目 录 第1篇 数据可视化基础 第1章 数据可视化简介 . .............3 1.1 可视化的意义 ..........................3 1.2 可视化简史 .............................3 1.2.1 图表萌芽 ........................4 1.2.2 物理测量 ........................5 1.2.3 图形符号 ........................5 1.2.4 数据图形 ........................7 1.2.5 现代启蒙 ......................10 1.2.6 多维信息的可视 编码 ..............................11 1.2.7 多维统计图 ..................12 1.2.8 交互可视化 ..................14 1.3 数据可视化的分类 .................14 1.3.1 科学可视化 ..................15 1.3.2 信息可视化 ..................15 1.3.3 信息图 ..........................15 1.3.4 可视分析 ......................16 1.4 数据可视化的工作流程 .........17 1.4.1 数据采集 ......................17 1.4.2 数据处理 ......................18 1.4.3 可视编码 ......................19 1.4.4 可视化呈现 ..................19 1.4.5 用户感知 ......................19 1.5 本章小结 ...............................20 参考文献 ........................................20 第2章 数据与视觉编码 . .......21 2.1 数据基础与数据分析 .............21 2.1.1 数据属性 ......................21 2.1.2 数据预处理 ..................21 2.1.3 数据挖掘 ......................22 2.1.4 可视数据挖掘与可视 分析 ..............................23 2.2 视觉感知与认知 ....................25 2.2.1 感知与认知 ..................25 2.2.2 格式塔理论 ..................26 2.3 视觉标记与视觉通道 .............30 2.3.1 视觉标记 ......................30 2.3.2 视觉通道 ......................31 2.4 本章小结 ...............................35 参考文献 ........................................35 第3章 数据可视化的方法与 交互方式 . .................36 3.1 数据可视化的基本方法 .........36 3.1.1 高维多元数据可 视化 ..............................36 3.1.2 时序数据可视化 ..........40 3.1.3 地理空间数据可 视化 ..............................43 3.1.4 层次和网络数据可 视化 ..............................44 3.1.5 跨媒体数据可视化 ......46 3.2 数据可视化的基本交互 方式 .....................................50 3.2.1 选择 ..............................50 3.2.2 导航 ..............................52 3.2.3 重配 ..............................54 3.2.4 过滤 ..............................56 3.2.5 概览与细节 ..................59 3.2.6 焦点与上下文 ..............61 3.3 本章小结 ...............................68 参考文献 ........................................68 第2篇 虚拟现实基础 第4章 虚拟现实技术概述 . ...73 4.1 虚拟现实基本概念 .................73 4.2 虚拟现实发展历史 .................74 4.3 虚拟现实的应用分类 .............76 4.3.1 VR应用及VR眼镜的 沉浸感原理概述 ..........77 4.3.2 AR应用概述 ................78 4.3.3 MR应用概述 ...............79 4.3.4 虚拟现实相关技术的 比较 ..............................81 4.4 虚拟现实应用开发工具 .........82 4.4.1 三维建模软件 ..............82 4.4.2 虚拟现实开发引擎 ......84 4.5 虚拟现实的输入和输出 设备 .....................................85 4.5.1 虚拟现实输入设备 ......85 4.5.2 虚拟现实输出设备 ......89 4.6 本章小结 ...............................93 参考文献 ........................................93 第5章 虚拟现实应用开发 . ...94 5.1 基于Unity的虚拟现实作品 UI设计 .................................94 5.1.1 UGUI图形界面系统 ...94 5.1.2 虚拟现实作品界面 设计 ..............................97 5.2 基于Unity的虚拟现实场景 设计 .....................................98 5.2.1 Unity中的地形 系统 ..............................99 5.2.2 Unity中的环境 特效 ............................104 5.2.3 Unity导入外部模型 资源 ............................107 5.3 基于Unity的虚拟现实交互 功能开发 ............................110 5.3.1 虚拟现实应用的人机 交互概述 ....................110 5.3.2 C#脚本开发基础 .......111 5.3.3 Unity中的常用类 ......115 5.4 基于Unity的虚拟现实作品 发布 ...................................116 5.4.1 Unity项目发布到 PC平台 ......................116 5.4.2 Unity项目发布到 移动终端 ....................118 5.4.3 Unity项目发布到 Web平台 ....................119 5.5 本章小结 .............................120 参考文献 ......................................121 第6章 Web端的虚拟现实 应用开发 . ...............122 6.1 Web端的虚拟现实应用 概述 ...................................122 6.1.1 Web3D概述 ...............122 6.1.2 WebVR概述 ...............122 6.1.3 WebXR概述 ...............123 6.2 Three.js引擎介绍 ................124 6.2.1 Three.js引擎与 WebGL的关系 ...........124 6.2.2 Three.js引擎的优 缺点 ............................125 6.2.3 Three.js引擎与其他 Web3D框架对比 .......127 6.2.4 Three.js引擎的可扩 展性 ............................127 6.3 基于Three.js的Web虚拟 现实应用开发举例 ..............128 6.4 本章小结 .............................131 参考文献 ......................................132 第3篇 沉浸式数据可视化与可视分析 第7章 沉浸式数据可视化 基础 . ........................135 7.1 沉浸式数据可视化概述 .......135 7.1.1 沉浸式数据可视化与 可视分析简介 ............135 7.1.2 沉浸式数据可视化的 发展历程 ....................136 7.1.3 沉浸式环境下的数据 可视化应用 ................138 7.2 沉浸式数据可视化的特点 ....140 7.2.1 沉浸式环境的深度 信息 ............................140 7.2.2 沉浸式交互空间 ........141 7.2.3 用户的参与度 ............142 7.2.4 用户的专注度 ............144 7.3 3D感知与呈现 ....................145 7.3.1 3D感知与呈现的 相关概念 ....................145 7.3.2 3D感知与呈现的局 限性 ............................146 7.3.3 3D、2D感知与呈现 的比较 ........................147 7.4 沉浸式数据可视化的未来与 挑战 ...................................148 7.4.1 沉浸式数据可视化中 的多感知技术 ............148 7.4.2 沉浸式数据可视化中 的人机交互 ................150 7.4.3 沉浸式数据可视化中 的数据故事 ................151 7.4.4 沉浸式数据可视化中 的多人协作 ................152 7.5 本章小结 .............................154 参考文献 ......................................154 第8章 多感知沉浸式数据 可视化 . ...................156 8.1 多感知呈现与分析简介 .......156 8.2 多感知沉浸式数据分析 设计框架 ............................157 8.3 沉浸式视觉感知与数据可 视化 ...................................159 8.3.1 沉浸式视觉特征 ........159 8.3.2 沉浸式视觉映射 ........160 8.4 多感官的感知通道 ...............161 8.4.1 听觉感知 ....................161 8.4.2 触觉感知 ....................163 8.4.3 嗅觉与味觉感知 ........166 8.5 多感知沉浸式数据可视分析 系统 ...................................167 8.5.1 数据的多感官映射 ....167 8.5.2 人类的多感官感知 ....168 8.5.3 多感知设计的挑战 限制 ............................169 8.6 本章小结 .............................170 参考文献 ......................................170 第9章 沉浸式数据可视化 的界面与交互 技术 . .......................172 9.1 沉浸式数据可视化交互界面 概述 ...................................172 9.1.1 沉浸式数据可视化中 的鸿沟与壁垒 ............172 9.1.2 沉浸式数据可视化对 交互技术的影响 ........173 9.2 沉浸式数据可视化交互界面 设计基础 ............................174 9.2.1 交互界面设计原则 ....174 9.2.2 交互界面设计任务 ....175 9.2.3 交互界面设计方法 ....177 9.3 沉浸式数据可视化交互界面 设计进阶 ............................179 9.3.1 后WIMP交互设计 ...179 9.3.2 “以用户为中心”的 交互设计 ....................180 9.4 多人协同合作的沉浸式可视 分析 ...................................183 9.4.1 多人协同的基本 需求 ............................183 9.4.2 多人协同的基本 类型 ............................184 9.4.3 多人协同的交互 技术 ............................185 9.5 本章小结 .............................187 参考文献 ......................................188 第4篇 应 用 案 例 第10章 《红楼一梦，一梦 三解》案例介绍 . ...191 10.1 案例介绍 ........................191 10.2 环境配置 ........................192 10.3 家谱树的制作 .................194 10.3.1 数据获取 .............194 10.3.2 视觉映射 .............194 10.3.3 三维视图实现 .....195 10.3.4 交互技术实现 .....204 10.4 人物关系网络 .................206 10.4.1 数据获取 .............206 10.4.2 视觉映射 .............209 10.4.3 三维视图实现 .....210 10.4.4 交互技术实现 ....214 10.5 人物轨迹图 ....................217 10.5.1 数据获取 .............217 10.5.2 视觉映射 .............218 10.5.3 三维视图实现 .....219 10.5.4 交互技术实现 .....222 10.6 本章小结 ........................227 第11章 基于Three.js的 WebXR应用案例 介绍 . .....................228 11.1 作品简介 ........................228 11.2 环境配置 ........................228 11.3 项目搭建 ........................233 11.4 Web3D开发 ...................235 11.5 WebXR开发 ...................238 11.5.1 WebVR场景 搭建 .....................239 11.5.2 手柄控制器功能 实现 .....................240 11.5.3 沉浸式数据可视 化功能实现 .........244 11.6 本章小结 ........................246