Vorwort
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Ein Hinweis zur Terminologie
Da unser Fachgebiet noch in den Kinderschuhen steckt und um persönliche Meinungen zu respektieren, werden einige der neuesten Begriffe (wie XR, eXtended Reality und X) je nach Vorliebe des Autors und des jeweiligen Themas in den einzelnen Kapiteln fast austauschbar verwendet. Die Debatten über die Terminologie gehen weiter, da Standards entwickelt werden. Jeder Autor verwendet die Terminologie, die seiner eigenen Sichtweise und Überzeugung entspricht. Definitionen findest du in jedem Kapitel.
Warum wir dieses Buch geschrieben haben
Dieses Buch wurde zu einem Zeitpunkt konzipiert, kurz nachdem Clay Bavor, VP von Virtual Reality (VR) bei Google, in seiner Keynote auf der Google I/O im Jahr 2017 festgestellt hatte, dass sich die zukünftigen Schöpfer und Konsumenten von Technologie in einer neuen Welt vorstellen werden, in der Menschen Technologie erleben, bei der das Auge jeden in die Lage versetzt, überall hinzugehen oder alles mit einer sofortigen Geste oder einem Sprachbefehl zum Endbenutzer zu bringen. Wir befinden uns an der Spitze des Spatial Computing. Spatial Computing wird hier austauschbar verwendet, um verschiedene Formen des Virtualitätskontinuums zu beschreiben. Dazu gehören in diesem Buch auch Begriffe, die zwischen Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR), Mixed Reality und eXtended Reality (XR) wechseln, wie sie in Paul Milgrams und Fumio Kishinos Buch A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays von 1994 verwendet werden.
Im Jahr 2019 erkennen wir, dass die Zukunft der räumlichen Datenverarbeitung von Open-Source-Wissen abhängt, das ständig geteilt und weiterentwickelt werden muss, damit die Branche erfolgreich ist. Die Zukunft liegt in den Händen von erfahrenen Veteranen und jungen, aufstrebenden Fachleuten, die in diesen Bereichen in verschiedenen Disziplinen arbeiten. Aus diesem Grund ist es eine Herausforderung, Standards zu entwickeln und Innovationen in allen Bereichen der Technologie zu schaffen, um die räumliche Datenverarbeitung zum Erfolg zu führen. Jeden Tag entstehen neue Terminologien und Technologieparadigmen; um den Lärm zu filtern, braucht es Bildung und eine klare, informative Kommunikation. Indem wir unser kollektives Verständnis von Entwicklung, Funktion und Nutzung von Spatial Computing teilen, hoffen wir, das Medium voranzutreiben und die Fehlschläge der Vergangenheit zu vermeiden, um VR auf den Mainstream-Markt zu bringen.
Es ist dringend notwendig, dass mehr Wissen an Fachleute aus allen Bereichen weitergegeben wird: technische, kreative Geschichtenerzähler und Künstler sowie geschäfts- und marketingorientierte Fachleute, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Hardware-Ingenieure, Full-Stack-Software-Anwendungsingenieure/-entwickler, Designer (unabhängig davon, ob ihr Schwerpunkt in der Industrie, in der Informatik, in der traditionellen Grafik, im Produkt oder in der Benutzererfahrung/Benutzeroberfläche liegt), Datenwissenschaftler/Maschinenlern, 2D- und 3D-Künstler und Grafikdesigner (Modellierer, Maler, Architekten, Produktmanager, Regisseure und Schauspieler und mehr).
