第1章 虚拟现实 1
1.1虚拟现实概述 1
1.1.1虚拟现实 1
1.1.2虚拟现实的概念 2
1.1.3虚拟现实的特征 3
1.1.4虚拟现实系统的构成 4
1.1.5虚拟现实的特点 6
1.2虚拟现实的发展历史 7
1.2.1虚拟现实在美国的发展 8
1.2.2 VR技术在美国的研究发展 9
1.2.3 VR技术在欧洲的研究发展 10
1.2.4虚拟现实在日本的发展 11
1.2.5虚拟现实在国内的发展 11
1.3虚拟现实系统软、硬件结构 13
1.3.1开发平台 13
1.3.2虚拟现实显示系统 14
1.3.3虚拟现实交互系统 14
1.4虚拟现实系统的分类 17
1.4.1桌面型虚拟现实系统 17
1.4.2投入型虚拟现实系统 19
1.4.3增强现实型虚拟现实系统 21
1.4.4分布式虚拟现实系统 22
1.5虚拟现实技术的具体应用 23
1.5.1军事 24
1.5.2航空航天 24
1.5.3医学 25
1.5.4教育游戏艺术 26
1.5.5工业 27
1.5.6商业 27
1.5.7建筑设计与规划 27
1.6虚拟现实技术的研究方向 28
1.7本章小结 29
第2章 虚拟现实的关键技术 30
2.1建模技术 30
2.1.1几何建模 30
2.1.2运动建模 32
2.1.3物理建模 32
2.1.4对象行为建模 33
2.1.5 3dsmax中的建模技术 34
2.2场景调度技术 36
2.2.1基于场景图的管理 36
2.2.2基于绘制状态的场景管理 41
2.2.3基于场景包围体的场景组织 42
2.2.4场景绘制的几何剖分技术 43
2.3碰撞检测技术 47
2.3.1面向凸体的碰撞检测 48
2.3.2基于一般表示的碰撞检测 50
2.3.3基于层次包围体树的碰撞检测 52
2.3.4基于图像空间的碰撞检测 56
2.4特效技术 58
2.4.1过程纹理算法 58
2.4.2基于分形理论的算法 60
2.4.3基于动态随机过程的算法 60
2.4.4基于物理原理的方法 62
2.4.5几种具体特效物体的算法发展 62
2.5交互技术 64
2.5.1视觉通道 64
2.5.2听觉通道 64
2.5.3触觉与力反馈 65
2.5.4用户的输入 65
2.5.5语音识别与合成 66
2.6本章小结 66
第3章 虚拟城市系统 67
3.1系统概述 67
3.1.1系统的软件技术和硬件平台 70
3.1.2软件的选择城市三维实体的划分 72
3.1.3框架结构 72
3.2虚拟城市建设的关键技术 72
3.2.1虚拟城市三维建模的数据源 73
3.2.2虚拟城市二维建模的数据获取途径 78
3.2.3虚拟城市的建模技术 80
3.3漫游引擎子系统 86
3.3.1漫游引擎的功能 86
3.3.2漫游引擎的结构 89
3.4虚拟现实引擎的优化方法 92
3.4.1消隐技术 93
3.4.2 LOD技术 97
3.4.3景深技术 99
3.5虚拟城市系统应用与发展趋势 100
3.5.1虚拟城市系统的应用 100
3.5.2虚拟城市技术存在的问题 101
3.5.3 GIS在虚拟城市系统中的应用 102
3.5.4虚拟城市技术的发展趋势 103
3.6本章小结 104
第4章 汽车驾驶仿真器 105
4.1概况 105
4.1.1国外研究动态 106
4.1.2国内研究现状 107
4.1.3存在问题 107
4.2汽车驾驶仿真器的原理 108
4.2.1仿真驾驶器原理 109
4.2.2硬件平台 110
4.2.3软件平台 111
4.3汽车驾驶仿真器的关键技术 113
4.3.1网络通信 113
4.3.2人工智能 115
4.3.3人工智能研究领域 117
4.3.4人机交互技术 119
4.3.5模型生成技术 120
4.3.6模型优化的关键技术 126
4.3.7汽车运动仿真技术 129
4.3.8汽车运动管理技术 131
4.4汽车驾驶仿真器的开发与发展趋势 135
4.4.1汽车驾驶仿真器的设计 135
4.4.2汽车驾驶仿真器的实现 136
4.4.3汽车驾驶仿真器的发展趋势 141
4.5本章小结 142
第5章 作战仿真系统 143
5.1作战仿真的必要性 143
5.1.1现场演练的局限性 143
5.1.2仿真系统的运用促进军事训练水平的提高 144
5.1.3现代联合作战的需要 145
5.2作战仿真的现状 145
5.3战场仿真与作战仿真概述 148
5.3.1战场环境仿真概述 149
5.3.2虚拟现实与战场环境感知仿真 150
5.3.3作战仿真的发展趋势 152
5.3.4作战仿真的分类 153
5.4系统总体设计 154
5.4.1系统功能 154
5.4.2系统软硬件 155
5.4.3模块设计 157
5.4.4 工作过程 157
5.5建构虚拟战场环境的若干关键技术 159
5.5.1虚拟现实技术 159
5.5.2分布交互式仿真技术 162
5.5.3软件的设计思想 163
5.6海洋战场环境仿真案例 164
5.6.1建模技术 164
5.6.2三维地形模型建模技术 165
5.6.3模型优化技术 167
5.6.4海洋战场环境实时驱动技术 170
5.6.5基于MFC导弹打击目标的实现 182
5.6.6海洋战场环境仿真系统 186
5.7本章小结 191
第6章 3D游戏制作 192
6.1 3D游戏概述 192
6.1.1 3D游戏概述 192
6.1.2 3D游戏制作的起源、意义和发展 193
6.2 3D游戏制作的主要技术 194
6.2.1游戏中存档和读取技术 194
6.2.2游戏中的人工智能技术 197
6.2.3碰撞检测技术 201
6.2.4测试技术 204
6.3主流制作工具 208
6.3.1当前主流制作工具 208
6.3.2引擎框架 209
6.4单机3D游戏的制作 211
6.4.1 3ds max 212
6.4.2 Maya 214
6.4.3 Softimage 3D 215
6.4.4 Alias Studio 217
6.4.5 Houdini 218
6.4.6 TrueSpace 219
6.4.7 Poser 219
6.5网络3D游戏的制作 220
6.5.1网络3D游戏的制作概述 220
6.5.2网络3D游戏的制作软件 222
6.6本章小结 225
第7章 虚拟手术 226
7.1系统概述 226
7.1.1国内外研究现状 227
7.1.2虚拟手术的用途 228
7.1.3虚拟手术系统组成及其关键技术 229
7.2主要技术手段 232
7.2.1虚拟手术的建模技术 232
7.2.2碰撞检测和模型切割技术 241
7.2.3真实感图形绘制技术 242
7.3系统的软、硬件平台 243
7.4本章小结 244
参考文献 245