虚拟现实基础及可视化设计PDF电子书下载

1　虚拟现实技术概论 1

1.1　虚拟现实技术的基本概念 1

1.1.1　虚拟现实技术的发展概述 1

1.1.2　虚拟现实技术的定义 2

1.1.3　虚拟现实技术的组成 2

1.1.4　虚拟现实技术的基本特征 3

1.2　虚拟现实技术的分类 3

1.3　虚拟现实技术的主要应用领域 5

1.3.1　军事应用 6

1.3.2　城市仿真 7

1.3.3　教育与培训 8

1.3.4　工业应用 9

1.3.5　医学应用 10

1.3.6　科学计算可视化 10

1.3.7　艺术与娱乐 11

1.4　虚拟现实技术的国内外发展状况 11

1.4.1　美国的研究现状 11

1.4.2　欧盟的研究现状 12

1.4.3 日本的研究现状 12

1.4.4　我国的研究现状 13

习题1 13

2　虚拟现实交互设备 14

2.1　视觉显示系统 14

2.1.1　立体成像原理 14

2.1.2　头盔显示器（Head Mounted Display,HMD） 15

2.1.3　双目全方位显示器（BOOM） 17

2.1.4　CRT终端-液晶光闸眼镜 17

2.1.5　大屏幕投影-液晶光闸眼镜 18

2.2　三维声音系统 18

2.3　虚拟物体操作设备 19

2.3.1　数据手套（Data Glove） 19

2.3.2　力矩球（Space Ball） 20

2.3.3　操纵杆 20

2.3.4　触觉反馈装置 21

2.3.5　力觉反馈装置 21

2.4　运动捕捉系统 22

2.4.1　机械式运动捕捉 22

2.4.2　声学式运动捕捉 22

2.4.3　电磁式运动捕捉 22

2.4.4　光学式运动捕捉 23

2.4.5　数据衣 23

2.5　快速建模设备 24

2.6　三维跟踪设备 25

2.6.1　3-D电磁跟踪器 25

2.6.2　超声波跟踪器 26

2.6.3　光学跟踪器 27

习题2 27

3　OpenGL简介 28

3.1 OpenGL概述 28

3.2 OpenGL基本功能 28

3.3 OpenGL语法规则 29

3.4 OpenGL状态机制 29

3.5 OpenGL相关函数库 30

3.6 GLUT工具介绍 30

3.7　创建OpenGL程序 31

3.7.1　创建OpenGL控制台应用程序 31

3.7.2　创建MFC环境下OpenGL单文档应用程序 35

习题3 38

4　绘制几何物体 39

4.1　图形显示控制命令 39

4.1.1　清空窗口 39

4.1.2　指定颜色 40

4.1.3　强制绘图完成 40

4.1.4　消隐 41

4.1.5　构造图形 41

4.2　绘制点、线和多边形 42

4.2.1　点、线和多边形的定义 42

4.2.2　点的绘制 43

4.2.3　线的绘制 44

4.2.4　多边形的绘制 46

4.3　绘制规则三维物体函数 50

4.4　顶点数组 51

4.5　法线向量 52

习题4 53

5　坐标变换 54

5.1　坐标变换的基本概念 54

5.1.1　概述 54

5.1.2　矩阵操作 54

5.2　视图变换和模型变换 56

5.2.1　模型变换 56

5.2.2　平移变换 56

5.2.3　旋转变换 57

5.2.4　缩放变换 57

5.2.5　模型变换实例 57

5.2.6　视图变换 58

5.3　投影变换 62

5.3.1　透视投影 62

5.3.2　正交投影 63

5.4　视口变换 63

5.5　附加裁剪面 64

5.6　矩阵堆栈 65

习题5 70

6　颜色 72

6.1　颜色感知 72

6.1.1　人眼色彩判断 72

6.1.2　计算机中颜色生成 72

6.2　指定颜色模式 73

6.2.1　RGBA模式 73

6.2.2　颜色索引模式 74

6.3　指定着色模式 74

习题6 77

7　光照与材质 78

7.1　光照基本知识 78

7.1.1　OpenGL中的光照组成 78

7.1.2　材质颜色 78

7.1.3　光线与材质的RGB值 79

7.1.4　光照处理步骤 79

7.2　创建光源 86

7.3　选择光照模型 88

7.3.1　全局环境光 89

7.3.2　视点的远近 89

7.3.3　双面光照 89

7.3.4　分离镜面颜色 89

7.3.5　激活光照 90

7.4　定义材质属性 90

7.4.1　物体的散射和环境光反射 91

7.4.2　镜面反射 91

7.4.3　辐射光 91

7.4.4　改变材质应用实例 91

7.4.5　颜色材料模式 93

7.5　光照计算 93

习题7 95

8　显示列表 96

8.1　显示列表使用范例 96

8.2　显示列表的创建和执行 97

8.2.1　显示列表的创建 97

8.2.2　执行显示列表 98

8.3　执行多显示列表 98

8.4　管理显示列表的状态变量 99

习题8 101

9　位图和图像 102

9.1　位图和字体 102

9.1.1　当前光栅位置 102

9.1.2　绘制位图 102

9.1.3　选择位图颜色 104

9.1.4　字符集和字体使用 104

9.2　图像 108

9.3　图像存储、变换和映射操作 109

9.3.1　设置像素存储模式 109

9.3.2　像素传递操作 109

9.3.3　像素映射操作 110

9.3.4　图像的放大、缩小或翻转 111

习题9 113

10　纹理映射 114

10.1　纹理映射的基本步骤 114

10.2　纹理数据的获取 117

10.2.1　直接创建法 118

10.2.2　读取外部文件 118

10.3　指定纹理 118

10.3.1　指定二维纹理 118

10.3.2　指定一维纹理 119

10.4　纹理映射 119

10.4.1　纹理滤波 119

10.4.2　重复和截取纹理 119

10.4.3　纹理映射方式 120

10.5　纹理对象 121

10.5.1　命名纹理对象 121

10.5.2　创建和使用纹理对象 121

10.5.3　清除纹理对象 122

10.6　人工分配纹理坐标 122

10.7　自动生成纹理坐标 122

习题10 127

11　外部三维模型的读取与绘制 128

11.1　3DS模型的读取与绘制 128

11.1.1 3DS文件格式简介 128

11.1.2 3DS编辑程序块 131

11.1.3 3DS关键帧块 135

11.2 3DS文件输入程序介绍 136

11.2.1　程序说明 136

11.2.2　理论基础 136

11.2.3　编程步骤 137

11.3　转换3DS模型为OpenGL源文件 179

11.3.1 3DS模型转换 179

11.3.2　转换模型的读取与显示 179

习题11 179

12 OpenGL综合应用实例——三维场景的建立和漫游 180

12.1　应用实例简介 180

12.2　编程思想 180

12.3　关键技术 181

12.3.1　读入BMP纹理数据及透明纹理的实现 181

12.3.2 3DS模型的导入 183

12.3.3　地形的生成 185

12.3.4　摄像机参数的定义 186

12.3.5　场景的初始化 186

12.3.6　键盘交互方式 187

12.3.7　场景的绘制和漫游实现 189

习题12 190

参考文献 191