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第1章 虚拟现实技术概述 1

1.1 虚拟现实的基本概念 1

1.1.1 虚拟现实的定义 1

1.1.2 虚拟现实的本质特征 3

1.1.3 虚拟现实系统的组成 4

1.2 虚拟现实系统的分类 5

1.2.1 桌面虚拟现实系统 5

1.2.2 沉浸式虚拟现实系统 6

1.2.3 增强虚拟现实系统 8

1.2.4 分布式虚拟现实系统 9

1.3 虚拟现实的发展和现状 10

1.3.1 虚拟现实的发展历程 10

1.3.2 国外虚拟现实技术的研究现状 11

1.3.3 国内虚拟现实技术的研究现状 13

1.3.4 虚拟现实技术的发展趋势 15

1.4 虚拟现实技术的主要应用领域 16

1.4.1 军事领域 16

1.4.2 医疗领域 17

1.4.3 教育领域 18

1.4.4 文化艺术领域 19

1.4.5 制造业 23

1.4.6 商业 23

1.5 练习题 25

第2章 虚拟现实系统的硬件设备 26

2.1 视觉感知设备概述 27

2.1.1 人类视觉模型 27

2.1.2 视觉感知设备 30

2.2 听觉感知设备概述 41

2.2.1 人类听觉模型 41

2.2.2 听觉感知设备 43

2.3 触觉和力反馈设备 44

2.3.1 触觉和力反馈模型 45

2.3.2 触觉反馈设备 45

2.3.3 力反馈设备 48

2.4 位置跟踪设备 52

2.4.1 位置跟踪设备概述 52

2.4.2 机械式位置跟踪设备 54

2.4.3 电磁式位置跟踪设备 55

2.4.4 超声波位置跟踪设备 57

2.4.5 光学式位置跟踪设备 58

2.4.6 惯性位置跟踪设备 59

2.4.7 混合位置跟踪设备 59

2.4.8 常见的三维位置跟踪设备 60

2.5 虚拟现实的计算设备 66

2.5.1 高性能个人计算机 66

2.5.2 高性能图形工作站 67

2.5.3 高度并行的计算机 69

2.5.4 分布式网络计算机 71

2.6 练习题 72

第3章 虚拟现实的建模技术 73

3.1 对象虚拟 73

3.1.1 几何建模 74

3.1.2 图像建模 77

3.1.3 图像与几何相结合的建模方法 80

3.1.4 三维对象的视觉外观 82

3.2 物理建模 86

3.2.1 分形技术 86

3.2.2 粒子系统 88

3.2.3 碰撞—响应建模 90

3.3 运动建模 96

3.3.1 对象位置 96

3.3.2 对象层次 96

3.3.3 虚拟摄像机 97

3.3.4 行人的运动建模技术 98

3.4 行为建模 100

3.4.1 基于Agent的行为建模 100

3.4.2 其他行为建模方法 101

3.5 声音建模 102

3.5.1 虚拟声音建模 103

3.5.2 虚拟声音传播和再现 104

3.6 练习题 104

第4章 虚拟现实的Web3D技术 106

4.1 Web3D技术概述 106

4.1.1 Web3D技术的发展 106

4.1.2 Web3D技术的特点 110

4.1.3 Web3D发展方向及应用前景 111

4.2 三维全景技术 114

4.2.1 全景技术概述 114

4.2.2 全景技术常用设备 118

4.2.3 全景作品的制作 119

4.3 Cult3D技术 123

4.3.1 Cult3D技术概述 123

4.3.2 Cult3D窗口介绍 125

4.3.3 Cult3D制作流程 129

4.3.4 Cult3D应用实例 131

4.4 基于Web的其他技术 136

4.4.1 Java3D 136

4.4.2 Viewpoint 140

4.4.3 Atmosphere 140

4.4.4 Shout3D 141

4.4.5 ShockWave3D 143

4.5 练习题 146

第5章三 维建模工具3ds Max 148

5.1 三维建模工具简介 148

5.2 3ds Max的基础知识 149

5.2.1 3ds Max的操作界面 149

5.2.2 三维标准基本几何体简介 152

5.2.3 变换物体 154

5.2.4 操作视图 156

5.2.5 三维坐标系统的概念 159

5.2.6 选择物体的方法 160

5.2.7 使用组 161

5.2.8 克隆物体 162

5.2.9 三个常用工具 162

5.3 修改三维几何体 164

5.3.1 修改器介绍 164

5.3.2 常用对象空间修改器 165

5.3.3 “编辑网格”修改器 172

5.4 样条曲线建模方法 175

5.4.1 创建样条曲线 175

5.4.2 样条曲线的可视化 177

5.4.3 样条曲线的插值 177

5.4.4 样条曲线的基本修改方法 178

5.4.5 常用对象空间修改器 182

5.4.6 样条曲线的放样 183

5.4.7 放样物体的编辑 184

5.5 材质与贴图 189

5.5.1 材质与贴图的概念 189

5.5.2 材质和贴图的类型 190

5.5.3 材质编辑器的使用 191

5.5.4 标准材质的设置 193

5.6 灯光与摄影机 198

5.6.1 灯光简介 198

5.6.2 灯光的基本参数 200

5.6.3 摄影机简介 203

5.7 生成动画 205

5.7.1 生成动画的基本流程 205

5.7.2 小球滚动动画实例 206

5.8 综合实例 208

5.8.1 演播大厅的制作 208

5.8.2 相机模型的制作 218

5.9 练习题 244

第6章 虚拟现实开发平台EON 246

6.1 虚拟现实系统开发平台概述 246

6.1.1 虚拟现实系统开发平台的基本功能 246

6.1.2 虚拟现实系统开发平台的发展趋势 247

6.1.3 常见的虚拟现实系统开发平台 248

6.2 虚拟现实开发平台EON概述 255

6.2.1 EON技术简介 255

6.2.2 EON产品 256

6.2.3 EON技术在国内外的研究与应用 261

6.3 认识EON Studio 262

6.3.1 安装EON Studio 262

6.3.2 EON Raptor的安装与使用 264

6.3.3 EON Studio操作界面 267

6.4 EON的节点和元件 274

6.4.1 节点 274

6.4.2 元件 297

6.5 创建EON应用程序 299

6.5.1 EON坐标系统 299

6.5.2 导入3D物体 299

6.5.3 交互程序开发 301

6.5.4 发布交互程序 304

6.6 EON与其他软件的整合 305

6.6.1 EonX属性设置 305

6.6.2 EON通信接口 306

6.6.3 EON文件嵌入PPT 307

6.6.4 EON和网页文件的通信 309

6.7 练习题 310

第7章 虚拟现实系统综合实例 311

7.1 室内漫游交互系统 311

7.1.1 虚拟漫游系统说明 311

7.1.2 EON漫游系统的开发 312

7.2 机器虚拟拆装训练系统 318

7.2.1 虚拟拆装训练系统说明 318

7.2.2 素材准备 319

7.2.3 交互功能开发 326

7.2.4 打包发布 340

7.3 练习题 341

参考文献 342