虚拟现实技术PDF电子书下载

第1章 虚拟实现技术概论 1

1.1 人机交互技术的历史与发展 1

1.2 虚拟现实技术的基本概念 3

1.2.1 虚拟现实技术的发展概述 3

1.2.2 虚拟现实技术的概念 4

1.2.3 虚拟现实技术的基本特性 5

1.3 虚拟现实系统的分类 7

1.3.1 桌面式VR系统（Desktop VR） 7

1.3.2 沉浸式VR系统（Immersive VR） 8

1.3.3 叠加式VR系统 9

1.3.4 分布式VR系统（Distributed VR,DVR） 10

1.4 虚拟现实技术的主要应用领域 11

1.4.1 军事应用 11

1.4.2 遥现与遥作 12

1.4.3 科学计算可视化 13

1.4.4 教育与培训 13

1.4.5 设计与规划 16

1.4.6 商业领域 17

1.4.7 艺术与娱乐 18

1.4.8 应用前景 18

1.5.1 美国的研究状况 19

1.5 国内外对虚拟现实技术的研究 19

1.5.2 欧洲的研究状况 20

1.5.3 亚洲的研究状况 20

1.5.4 我国的研究状况 21

1.6 下一代人机交互技术的展望 22

习题 22

第2章 实现VR系统的三维交互设备 24

2.1 VR的三维跟踪传感设备 24

2.1.1 电磁波跟踪器 25

2.1.2 超声波跟踪器 25

2.1.4 其他空间跟踪系统 26

2.1.3 光学跟踪器 26

2.1.5 对跟踪传感设备的评价 27

2.2 VR的立体显示设备 27

2.2.1 头盔显示器（Head-Mounted 3D Display,HMD） 27

2.2.2 双目全方位显示器（BOOM） 31

2.2.3 CRT终端——液晶光闸眼镜 31

2.2.4 大屏幕投影——液晶光闸眼镜 32

2.3 手数字化设备 33

2.3.1 数据手套（Data Glove） 33

2.3.2 浮动鼠标器（Flying Mouse） 34

2.4 其他交互设备 35

2.4.1 触摸和力反馈装置（Touch/Force Feedback） 35

2.3.3 力矩球（Space Ball） 35

2.4.2 数据衣（Data Suit） 37

2.4.3 三维扫描仪（3D Handheld Laser Scanner） 37

2.5 VR的声音系统 38

2.6 VR硬件的系统集成 38

习题 40

实验 41

第3章 实现VR系统的相关技术与软件 42

3.1 实时显示处理技术 42

3.1.1 实时动态显示的概念及其决定因素 42

3.1.3 基于图像的实时动态显示技术 43

3.1.2 基于三维图形的实时显示技术 43

3.2 三维虚拟声音的显示技术 44

3.2.1 三维虚拟声音的概念与特征 44

3.2.2 三维虚拟声音系统的构建与头相关转移函数（HRTF） 45

3.2.3 语音合成技术 46

3.3 触摸和力量反馈技术 46

3.4 虚拟环境中的自然交互技术 47

3.4.1 手势识别（Gesture Recognition） 47

3.4.2 面部表情识别（Face Detection Recognition） 48

3.4.3 眼动跟踪（Eye Movement-based Interaction） 50

3.5.1 虚拟环境中的几何建模 51

3.5 三维建模技术 51

3.5.2 虚拟环境中的行为建模 52

3.6 VR软件工具集 52

3.6.1 World Tool Kit（WTK） 52

3.6.2 Minimal Reality Toolkit（MR） 53

3.6.3 Distributed Virtual Environment System（dVS） 54

3.6.4 Virtual Reality Toolkit（VRT） 54

3.7 关于虚拟现实技术的总结 54

习题 56

实验 56

4.1.1 系统需求 57

4.1.2 3ds max 4的操作界面 57

4.1 3ds max 4的基础知识 57

第4章 虚拟实现的制作工具3DS MAX 57

4.1.3 3ds max 4的文件操作 61

4.2 创建基本三维几何模型 63

4.2.1 制作一个3人布艺沙发 63

4.2.2 制作一个台灯 67