Aufgrund unserer Erfahrungen in den Bereichen Ausbildung, Softwareentwicklung und -design sowie Investitionen haben wir festgestellt, dass es eine Lücke in der Literatur für diejenigen gibt, die in den Bereich der räumlichen Datenverarbeitung einsteigen. Neue Softwareentwickler/innen, Künstler/innen, Designer/innen sowie Geschäfts- und Marketingfachleute, die in diesen Bereich der Technologie einsteigen, sind manchmal überfordert. In der Vergangenheit gab es viele Unzulänglichkeiten in der technischen und kreativen Ausbildung in verschiedenen Bereichen. Dieses Buch will das ändern, indem es den Leserinnen und Lesern ein Verständnis dafür vermittelt, wie Spatial Computing entwickelt wurde, wie es funktioniert und wie man neue Erfahrungen und Anwendungen für dieses Medium schafft. Es ist eine Herausforderung für jeden, eine Fülle von Wissen in den fortgeschrittenen Bereichen der Hard- und Software zu absorbieren, insbesondere in den Bereichen Optik, Tracking, Design und bewährte Methoden bei der Entwicklung, vor allem bei der plattformübergreifenden Entwicklung auf einer Vielzahl von Head-Mounted Displays (HMDs) und Geräten, da die Standards für viele Bereiche des Spatial Computing noch entwickelt werden. Angesichts der Menge an intellektuellem Wissen kann man sich leicht überfordert fühlen, denn es ist ein gewaltiges Unterfangen für einen einzelnen Teil der Software- oder Hardwareentwicklung. Da es keine literarische oder akademische Literatur gibt, die die Kluft zwischen theoretischem Rahmen und industriellen Anwendungen überbrückt, und auch keinen einzigen Text, der als praktischer Leitfaden dienen könnte, haben wir uns entschlossen, einen Sammelband mit führenden Beiträgen aus einer Vielzahl von Disziplinen zusammenzustellen, damit diese Informationen leichter verständlich, reich an komprimiertem theoretischem Material und praktisch für den Einstieg in diesen neuen Bereich sind.
Als Folge der mangelnden Ausbildung in diesem Bereich und ohne eine solide Grundlage in den Grundlagen der Funktionsweise von Hardware, Bildverarbeitungsalgorithmen oder sogar Designprinzipien schaffen wir als Branche qualitativ minderwertige Erfahrungen und Anwendungen, die letztendlich allen schaden. Nutzer/innen, die diese Erfahrungen zum ersten Mal machen, können sich von der Idee des Spatial Computing aufgrund von "schlechtem Anwendungsdesign und -erfahrung" abwenden (manchmal in Bezug auf Barrierefreiheit, Komfort, der ein direktes Ergebnis der technologischen Einschränkungen oder eines schlechten Verständnisses der Technologie selbst ist). Wir sind uns zwar bewusst, dass sich technische Standards oder sogar bewährte Methoden im Laufe der Zeit weiterentwickeln (wie viele der in diesem Buch vorgestellten Fachleute angedeutet haben, sind technische und gestalterische Forschungen und Experimente ein ständiger Kreislauf), aber wir hoffen, dass wir damit beginnen können, ein paar erste Kenntnisse zu vermitteln, die anderen Fachleuten, die in die Branche einsteigen, helfen können, einige grundlegende Kenntnisse zu erwerben (abgesehen von "Wie installiere ich Unity 101"), die letztendlich der gesamten Branche helfen werden, angenehmere und erfolgreichere Anwendungen und Erfahrungen im Spatial Computing zu schaffen.
Um diesen Bereich zu beherrschen, ist es nicht ungewöhnlich, dass neue Fachleute viel Literatur lesen, um eine theoretische und praktische Grundlage für die Entwicklung ihrer Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten zu erhalten. Wir haben jedoch festgestellt, dass sie auf dieser Suche immer noch entmutigt und hungrig nach mehr sind, um das Wissen zu erlangen, das sie brauchen, um erfolgreiche Anwendungen und Erfahrungen in der räumlichen Datenverarbeitung zu schaffen. Es scheint auch, dass die meisten akademischen Theorien zu diesem Thema eher dicht und unzugänglich sind. Wir sind davon überzeugt, dass wir mit unserem einzigartigen Hintergrund in den Bereichen Bildung, Risikokapital und unabhängige Softwareentwicklung dazu beitragen können, diese Lücke zu schließen, zusammen mit einer Liste von führenden Vertretern aus Industrie und Wissenschaft.
