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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 虚拟现实的概念 1

1.1.2 虚拟现实的基本特征 2

1.1.3 虚拟现实系统的组成 4

1.2 虚拟现实的分类 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 7

1.2.4 分布式虚拟现实系统 8

1.3 虚拟现实的应用领域 9

1.3.1 航空航天领域 9

1.3.2 军事领域 10

1.3.3 医学领域 11

1.3.4 城市规划 13

1.3.5 文化、艺术、娱乐领域 13

1.3.6 教育培训 15

1.3.7 商务领域 16

1.4 虚拟现实的发展 16

1.4.1 虚拟现实的发展历程 16

1.4.2 虚拟现实技术的发展趋势 18

1.5 虚拟现实的Web3D技术 19

1.5.1 Web3D技术简介 19

1.5.2 Web3D的核心技术及其特征 20

1.5.3 Web3D的实现技术 21

思考题 25

第2章 虚拟现实系统的人机交互设备 26

2.1 立体显示设备 26

2.1.1 固定式立体显示设备 27

2.1.2 头盔显示器 31

2.1.3 手持式立体显示设备 32

2.2 跟踪定位设备 32

2.2.1 电磁波跟踪器 33

2.2.2 超声波跟踪器 34

2.2.3 光学跟踪器 34

2.2.4 其他类型跟踪器 35

2.2.5 跟踪传感设备的性能参数 36

2.2.6 三维跟踪设备实例 38

2.3 虚拟声音输出设备 41

2.3.1 固定式声音设备 41

2.3.2 耳机式声音设备 41

2.4 人机交互设备 41

2.4.1 三维空间跟踪球 42

2.4.2 数据手套 42

2.4.3 三维浮动鼠标器 43

2.4.4 数据衣 43

2.4.5 触觉和力反馈设备 44

2.4.6 神经／肌肉交互设备 45

2.4.7 语音交互设备 46

2.4.8 意念控制设备 46

2.5 3D建模设备 48

2.5.1 3D摄像机 48

2.5.2 3D扫描仪 48

2.5.3 3D打印机 50

2.6 虚拟现实硬件系统的集成 50

思考题 52

第3章 虚拟现实的关键技术和引擎 53

3.1 立体高清显示技术 54

3.1.1 立体视觉的形成原理 54

3.1.2 立体图像再造 55

3.1.3 其他新型立体显示技术 56

3.2 三维建模技术 58

3.2.1 几何建模 58

3.2.2 物理建模 59

3.2.3 运动建模 61

3.3 三维虚拟声音技术 62

3.3.1 三维虚拟声音的特征 63

3.3.2 头部相关传递函数 63

3.3.3 语音合成技术 64

3.4 人机自然交互技术 64

3.4.1 手势识别技术 65

3.4.2 面部表情识别技术 67

3.4.3 眼动跟踪技术 68

3.4.4 其他感觉器官的反馈技术 69

3.5 虚拟现实引擎 70

3.5.1 虚拟现实引擎概述 70

3.5.2 虚拟现实引擎架构 71

3.5.3 几种虚拟现实引擎介绍 72

思考题 75

第4章 虚拟现实建模语言 76

4.1 VRML概述 76

4.1.1 VRML的发展历史 77

4.1.2 VRML的应用特征 77

4.1.3 VRML编辑器 78

4.1.4 VRML文件浏览器 81

4.2 初识VRML的文件 83

4.2.1 VRML的通用语法结构 84

4.2.2 VRML的基本概念 84

4.2.3 VRML的计量单位和坐标系统 85

4.3 VRML文件的主体内容 86

4.3.1 VRML的节点 87

4.3.2 常用的域 93

4.4 VRML的空间造型 96

4.4.1 基本造型 96

4.4.2 空间变换 97

4.4.3 显示文本 99

4.4.4 复杂造型 100

4.5 VRML的场景效果 102

4.5.1 纹理映射 102

4.5.2 声音技术 105

4.5.3 灯光效果 106

4.6 VRML的动态交互 108

4.6.1 动画设计 109

4.6.2 传感器交互 113

4.6.3 脚本应用 119

4.6.4 实例分析 122

习题 127

第5章 三维全景技术 129

5.1 全景技术概述 129

5.1.1 全景技术的特点 129

5.1.2 全景技术的分类 130

5.1.3 全景技术的应用 132

5.2 全景技术常用的硬件与软件 134

5.2.1 常用的硬件 134

5.2.2 常用的软件 136

5.3 全景图的制作 138

5.3.1 照片的采集 138

5.3.2 照片的后期制作 139

思考题 149

第6章 虚拟现实建模工具3ds Max 150

6.1 3ds Max的基础知识 150

6.1.1 3D Studio Max的工作界面 151

6.1.2 视图区 154

6.1.3 命令面板、快捷键 155

6.1.4 石墨建模工具 156

6.1.5 简单对象编辑应用 157

6.2 二维图形与编辑 161

6.2.1 创建二维图形 161

6.2.2 二维图形的编辑 161

6.2.3 图形转三维模型 162

6.3 三维建模 165

6.3.1 建模方法 165

6.3.2 常用修改器建模 167

6.3.3 高级修改器建模 168

6.4 复合对象建模 173

6.5 NURBS建模 176

6.6 材质与贴图 178

6.6.1 材质与贴图编辑窗口 178

6.6.2 材质库的应用 181

6.7 灯光的应用 183

6.7.1 场景灯光介绍 183

6.7.2 灯光的类型 184

6.7.3 灯光的参数 186

6.8 渲染基础 188

6.9 动画制作 192

6.9.1 关键帧动画 192

6.9.2 动画控制器 194

6.9.3 reacter动画 196

6.10 3ds Max与VRML的数据交换 198

思考题 199

第7章 虚拟现实制作工具Cult3D 200

7.1 Cult3D概述 200

7.1.1 Cult3D技术特点与应用 200

7.1.2 Cult3D的系统组成与设计流程 202

7.1.3 Cult3D Exporter输出器 203

7.2 Cult3D设计器 207

7.2.1 Cult3D界面 207

7.2.2 子界面功能简介 209

7.2.3 交互功能设计 215

7.3 Cult3D Viewer演示器 221

7.3.1 在网络上发布Cult3D作品 222

7.3.2 Cult3D作品应用于PPT 223

7.3.3 Cult3D作品应用于Authorware 225

思考题 227

第8章 VR-Platform 12基础 228

8.1 VR-Platform入门 228

8.1.1 VRP12新增功能 228

8.1.2 工作界面 229

8.1.3 VRP功能分类 231

8.2 烘焙 234

8.2.1 3ds Max模型烘焙 234

8.2.2 3ds Max的模型优化 237

8.2.3 CompleteMap与LightingMap的区别 239

8.2.4 烘焙过程中的注意事项 239

8.3 VRP的材质编辑 240

8.3.1 材质面板 240

8.3.2 常用材质的创建 244

8.3.3 材质库 246

8.4 角色库的应用 246

8.4.1 角色库的调用 247

8.4.2 动作库 248

8.4.3 路径动画的创建 249

8.4.4 创建路径动画的锚点事件 252

8.5 VRP相机 255

8.5.1 各类相机简介 255

8.5.2 其他相机 259

8.6 脚本编辑 259

8.6.1 脚本编辑器 260

8.6.2 系统函数 260

8.6.3 触发函数与自定义函数 263

8.7 VRP物理引擎介绍 265

8.7.1 什么是物理引擎 266

8.7.2 VRP＋物理引擎的特性 266

8.7.3 物理引擎的发展 270

思考题 272

参考文献 273