4.2.3 小结 70

4.3 使用二维图形建立三维模型 71

4.3.1 制作花瓶 71

4.3.2 制作油画 74

4.3.3 小结 77

4.4.1 制作一枚导弹 78

4.4 高级造型技巧 78

4.4.2 NURBS曲面造型 81

4.4.3 小结 85

4.5 材质与贴图 85

4.5.1 制作油漆反射桌面和陶壶 86

4.5.2 制作彩罐 88

4.5.3 小结 92

4.6 灯光与环境 92

4.6.1 灯光的运用 92

4.6.2 制作云雾缭绕的山脉 96

4.6.3 小结 98

4.7 维动画制作 99

4.7.1 参数动画 99

4.7.2 腾空而起的导弹 100

4.7.3 摄像机动画（浏览动画） 102

4.8 综合实例制作 104

4.8.1 制作画廊模型与材质 104

4.8.2 建立灯光系统 108

4.8.3 创建摄像机及其浏览动画 110

习题 113

实验 114

5.1.1 VRML的概念 115

5.1 VRML语言概述 115

第5章 虚拟现实建模语言VRML 115

5.1.2 VRML的起源与发展历程 116

5.1.3 VRML的功能与魅力 117

5.1.4 VRML资源 119

5.2 VRML的编辑器和浏览器 121

5.2.1 VRML编辑器 121

5.2.2 VRML浏览器 123

5.2.3 VRML的压缩工具 126

5.3.1 设计故事梗概 127

5.3.2 构建物体 127

5.3 设计VRML的虚拟世界 127

5.3.3 传感器 129

5.3.4 事件和路由 130

5.3.5 动画和脚本 131

5.3.6 修改和测试 133

5.4 VRML综合编程实例 134

5.4.1 设计思想 134

5.4.2 系统开发环境 134

5.4.3 系统功能设计 135

5.4.4 系统的程序设计与实现 138

5.5 3DS MAX与VRML 144

5.5.1 将3DS MAX的形体导出到VRML 144

5.5.2 在3DS MAX中插入VRML节点 148

5.5.3 制作实例 152

5.5.4 用3DS MAX建立虚拟世界的技巧 155

习题 158

实验 159

第6章 虚拟现实开发工具Superscape VRT 160

6.1 Superscape VRT开发平台简介 160

6.2 Superscape VRT开发平台的浏览器 161

6.2.1 交互三维虚拟现实世界浏览器 161

6.2.2 浏览器的工具条 162

6.3.1 世界编辑器 163

6.3.2 材质库（Warehouse） 163

6.3 世界编辑器和材质库 163

6.4 三维虚拟世界中的对象 164

6.4.1 边界体（Bounding cubes） 165

6.4.2 点（Points） 165

6.4.3 面（Faces） 165

6.4.4 形体（Shapes） 166

6.4.5 对象（Objects） 167

6.4.6 组对象（Group objects） 168

6.4.7 属性（Attributes） 168

6.4.8 动态对象（Dynamic objects） 168

6.4.9 动画（Animations） 168

6.5.2 三维虚拟世界的创建步骤 169

6.5 建造三维虚拟世界 169

6.5.1 用VRT设计三维虚拟世界 169

6.5.3 在三维虚拟世界中创建形体 170

6.5.4 街区场景实例 176

6.6 在WWW中应用三维虚拟世界 188

6.6.1 WWW中三维虚拟世界的文件格式 188

6.6.2 WWW中应用三维虚拟世界的方法 188

6.7 小结 189

习题 190

实验 190

7.2 设计思想 191

7.2.1 整体规划 191

7.1 前言 191

第7章 交互式虚拟现实设计实例 191

7.2.2 关键对象的设计思想 192

7.3 设计过程 194

7.4 小结 207

习题 207

实验 207

附录A Superscape VRT中的属性列表 208

附录B Superscape VRT中材质的应用分类 209

附录C Superscape VRT中材质纹理的特殊处理 213