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第一部分 基础 1

第1章 基本概念 3

1.1 牛顿运动定律 3

1.2 单位和度量 4

1.3 坐标系 6

1.4 向量 7

1.5 微分和积分 7

1.6 质量、质心和转动惯量 8

1.7 牛顿第二运动定律 17

1.8 惯性张量 21

1.9 相对论时间 26

第2章 运动学 30

2.1 速度和加速度 31

2.2 恒定加速度 33

2.3 非恒定加速度 35

2.4 2D粒子运动学 36

2.5 3D粒子运动学 39

2.5.1 x分量 40

2.5.2 y分量 41

2.5.3 z分量 42

2.5.4 向量 42

2.5.5 击中目标 42

2.6 运动粒子爆炸 47

2.7 刚体运动学 53

2.8 局部坐标轴 54

2.9 角速度和角加速度 54

第3章 力 61

3.1 力 61

3.2 力场 62

3.3 摩擦力 63

3.4 流体动力阻力 64

3.5 压力 65

3.6 浮力 66

3.7 弹簧和阻尼器 68

3.8 力和力矩 69

3.9 总结 71

第4章 动理学 72

4.1 2D粒子动理学 73

4.2 3D粒子动理学 78

4.2.1 x分量 79

4.2.2 y分量 80

4.2.3 z分量 81

4.2.4 大炮修订版 81

4.3 刚体动理学 84

第5章 碰撞 88

5.1 冲量-动量原理 89

5.2 碰撞 90

5.3 线性冲量和角冲量 95

5.4 摩擦力 98

第6章 抛体 101

6.1 简单轨迹 102

6.2 阻力 106

6.3 马格努斯效应 113

6.4 质量变化 118

第二部分 刚体动力学 119

第7章 实时仿真 121

7.1 对运动方程进行积分 121

7.2 欧拉方法 123

7.3 更好的方法 129

7.4 总结 134

第8章 粒子 135

8.1 简单粒子建模 139

8.1.1 积分器 141

8.1.2 渲染 141

8.2 基本仿真器 142

8.3 实现外部力 144

8.4 实现碰撞 146

8.4.1 粒子撞击地面 146

8.4.2 粒子和障碍物之间的碰撞 152

8.5 调节 156

第9章 2D刚体仿真器 158

9.1 模型 159

9.1.1 转换坐标 165

9.1.2 积分器 166

9.1.3 渲染 168

9.2 基本仿真器 168

9.3 调节 171

第10章 实现碰撞响应 173

10.1 线性碰撞响应 174

10.2 角度因素 180

第11章 3D刚体仿真中的转动 193

11.1 旋转矩阵 194

11.2 四元数 197

11.3 3D仿真中的四元数 204

第12章 3D刚体仿真 207

12.1 建模 207

12.2 积分 211

12.3 飞行控制 214

第13章 连接物体 219

13.1 弹簧和阻尼器 220

13.2 连接粒子 221

13.3 连接刚体 227

第14章 物理引擎 241

14.1 创建你自己的物理引擎 241

14.1.1 物理模型 243

14.1.2 模拟对象管理器 244

14.1.3 碰撞检测 245

14.1.4 碰撞响应 246

14.1.5 力效应器 247

14.1.6 数值积分 248

第三部分 物理模型 249

第15章 飞机 251

15.1 几何结构 252

15.2 升力和阻力 254

15.3 其他的力 259

15.4 控制 260

15.5 建模 261

第16章 船舶 275

16.1 稳定性和沉没 276

16.1.1 稳定性 277

16.1.2 沉没 278

16.2 船舶运动 280

16.2.1 起伏 280

16.2.2 侧倾 281

16.2.3 俯仰 281

16.2.4 相关运动 281

16.3 阻力和推进 281

16.3.1 通用阻力 281

16.3.2 推进 286

16.4 机动性 287

第17章 汽车和气垫船 290

17.1 汽车 290

17.1.1 阻力 290

17.1.2 功率 291

17.1.3 刹车距离 292

17.1.4 控制方向 292

17.2 气垫船 295

17.2.1 气垫船如何工作 295

17.2.2 阻力 297

17.2.3 转向 299

第18章 枪支和爆炸 301

18.1 弹丸运动 301

18.2 瞄准 302

18.2.1 归零准星 304

18.2.2 呼吸和身体位置 306

18.3 后坐力和碰撞 308

18.4 爆炸 308

18.4.1 粒子爆炸 309

18.4.2 多边形爆炸 312

第19章 运动 315

19.1 高尔夫挥杆建模 316

19.2 台球 324

19.2.1 实现 326

19.2.2 执行初始化 328

19.2.3 步入仿真 331

19.2.4 计算力 333

19.2.5 处理碰撞 338

第四部分 数码物理学 347

第20章 触摸屏 349

20.1 触摸屏类型 349

20.1.1 电阻式 349

20.1.2 电容式 349

20.1.3 红外和光学成像 350

20.1.4 奇特的：色散信号和表面声波 350

20.2 物理入门 350

20.2.1 电阻式触摸屏 350

20.2.2 电容式触摸屏 354

20.3 示例程序 355

20.4 其他注意事项 356

20.4.1 触觉反馈 356

20.4.2 游戏中的触摸屏建模 357

20.4.3 与鼠标输入的差异 357

20.4.4 自定义手势 358

第21章 加速度计 359

21.1 加速度理论 360

21.1.1 加速度计 361

21.1.2 通用加速度计技术规范 362

21.1.3 数据裁剪 363

21.2 感应方向 364

21.3 感应倾斜 365

21.3.1 用倾斜来控制一个动画精灵 365

21.3.2 两个自由度 366

第22章 从这里到那里的游戏 372

22.1 基于地理的游戏 372

22.1.1 地理藏宝和反向地理藏宝 372

22.1.2 混合现实 373

22.1.3 街头游戏 373

22.2 现在什么时候了 373

22.3 地点、地点、地点 377

22.3.1 距离 377

22.3.2 大圆航向 379

22.3.3 恒向线 380

第23章 压力传感器和称重传感器 383

23.1 在压强之下 383

23.2 粉碎按钮 385

23.3 气压计 390

第24章 3D显示 393

24.1 双目视线 393

24.2 立体感基本概念 395

24.3 显示的类型 399

24.3.1 补充色立体 399

24.3.2 线偏振和圆偏振 400

24.3.3 液晶等离子 402

24.3.4 裸眼立体效果 403

24.3.5 高级技术 405

24.4 编程方面的考虑 406

24.4.1 主动立体化 406

24.4.2 被动立体化 409

第25章 光学追踪 410

25.1 传感器和SDK 411

25.1.1 Kinect 411

25.1.2 OpenCV 412

25.2 数值微分 413

第26章 声音 416

26.1 声音是什么？ 416

26.2 声波的特点和行为 419

26.2.1 谐波 420

26.2.2 叠加 421

26.2.3 音速 422

26.2.4 衰减 423

26.2.5 反射 424

26.2.6 多普勒效应 425

26.3 3D音效 426

26.3.1 如何感受到3D音效 426

26.3.2 一个简单的例子 428

附录A 向量运算 431

附录B 矩阵运算 440

附录C 四元数运算 448

参考文献 459