Wir hoffen, dass unser Publikum ein grundlegendes Verständnis der Funktionen von Augmented und Virtual Reality erlangen kann. Unsere Autorinnen und Autoren haben Softwareentwicklerinnen und -entwicklern solide und konkrete Anleitungen gegeben, wie sie praktische Anwendungen und Erfahrungen entwickeln können, die auf der Theorie und den Anwendungsfällen der Industrie basieren. Neue Entwickler im Bereich Spatial Computing können die gesamte Softwareentwicklungspipeline kennenlernen. Unsere Autoren haben informatives Material zu den Grundlagen bereitgestellt, die für ein umfassenderes Verständnis von Spatial Computing erforderlich sind, und zwar von verschiedenen führenden akademischen und Branchenexperten sowohl aus technischer als auch aus kreativer Sicht, sowie praktische Übungen, um ihre Fähigkeiten für die Arbeit in der Realitätsbranche zu verbessern.
Die räumliche Computertechnologie ist das Versprechen der Zukunft, aber nur wenige wissen, wie sie heute funktioniert und wohin sie sich entwickelt. Sie ist die nächste Evolution der Computertechnologie, denn die Nachbildung der Realität ermöglicht ein tieferes Engagement und eine bessere Lernerhaltung. Wir befinden uns derzeit in der Anfangsphase dieser Technologie, und diejenigen, die jetzt einsteigen, werden führend sein, wenn diese Branche voll ausgereift ist. Die Forschungsergebnisse der Autoren dieses Buches liefern fundierte Anwendungsbeispiele aus der Industrie, die das Versprechen des Spatial Computing bestätigen. Allein dieser neue Markt hat in den letzten Jahren Milliarden von Dollar an Investitionen gerechtfertigt, vor allem in AR (Magic Leap, das fast 3 Milliarden Dollar einnahm) und VR (Übernahme von Oculus Rift für 3 Milliarden Dollar durch Facebook).
Wir hoffen, dass wir Fachleute in einer Vielzahl von Bereichen inspirieren können, in denen die räumliche Datenverarbeitung eine Rolle zu spielen beginnt. Wir sind uns bewusst, dass das mangelnde Verständnis einiger dieser Grundprinzipien für viele eine Einstiegshürde darstellt und dass wir mit diesem Text das Wissen für die breite Masse zugänglicher machen können, ohne stapelweise Bücher lesen zu müssen, die von erfahrenen und aufstrebenden Fachleuten der räumlichen Datenverarbeitung zusammengefasst werden könnten.
Unser Buch behandelt die native Entwicklung und Erstellung von Inhalten auf verschiedenen HMDs und Plattformen, darunter Magic Leap, Oculus Rift, Microsoft Hololens und mobileAR (Apple ARKit und Google ARCore): Magic Leap, Oculus Rift, Microsoft Hololens und mobileAR (Apple's ARKit und Google's ARCore). Das Buch enthält hauptsächlich Beispiele in Unity und C# und eine Handvoll Unreal Engine in C++/Blueprints.
Um die Einstiegshürde zu minimieren, erwarten wir, dass Entwickler/innen Zugang zu (a) einem Zielgerät mit mobiler AR (ARKit, ARCore) und (b) einer Entwicklungsmaschine wie einem PC oder Mac haben. Wir sind uns bewusst, dass sich die Landschaft der Branche schnell verändert und dass jedes Quartal eine Reihe von HMDs und neuen SDKs von großen Unternehmen auf den Markt kommen. Aus diesem Grund konzentrieren wir uns auf die Theorie und die grundlegenden Konzepte, damit das Gelernte mit der Einführung neuer Plattformen und Paradigmen in den nächsten Jahren des Spatial Computing skaliert werden kann.
Wir verstehen, dass nicht jeder es sich leisten kann, Tausende von Dollar für hochwertige HMDs auszugeben. Daher ermutigen wir die Gruppen, auch mehr über mobiles Spatial Computing zu lernen, da einige Konzepte auf beide Bereiche anwendbar sind und sich an sie anpassen lassen. Neben dem kostenpflichtigen VR Developer Nanodegree von Udacity oder anderen Massive Open Online Courses (MOOCs) auf Coursera und Udemy gibt es weitere technische und kreative Open-Source-Tutorials für unseren sich entwickelnden Raum, die von mehreren führenden Anbietern in diesem Bereich stammen. Seit 2015 veröffentlicht die ARVR Academy (eine Organisation zur Förderung von Vielfalt und Inklusion, an die der Erlös dieses Buches gespendet wird) fortlaufende Materialien der Mitbegründerin Liv Erickson (leitende Ingenieurin beim Social-VR-Startup High Fidelity), die mit dem Google-Cardboard-Lehrplan an Popularität gewonnen haben.
