前言虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术。它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可以借助头盔、手柄等专业设备甚至眼球的转动、手势的变化等，让用户进入虚拟空间并实时感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉、听觉等获得身临其境的真实感受。

虚拟现实技术在医疗康复、技能培训、工程建设、数字孪生、文化交流、旅游体验、影视传媒、游戏娱乐、元宇宙等领域有广泛应用。它可以帮助医生提高手术技能，为患者提供康复训练；为学生创造沉浸式学习实验环境，实现可以反复训练的仿真教学；让建筑师更直观地展示设计方案；为观众提供沉浸式观影体验；军事上可以模拟战场环境，提供虚拟环境，提升士兵战斗技能；通过虚拟现实设备，游客足不出户就可以体验各种旅游景点和风景文化；等等。

本书旨在让学生掌握虚拟现实技术的实际应用方法和技能，通过实践操作深入了解虚拟现实技术的原理。课程内容包括虚拟现实技术的基本原理、应用技能，如计算机图像学、计算机图形学、人工智能等领域的基本知识，以及虚拟现实场景的设计和开发技能，如场景建模、纹理映射、光照和阴影、物理仿真、用户界面设计等。此外，课程还涵盖虚拟现实系统的硬件设备和应用软件，以及相关的开发工具和技术，如Unity3D、虚幻引擎、C#等开发环境和 语言。 本书还综述了混合现实（MR）人机交互技术的现状和发展趋势，分析了各种人机交互方案的优缺点，并提出了未来研究方向，包括提高交互方式的灵活性和自然性、增强实时性、提高真实感等。此外，本书还讨论了增强现实（AR）人机交互技术，这是一种将虚拟信息与真实世界相结合的技术，通过头戴式显示器等设备实现人机交互。

本书注重理论与实践相结合，通过大量案例分析和实际操作，展示虚拟现实与人机交互技术在教育、娱乐、医疗等领域的应用，帮助读者更好地把握虚拟现实技术的实际应用场景和方法。通过学习本书，读者将能够全面掌握虚拟现实技术和人机交互的基础知识，提升在相关领域的设计和开发能力，为未来的职业发展打下坚实的基础。

本书由三亚学院杨博雄、杨婷婷、李淑贞、贾东霖、熊纯五位作者共同编写，刘小飞、周显春、陈勇、梁振宝、李可成参与编写。本书理论紧密联系实际，在编写过程中，力求每一个知识点都有具体案例加以体现，同时将真实的工程案例改编为教案，让学习者一目了然，兴趣盎然。教材编排由浅入深，循序渐进，内容丰富全面，理论严谨翔实，既有一定的理论深度，又有一定的应用高度。本书适用于虚拟现实技术、虚拟现实艺术、动画设计、游戏设计等专业学生学习，也可以作为计算机、艺术、传媒等专业学生和研究生选修课程的学习用书，还可作为工程设计、游戏开发、影视传媒、虚拟仿真等领域的研究人员以及工程应用领域的技术人员的参考书。 本书在编写过程中，难免出现纰漏和差错，欢迎批评指正。

编 者 2025年6月