虚拟现实及其应用PDF电子书下载

技术概述篇 3

第一章 虚拟现实导论 3

第一节 虚拟现实的概念、类型及关键要素 3

一、虚拟现实的概念 3

二、虚拟现实的类型 8

三、虚拟现实的关键要素 12

第二节 虚拟现实的发展溯源 13

第三节 系统构成、研究内容及应用领域 17

一、虚拟现实系统的构成 17

二、主要研究内容 17

三、应用领域 18

第四节 虚拟现实与教育 19

一、虚拟现实的教育应用历史 19

二、虚拟现实对现当代教育的影响 19

第二章 虚拟现实硬件设备及其相关技术 21

第一节 立体显示原理 21

一、立体视觉 21

二、立体显示 23

第二节 桌面立体显示设备 25

一、单屏DeskTop VR显示设备 25

二、多屏DeskTop VR 26

三、几款特殊造型显示器 27

四、DeskTop VR在教育领域的应用前景 28

第三节 投影式立体显示设备 29

一、多通道投影系统 30

二、响应式工作台投影系统 33

三、CAVE投影系统 34

第四节 基于头部的显示设备（HMD） 38

一、封闭式头部显示器 38

二、通透式头部显示器 40

第五节 声音显示技术及设备 42

一、头部关联转换函数HRTF 43

二、Convolvotron 43

三、VAPS 43

第六节 触觉反馈技术及设备 44

一、人类的触觉系统 45

二、接触反馈设备 46

三、力反馈设备 49

四、触觉反馈之于VR的反思 53

第七节 数据手套 54

第八节 其他输入设备 58

一、人体直接输入设备——数据衣 58

二、三维鼠标 59

第三章 典型的虚拟环境开发平台 62

第一节 虚拟现实建模工具软件 62

一、3D Studio Max 63

二、Multigen Creator系列 66

三、OpenGVS（实时三维视景管理软件） 69

第二节 开发工具软件 72

一、WTK世界工具包 72

二、Vega 77

三、VTree SDK 80

教育应用篇 85

第四章 虚拟现实与教育结合的理论基础 85

第一节 虚拟现实对认识论的影响 85

一、基于现实世界的认知主义理论 85

二、虚拟现实对认识论的影响 87

第二节 虚拟认知论 91

一、虚拟认知的基本要素 92

二、虚拟认知的基本过程 92

三、虚拟认知的基本假设 93

第三节 虚拟现实与行为主义 96

一、行为主义学习理论基本要素 97

二、虚拟现实对行为主义的影响 97

第四节 虚拟现实与建构主义 98

一、建构主义的基本观点 98

二、虚拟现实与建构主义的关系 99

第五节 虚拟现实与人本主义 100

一、人本主义的学习观 100

二、虚拟现实如何促进意义学习 101

第五章 适于教育应用的虚拟环境开发软件 102

第一节 多功能三维开发工具Virtools 102

一、Virtools系列简介 102

二、3D应用研发平台Virtools 4.0 104

三、Virtools 4的建构模块 108

四、Virtools 4的安装 110

第二节 三维虚拟现实工具——EON系列 111

一、EON系列简介 111

二、EON软件集成系列 112

第三节 Web3D技术与相关软件 123

一、Web3D技术概述 123

二、Web3D的三维建模 127

三、Web3D的开发方法 128

四、Web3D相关软件及比较 129

第六章 虚拟现实环境下的教与学 140

第一节 虚拟学习环境 140

一、虚拟学习环境发展脉络 140

二、虚拟学习环境（VLE）的特征 141

三、虚拟教学与现行教学模式的关系 142

第二节 虚拟学习环境下的学习类型 143

第三节 虚拟学习环境下的学习方式 145

第四节 基于虚拟学习环境的虚拟教学 148

一、虚拟教学的虚拟化内涵 148

二、虚拟教学的特征 149

三、虚拟教学的教学原则 149

四、对教师的素质要求 151

五、实施虚拟教学的意义 152

第五节 虚拟环境中的学习者应有的能力 152

一、自我定向能力 153

二、元认知能力 153

三、协作（合作）能力 154

实践开发篇 159

第七章 分布式虚拟环境（DVE）技术基础 159

第一节 分布式虚拟环境概述 159

一、DVE的产生和发展 159

二、DVE的定义和特征 159

第二节DVE系统模型 161

一、需求分析 161

二、体系结构 162

三、网络模型 162

四、通信模型 165

第三节DVE系统的数据通信 166

