第一篇 虚拟仿真系统原理 3
第一章 仿真概述 3
1.1系统、模型与仿真 3
1.1.1系统 3
1.1.2模型 4
1.1.3仿真 5
1.2系统仿真的发展历史与应用 6
1.3系统仿真的分类 8
1.4仿真过程与建模方法 9
1.4.1仿真过程 10
1.4.2建模方法 10
第二章 可视化仿真 15
2.1可视化技术 15
2.2仿真可视化 16
2.3可视化参考模型 17
2.3.1基于可视分析的研究模型 17
2.3.2可视化过程模型 18
2.3.3基于可视可听的扩展模型 20
2.4可视化仿真支撑环境 20
2.4.1硬件基础 20
2.4.2软件平台 22
2.5可视化仿真关键技术 22
2.5.1可视化工具研究 23
2.5.2可视化过程研究 24
2.5.3可视化应用研究 25
第三章 动画仿真 28
3.1动画技术 28
3.2动画仿真 29
3.3动画生成技术 30
3.3.1关键帧动画 30
3.3.2变形物体动画 31
3.3.3过程动画 32
3.3.4关节动画与人体动画 33
3.3.5基于物理特征的动画 34
3.4基于Maya的建模及动画技术 35
3.4.1Maya的建模部分 36
3.4.2Maya的动画技术 45
3.4.3Maya的渲染技术 47
第四章 视景仿真 49
4.1视景生成原理 49
4.1.1三维图形 49
4.1.2图形变换技术 50
4.1.3视景三维建模技术 51
4.2真实感图形显示技术 55
4.2.1可见性判定和消隐技术 55
4.2.2颜色模型 56
4.2.3光照模型 56
4.2.4纹理映射技术 59
4.3实时视景绘制技术 60
4.3.1层次细节显示 60
4.3.2实时消隐 61
4.3.3实例技术 62
4.3.4基于图像的绘制 63
4.3.5单元分割 64
4.4三维图形应用程序接口 64
4.4.1OpenGL 64
4.4.2Open Inventor 71
4.4.3DirectX 77
4.4.4VRML 81
第五章 虚拟现实 86
5.1虚拟现实概述 86
5.1.1虚拟现实的概念 86
5.1.2虚拟现实的特点 87
5.1.3虚拟现实系统的分类 88
5.1.4虚拟现实的研究内容 90
5.1.5虚拟现实的发展历史与进展 91
5.2虚拟现实接口设备 93
5.2.1虚拟现实的人机交互 93
5.2.2视觉显示设备 94
5.2.3听觉显示设备 96
5.2.4位姿传感器设备 96
5.2.5力觉和触觉显示设备 99
5.3虚拟现实系统组成 101
5.3.1虚拟现实系统结构 101
5.3.2虚拟现实系统的硬件组成 102
5.3.3虚拟现实系统的软件结构 104
5.4增强现实 118
5.4.1增强现实概述 118
5.4.2增强现实的研究内容 119
第六章 并行与分布式虚拟仿真 123
6.1并行虚拟仿真 123
6.1.1并行仿真概述 123
6.1.2并行虚拟仿真操作环境 124
6.1.3虚拟仿真中的并行算法 127
6.2分布式虚拟环境 128
6.2.1分布式虚拟环境概述 128
6.2.2分布式虚拟环境体系结构 129
6.2.3分布式虚拟环境通用模型 132
6.2.4分布式虚拟环境中的关键技术 132
6.3分布式交互仿真 145
6.3.1DIS 145
6.3.2HLA 146
第二篇 虚拟仿真应用技术 157
第七章 虚拟仿真应用平台 157
7.1虚拟仿真应用平台的软硬件配置 157
7.1.1平台硬件组成 157
7.1.2平台软件组成 158
7.2虚拟仿真应用平台的系统结构 159
7.3虚拟仿真应用平台的数据模型 159
7.4虚拟仿真应用平台中的多模式交互技术 162
7.4.1产品装配虚拟仿真脚本语言 162
7.4.2三维鼠标交互 165
7.5虚拟仿真应用平台中的碰撞检测 166
7.5.1碰撞检测的模型表达 166
7.5.2碰撞检测的查询类型 167
7.5.3根据虚拟仿真环境的特征进行碰撞检测 167
第八章 复杂产品并行装配仿真 168
8.1装配仿真概述 168
8.2装配序列规划算法分类 168
8.3并行序列规划 171
8.3.1基于有向约束图的装配序列并行算法 172
8.3.2基于二进制编码的装配序列并行优化算法 174
8.4并行装配仿真实例与结果分析 178
第九章 虚拟机床装配仿真 183
9.1虚拟机床装配仿真系统结构 183
9.1.1虚拟机床的装配仿真环境 183
9.1.2虚拟机床的装配系统体系结构 183
9.2虚拟机床的装配仿真场景绘制 184
9.2.1虚拟机床装配仿真场景图的结构 184
9.2.2虚拟机床装配仿真场景的接口开发 185
9.2.3虚拟机床装配仿真场景的优化 187
9.3机床几何建模 188
9.3.1基于特征造型CAD系统建模 189
9.3.2几何模型转换模块 191
9.4基于虚拟机床装配仿真中的碰撞检测方法 193
9.5基于V语言的虚拟机床装配仿真 195
第十章 MOCVD热流场仿真 201
10.1MOCVD概况 201
10.2MOCVD设备的组成 202
10.3MOCVD的外延薄膜生长动力学 204
10.3.1MOCVD沉积的基本过程 204
10.3.2气体的运输过程 205
10.3.3影响薄膜生长速度的因素 206
10.4MOCVD反应室内气体热流场的数值模拟 207
10.4.1数学模型的建立 207
10.4.2网格划分 208
10.4.3边界条件的确定 209
10.4.4数值计算方法与流程 209
10.5MOCVD反应室内气体热流场的可视化仿真 210
10.5.1MOCVD反应室内气体温度场的可视化仿真 214
10.5.2MOCVD反应室内气体速度场的可视化仿真 216
10.5.3仿真结果分析 219
第十一章 GaInP薄膜生长仿真 228
11.1薄膜的生长过程 228
11.1.1原子扩散过程 229
11.1.2临界岛尺寸 229
11.1.3岛的大小分布 230
11.1.4薄膜生长影响因素 230
11.2薄膜生长的理论与方法 230
11.3动力学蒙特卡罗仿真建模 234
11.4GaInP薄膜生长的动力学蒙特卡罗仿真 236
11.4.1KMC晶格空间 236
11.4.2KMC事件 236
11.4.3两原子间的作用势 238
11.4.4GaInP薄膜生长的KMC仿真流程 239
11.5GaInP薄膜生长的动力学蒙特卡罗并行仿真 239
11.5.1数据分布方式 239
11.5.2通信优化策略 240
11.5.3KMC生长GaInP薄膜并行仿真算法 240
11.5.4并行仿真性能 240
11.6GaInP薄膜生长可视化仿真 242
11.6.1二维GaInP薄膜生长的可视化仿真 242
11.6.2三维GaInP薄膜生长的可视化仿真 245
11.6.3仿真结果分析 249
参考文献 252