育才，加强人才引进，扩大定向培养，培育一批复合型人才。

为满足社会和高校对虚拟现实专业建设的需求，我们编写了本书。本书较系统地介绍了虚拟现实技术的概念、发展历程、未来趋势，虚拟现实的关键技术、虚拟现实系统的硬件设备和相关软件、三维全景制作技术、虚拟现实应用开发流程，以及虚拟现实技术专业就业指导等，并期望通过介绍虚拟现实技术的最新发展和未来趋势，虚拟现实技术的开发工具、编程语言和开发流程，帮助学生掌握必要的实践技能，激发学生的创新思维，鼓励他们探索新技术的可能性和潜力。

本书主要内容如下。

第1章介绍虚拟现实技术的概念、特性、发展历程，虚拟现实技术的应用前景，分析VR、AR、MR、XR，以及数字孪生、元宇宙的概念、区别和联系。

第2章介绍虚拟现实技术的关键技术，包括立体高清显示技术、三维建模技术、三维虚拟声音技术、人机交互技术等。

第3章介绍虚拟现实技术的硬件设备，包括生成设备、输入设备和输出设备等。

第4章介绍虚拟现实开发的相关软件，包括3ds Max、Maya、C4D等三维建模软件，Unity、Unreal Engine等虚拟现实开发平台，以及C#、C++、OpenGL等相关开发语言。

第5章介绍三维全景的基本概念，三维全景图及VR全景漫游的制作方法。

第6章介绍虚拟现实应用开发的基本流程。

第7章介绍虚拟现实国家职业技术技能标准，虚拟现实技术行业前景及就业岗位要求，并对虚拟现实技术专业的学生职业规划进行指导。

本书由李建、张慧、杨婷婷担任主编，邱一城、范钊、郭欣担任副主编。李建、范钊撰写了第1、3章，李建、邱一城撰写了第4、5章，郭欣撰写了第2章，张慧撰写了第7章，杨婷婷撰写了第6章。李建对全书进行了审校和统稿。

在本书的编写过程中，作者参阅了大量的书籍、文献资料和网络资源。清华大学出版社郭赛编辑及部门同事对本书的编写提出了许多具体的建议，在此表示衷心的感谢。

由于作者水平所限，加之虚拟现实技术发展迅速、日新月异，书中难免存在不足之处，欢迎广大读者不吝指正。

作 者2025年5月于郑州