Vasanth, unser Mitherausgeber, hat als Gründer von FusedVR auch eine Fülle von Videos mit detaillierten Tutorials auf YouTube veröffentlicht, in denen er Anwendungen für räumliches Rechnen im Laufe der Jahre dekonstruiert hat, die du auf dem YouTube-Kanal von FusedVR finden kannst.
Wir haben noch viele weitere Ressourcen, die in unserem ergänzenden GitHub-Repository und auf der Website zu unserem Buch zu finden sind und die wir unseren Lesern empfehlen, wenn sie über diese Seiten hinaus weiter lernen wollen.
Was wir in diesem Buch nicht behandelt haben
Es gibt so viele wichtige Themen in diesem Bereich, dass einige Technologien aus Platzgründen nicht in diesem Buch behandelt werden können. Dazu gehören unter anderem: 360 Grad, Video, Kryptowährungen, Blockchain, virtuelle Güter, AR-Museen, Tourismus, Reisen und Teleportation sowie Bildung. Vertiefendes Material zu Audio/Sound und WebXR findest du in zusätzlichen Ressourcen, die wir zur Verfügung stellen können, da diese Themen an sich schon eigene Bücher rechtfertigen (ein ganzer Sinn und auch ein weiterer Teil des Entwicklerstapels). In Anbetracht des Umfangs dieses Buches haben wir die Themen ausgewählt, die unserer Meinung nach neuen und bestehenden Entwicklern die Möglichkeit geben, Erfahrungen und Anwendungen zu schaffen, die es in der Branche noch nicht gibt, und die die Nachfrage nach dieser Technologie bestätigen.
Wie dieses Buch organisiert ist
Da sich die Standards noch in der Entwicklung befinden, wollten wir unseren Lesern einen umfassenden Überblick über drei verschiedene Bereiche geben: Kunst und Design, Technik und praktische Anwendungsfälle, die die historische Entwicklung der Technologie, den heutigen Stand der räumlichen Datenverarbeitung und die Möglichkeiten für die Zukunft aufzeigen.
Kunst und Design
Spatial Computing beginnt damit, dass man versteht, wie man den 3D-Raum optimiert und mit ihm arbeitet, was ihn von allen anderen bisherigen Computermedien unterscheidet. Daher war es wichtig, dass wir uns in unserem Sammelband zunächst auf Design, Kunst und die Grundlagen der Werkzeuge zur Erstellung von Inhalten konzentrieren. Wir beginnen mit einer ausführlichen Geschichte des Spatial Computing und der Designinteraktion von Timoni West (Head of Research bei Unity) und Gedanken zu Silka Miesnieks (Head of Emerging Design bei Adobe), die über menschenzentrierte Interaktion und sensorisches Design in diesem neuen Technologieparadigma spricht. Tipatat Chennavasin, technischer 3D-Künstler und Unternehmer, der zum Risikokapitalgeber wurde, gibt einen Überblick über Tools zur Inhaltserstellung, während Jazmin Cano, technische 3D-Künstlerin und Marketingleiterin, ein Verständnis für Künstler/innen vermittelt, die ihre Kunstwerke für verschiedene Plattformen optimieren wollen.
Technische Entwicklung
Anschließend gehen wir zum zweiten Teil des Buches über, der sich auf die technischen Grundlagen konzentriert, um die Entwicklung von Hardware und Software in der Ära der AR-Cloud zu verstehen, beginnend mit den Computer Vision Pionieren und 6D.ai Mitbegründern, Professor Victor Prisacariu (Oxford Vision Lab) und Matt Miesnieks, die diese Themen im Detail diskutieren.
Sie vermitteln ein umfassendes Verständnis der grundlegenden Prinzipien, die beschreiben, wie Hardware und Computer Vision (SLAM)-Algorithmen funktionieren, was neue Entwickler in diesem Bereich als technische Benchmarks berücksichtigen müssen und welche geschäftlichen Entscheidungen (wie z. B. die Wahl des HMD, für das entwickelt werden soll) den Rahmen für die Entwicklung erfolgreicher Anwendungen und Erlebnisse mit der AR Cloud bilden. Sie gehen beim Vergleich von ARKit und ARCore sehr ins Detail.
