第1章 引言 1
1.1 虚拟现实的3I特性 2
1.2 虚拟现实的发展简史 3
1.3 早期商用的VR技术 6
1.4 VR成为一种产业 8
1.5 构成VR系统的五个典型组成部分 9
1.6 习题 10
参考文献 10
2.1 三维位置跟踪器 12
第2章 输入设备：跟踪器、漫游和手势接口 12
2.1.1 跟踪器的性能参数 13
2.1.2 机械跟踪器 15
2.1.3 电磁跟踪器 17
2.1.4 超声波跟踪器 24
2.1.5 光学跟踪器 25
2.1.6 混合惯性跟踪器 29
2.2 漫游和操纵接口 32
2.2.1 基于跟踪器的漫游／操纵接口 32
2.2.2 跟踪球 33
2.2.3 三维探针 34
2.3 手势接口 35
2.3.1 Pinch Glove 36
2.3.2 5DT Data Glove 37
2.3.3 Didjiglove 39
2.3.4 CyberGlove 39
2.4 小结 41
2.5 习题 41
参考文献 42
3.1 图形显示设备 44
第3章 输出设备：图形、三维声音和触觉显示设备 44
3.1.1 人类视觉系统 45
3.1.2 个人图形显示设备 46
3.1.3 大型显示设备 55
3.2 声音显示设备 64
3 2 1 人类的听觉系统 65
3.2 2 convolvotron 68
3 2 3 基于扬声器的三维声音 69
3.3 触觉反馈 71
3 3 1 人类的触觉系统 72
3 3 2 触觉反馈接口 74
3 3 3 力反馈接口 78
3.4 小结 84
3.5 习题 84
参考文献 85
第4章 VR的计算体系结构 89
4.1 绘制流水线 90
4.1 1 图形绘制流水线 90
4 1 2 触觉绘制流水线 96
4.2 基于PC的图形体系结构 97
4.2 1 PC图形加速卡 100
4 2.2 图形基准测试 103
4.3 基于工作站的体系结构 105
4.3 1 Sun Blade1000的体系结构 105
4 3.2 SGI Infimte Reality体系结构 107
4.4 分布式VR体系结构 108
4.4 1 多流水线同步 109
4 4 2 联合定位绘制流水线 112
4 4.3 分布式虚拟环境 117
4.5 小结 120
参考文献 121
4.6 习题 121
第5章 建模 124
5.1 几何建模 125
5 1.1 虚拟对象的形状 125
5 1.2 对象的视觉外观 130
5.2 运动建模 136
5 2 1 齐次变换矩阵 136
5 2.2 对象位置 137
5 2 3 变换不变式 138
5 2 4 对象层次 140
5 2.5 观察三维世界 141
5.3 物理建模 143
5.3.1 碰撞检测 143
5.3.2 表面变形 145
5.3.3 受力计算 146
5.3.4 力的平滑与映射 150
5 3.5 触觉纹理映射 152
5.4 行为建模 154
5.5 模型管理 156
5.5.1 细节等级管理 157
5.5.2 单元分割 161
5.6 小结 164
5.7 习题 164
参考文献 164
第6章 VR编程 168
6.1 工具包和场景图 168
6.2 WorldToolKit 171
6 2 1 几何建模和外观 171
6.2.2 WTK场景图 172
6.2.3 传感器和动作函数 174
6.2.4 WTK网络开发 177
6.3 JAVA 3D 178
6.3.1 几何建模与外观 178
6.3.2 Java 3D场景图 179
6.3.3 传感器和行为 181
6.3.4 Java3D网络开发 182
6.3.5 WTK和Java 3D的性能比较 183
6.4 通用触觉开放软件工具包 186
6.4.1 GHOST与图形流水线的集成 186
6.4.2 GHOST触觉场景图 187
6.4.3 碰撞检测和碰撞响应 188
6.4.4 图形和PHANToM校正 189
6.5 PeopleShop 190
6.5.1 DI-Guy几何和路径 190
6.5.2 传感器和行为 191
6.5.3 PeopleShop的网络开发 192
6.6 小结 193
6.7 习题 193
参考文献 194
第7章 VR中的“人的因素” 196
7.1 研究方法和专业术语 197
7 1.1 数据收集和分析 198
7.1.2 可用性工程方法学 201
7.2 使用者表现研究 204
7.2.1 通用VR任务的试验台评估 204
7.2.2 系统响应度对用户工作表现的影响 206
7 2.3 多种形式的反馈所带来的影响 209
7.3 VR健康和安全问题 215
7.3.1 VR仿真对使用者的直接影响 215
7.3.2 电脑病 217
7.3.3 适应性和副作用 222
7.3 4 正确使用VR的指导方针 223
7.4 VR与社会 224
7.4.1 对职业生活的影响 225
7.4.2 对私人生活的影响 225
7 4.3 对公共生活的影响 226
7.5 小结 227
7.6 习题 227
参考文献 228
第8章 传统的VR应用 231
8.1 VR在医疗中的应用 232
8.1.1 虚拟解剖 233
8.1.2 伤员鉴别分类和诊断 235
8 1.3 外科手术 240
8.1.4 康复 247
8.2 教育、艺术以及娱乐 255
8.2.1 在教育中使用VR技术 255
8.2.2 VR与艺术 259
8.2.3 VR在娱乐行业中的应用 263
8.3 VR的军事应用 266
8.3.1 陆军对VR的使用 267
8.3.2 VR在海军中的应用 271
8.3.3 VR在空军中的应用 275
8.4 小结 279
8.5 习题 279
参考文献 280
第9章 新型VR应用 285
9.1 VR在制造业中的应用 285
9.1.1 虚拟原型 286
9.1.2 VR在制造业中的其他应用 293
9.2 VR在机器人领域中的应用 297
9.2.1 机器人编程 297
9.2.2 机器人遥操作 299
9.3 信息可视化 306
9.3.1 VR在油气勘探和完善管理中的应用 306
9.3.2 体数据的可视化 307
9.4 小结 313
9.5 习题 314
参考文献 314
索引 318