一、数据传输面临的问题 166

二、解决方案 167

第八章 基于DVR技术的分布式协作学习平台的设计与实现 169

第一节 计算机支持的协作学习概述 169

一、学习的类型 169

二、协作学习 170

三、DVCLE环境下的协作学习 172

第二节 协作学习平台的功能及发展 174

一、协作学习平台需求描述 174

二、发展趋势 175

第三节 协作学习平台设计基本思想 176

一、设计目标 176

二、设计要素 176

第四节 系统建构的理论基础 178

一、建构主义学习理论 178

二、人本主义学习理论 179

第五节DVCLE系统体系结构设计 179

第六节DVCLE系统的实现 180

一、开发工具 180

二、开发流程 181

三、协作学习方案设计 181

四、关键技术 183

第七节 实现效果 186

第九章 分布式智能教学系统（DITS）的主要技术及理论基础 188

第一节 智能教学系统ITS 188

一、ITS的定义 189

二、ITS的理论基础 189

三、ITS的发展现状与存在问题 190

四、ITS的系统构成 193

五、ITS教学形式 196

第二节 Agent技术及其应用 198

一、Agent概述 198

二、Agent的定义和特性 198

第三节 多Agent系统（MAS） 201

一、多Agent系统概述 201

二、多Agent系统特性 202

三、多Agent系统的研究内容 204

第四节 多Agent系统的分类及开发方法 205

一、多Agent系统的分类 205

二、多Agent系统的开发方法 206

第十章 虚拟现实及多Agrnt技术在DITS中的应用 209

第一节 开发背景及设计目标 209

一、ITS面临的问题 209

二、系统设计目标 210

第二节 DITS体系结构 210

一、分布式认知对系统设计的指导 211

二、系统体系结构 212

第三节 DITS核心模块设计及功能分析 214

第四节 DITS系统实现 216

一、开发工具的选择 216

二、开发方法 216

第十一章 “现代教育技术”虚拟实验室的设计与实现 220

第一节 虚拟实验系统概述 220

一、基本概念 220

二、系统分类 221

三、国内外研究现状 224

第二节 教学型虚拟实验系统 227

一、科学实验与教学实验的哲学思考 227

二、教学型虚拟实验系统 229

第三节“现代教育技术”虚拟实验系统概述 231

一、系统设计目标 231

二、系统特征 231

三、系统组织结构 231

四、系统相关界面 233

第四节 虚拟实验的开发方法 234

一、开发平台选择 234

二、关键环节 235

第五节 系统具体实现 236

一、虚拟实验环境基础属性的实现 236

二、实物展示台虚拟实验的实现 238

三、其他技术的应用 240

第十二章 虚拟现实建模语言VRML 242

第一节VRML概述 242

一、VRML的发展 242

二、VRML的技术特征 243

三、VRML的工作方式 244

四、场景的VRML表示 246

五、其他相关技术 249

第二节 虚拟场景的建模 252

一、节点 252

二、造型节点的层次结构 253

三、节点之间的关系 254

四、大型场景的数据组织 255

第三节 虚拟场景的交互 256

一、非编程交互 256

二、编程交互 260

第十三章 基于VRML技术的虚拟校园系统 269

第一节 虚拟校园概述 269

一、现状 269

二、存在问题 270

第二节 虚拟场景建模相关技术 270

一、基于几何模型的场景建模 270

二、基于图像绘制的场景建模 272

三、几何模型和图像混合建模 273

四、建模方法比较 274

第三节 虚拟校园的场景构建 274

一、虚拟校园建模方案 274

二、校园场景的建立 277

三、场景对象的优化 280

第四节 虚拟校园系统的总体实现 283

一、系统主界面 283

二、系统的体系结构 284

三、场景的VRML文件组织 284

第五节 空间对象的信息查询 286

一、三维对象的捕捉 286

二、校园场景的空间数据库组织 289

三、空间对象的信息查询 290

四、双向查询的实现结果 295

第六节 场景浏览的分割调度 295

一、空间格网对场景的分割 296

二、基于空间格网的场景调度分析 297

三、基于格网的场景调度实现 298

展望 301

参考文献 302