Zu unserem geschätzten Kollektiv, das über plattformübergreifende Open-Source-Entwicklung schreibt, gehören unsere Mitherausgeber Steve Lukas von Magic Leap, Across XR und Vasanth Mohan sowie VRTK, eine Open-Source-Softwarebibliothek, die von Harvey Ball im Gespräch mit dem VRTK-Entwicklungsevangelisten Clorama Dorvilias entwickelt wurde.
Entwickler/innen, die mit der Entwicklung ihres Spiels beginnen, oder andere mobile Entwickler/innen, einschließlich derer, die an iOS- und Android-Anwendungen arbeiten, die ARKit und ARCloud nutzen, können aus diesen Kapiteln viel lernen.
Anwendungsfälle in der verkörperten Realität (Embodied Reality)
Die Anwendungsfälle in den verschiedenen Branchen reichen von der Nutzung von Simulationen, neuen B2B-Erfahrungen, die nur in 3D optimiert werden können, insbesondere in der räumlichen Datenverarbeitung, über die Datendarstellung, die Visualisierung, künstliche Intelligenz (KI), Bildung und Ausbildung, Sport und eine Reihe von computergestützten Biowissenschaften (Healthtech, Biotech, Medtech).
Erin Pangilinan, USF Diversity Fellow im Bereich Deep Learning und Mitherausgeberin des Buches, sowie Nicolas Meuleau, Direktor der KI-Forschung bei Unity, und Arthur Juliani, Senior Software Engineer, stellen denjenigen, die noch keine Erfahrung in den Bereichen Datenentwicklung, künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Computer Vision haben, verschiedene Methoden, Modelle und bewährte Methoden vor, die sie bei der Integration von datengesteuerten Techniken in die räumliche Datenverarbeitung berücksichtigen können. Erin konzentriert sich auf die Unterscheidung zwischen 2D- und 3D-Designparadigmen für die Datenvisualisierung, um ihnen ein solideres Verständnis dafür zu vermitteln, wie sie Daten besser visualisieren und verstehen können, um das Nutzererlebnis zu verbessern. Meuleau und Juliani zeigen, wie Kreative vorhandene, generierte oder geladene Daten nutzen können, um das Verhalten von Figuren in der verkörperten Realität zu verändern. Sie zeigen Softwareentwicklern, wie sie datengesteuertes Design und menschenzentrierte KI für unabhängige Spieleentwickler einbeziehen können, die mit der Entwicklung im Bereich Spatial Computing beginnen wollen.
Dilan Shah, Gründer von YUR Inc, Rosstin Murphy (Softwareentwicklung beim führenden Trainingsunternehmen STRIVR) und Marc Rowley (fünffacher Emmy-Preisträger, Sport-Tech-Führungskraft, ehemals ESPN) zeigen, wie Spatial Computing Anwendungen rund um den Körper aus den Bereichen Healthtech, Training und Sportstech optimiert.
Letztendlich können alle neuen Schüler/innen, die aus verschiedenen Fachrichtungen kommen, technische und kreative Ansätze für erfolgreiche Bewerbungen und Erfahrungen lernen.
In diesem Buch verwendete Konventionen
In diesem Buch werden die folgenden typografischen Konventionen verwendet:
- Kursiv
-
Weist auf neue Begriffe, URLs, E-Mail-Adressen, Dateinamen und Dateierweiterungen hin.
Constant width
-
Wird für Programmlistings sowie innerhalb von Absätzen verwendet, um auf Programmelemente wie Variablen- oder Funktionsnamen, Datenbanken, Datentypen, Umgebungsvariablen, Anweisungen und Schlüsselwörter hinzuweisen.
Constant width bold
-
Zeigt Befehle oder anderen Text an, der vom Benutzer wortwörtlich eingetippt werden sollte.
Constant width italic
-
Zeigt Text an, der durch vom Benutzer eingegebene Werte oder durch kontextabhängige Werte ersetzt werden soll.
Hinweis
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Warnung
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Code-Beispiele verwenden
Zusätzliches Material (Code-Beispiele, Übungen usw.) steht unter https://github.com/CreatingARVR zum Download bereit .
Dieses Buch soll dir helfen, deine Arbeit zu erledigen. Wenn in diesem Buch Beispielcode angeboten wird, darfst du ihn in deinen Programmen und deiner Dokumentation verwenden. Du musst uns nicht um Erlaubnis fragen, es sei denn, du reproduzierst einen großen Teil des Codes. Wenn du zum Beispiel ein Programm schreibst, das mehrere Teile des Codes aus diesem Buch verwendet, brauchst du keine Erlaubnis. Wenn du eine CD-ROM mit Beispielen aus den O'Reilly-Büchern verkaufst oder verteilst, ist eine Genehmigung erforderlich. Die Beantwortung einer Frage mit einem Zitat aus diesem Buch und einem Beispielcode erfordert keine Genehmigung. Wenn du einen großen Teil des Beispielcodes aus diesem Buch in die Dokumentation deines Produkts aufnimmst, ist eine Erlaubnis erforderlich.
Wir schätzen die Namensnennung, verlangen sie aber nicht. Eine Quellenangabe umfasst normalerweise den Titel, den Autor, den Verlag und die ISBN. Zum Beispiel: "Creating Augmented and Virtual Realities by Erin Pangilinan, Steve Lukas, and Vasanth Mohan (O'Reilly). Copyright 2019, 978-1-492-04419-2."
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Danksagungen
Wir möchten uns bei den folgenden Personen für ihr Engagement bei diesem Projekt bedanken.
Zunächst möchten wir den Erfindern des Spatial Computing dafür danken, dass sie dazu beigetragen haben, das zu formen, was es heute ist.
Wir möchten uns bei den engagierten O'Reilly-Mitarbeitern bedanken, darunter VP Content, Mike Loukides, Content Development Editor, Angela Rufino, Brian Foster und Josh Garstka, die viele Stunden mit uns in Telefonkonferenzen verbracht haben, um unsere Fortschritte zu verfolgen und die Inhalte mit größter Sorgfalt zu bearbeiten.
Wir möchten unseren Familien, Freunden und Gemeindemitgliedern für ihre moralische Unterstützung bei diesem Buchprojekt danken.
Unser besonderer Dank gilt Rosstin Murphy, Softwareentwicklerin bei STRIVR, die uns bei der Arbeit an diesem Buch immer wieder unterstützt hat. Wir sind unseren geschätzten technischen und kreativen Gutachtern dankbar, die mehrere Überarbeitungen und Entwürfe durchgesehen haben, um sicherzustellen, dass dieses Buch mit unserer sich ständig verändernden Technologie Schritt hält: Spandana Govindgari (Hype AR, Mitbegründerin), Alexandria Heston (Magic Leap, UX & Interaction Designer), Dave Johnston (BBC R&D, Senior Product Manager), Katherine Mimnaugh (Universität Oulu, Doktorandin), Troy Norcross (GameHearts, Gründer), Jon Oakes (SJSU), Micah Stubbs (LinkedIn, Datenvisualisierungsinfrastruktur), Sunbin Song (National Institute of Health, Fellow), Diego Segura (A-Frame und Supermedium-Gründer).
Wir möchten auch dem dreimaligen O'Reilly-Autor und VR-Leiter Tony Parisi für seine großartige Unterstützung dieses Projekts danken.
Wir haben das Privileg, unseren Sammelband mit Kommentaren von führenden Designern und Ingenieuren zu eröffnen und abzuschließen, die einen klaren Einblick in die Zukunft der Spatial-Computing-Technologie geben. Das Buch beginnt mit den einleitenden Worten von John Maeda, Head of Design and Inclusion bei Automattic, und endet mit der VR-Legende Tony Parisi, Head of Strategy bei Unity 3D Technologies.
Danke auch an Kent Bye (Entwickler und Moderator des Voices of VR Podcast) und Mary Clarke Miller (Professorin, Berkeley City College) für ihre zusätzliche Unterstützung.
Wir danken dir für deine Zeit und Aufmerksamkeit beim Lesen dieses Buches. Wir wünschen dir alles Gute für deine Reise in die Welt des Spatial Computing!
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