第一章 虚拟现实概述 1
1.1 前言 1
1.2 虚拟现实的概念 1
1.3 VR系统的构成 2
1.4 VR的研究内容 6
1.5 VR技术的应用 6
第二章 虚拟现实运用的主要技术与设备 9
2.1 概述 9
2.1.1 实时三维计算机图形技术 9
2.1.2 广角(宽视野)的立体显示 10
2.1.3 用户(头、眼)的跟踪 10
2.1.4 手及手势、人体姿势的跟踪 10
2.1.7 语音输入输出 11
2.2.1 立体视觉 11
2.2 视觉显示技术及设备 11
前言 11
2.1.6 触觉(力)反馈 11
2.1.5 立体声 11
2.2.2 视觉显示设备 13
2.2.3 显示方法及效果 17
2.3 听觉技术 18
2.3.1 声音方向的确定 19
2.3.2 录制三维声音 20
2.3.3 虚拟声音的产生 21
2.4 触觉与力觉 22
2.4.1 触摸感觉到些什么？ 22
2.4.2 触觉与运动感觉的关联 23
2.4.3 虚拟触觉的重要性及复杂性 23
2.4.4 触觉和力反馈的装置 24
2.4.5 力反馈的效果 27
2.5 虚拟现实系统的输入 27
2.5.1 数据手套 27
2.5.2 鼠标的演变 31
2.5.3 身体姿势的识别 33
2.5.4 语音输入 34
2.6 虚拟现实系统的编程 35
2.6.1 虚拟现实编辑器 35
2.6.2 建模工具 37
2.6.3 事件序列 37
2.6.4 实时分布式虚拟现实系统 37
第三章 虚拟现实的应用领域 39
3.1 用于遥控机器人的遥现技术 39
3.1.1 遥控机器人 39
3.1.2 几个典型的遥控机器人系统 40
3.1.3 用机器人进行遥控手术 41
3.1.4 遥控宇宙空间站 42
3.1.5 虚拟电视会议 43
3.2 仿真技术 44
3.2.1 飞行仿真虚拟现实系统 44
3.2.2 与虚拟生物对话 46
3.2.3 产品的虚拟设计 48
3.2.4 虚拟厨房模拟体验系统 48
3.3 对象可视化技术 49
3.3.1 虚拟风洞 49
3.3.2 虚拟物理实验室 50
3.3.3 虚拟电力控制室 50
3.4 艺术娱乐：虚拟演播室 50
3.4.1 理想的虚拟演播室 50
3.4.3 如何制作更现实的图象 51
3.4.2 用虚拟道具改变节目的制作方式 51
3.4.4 电子道具的实际应用 52
3.5 虚拟网络系统与军事训练 53
3.5.1 虚拟网络系统 53
3.5.2 联网军事训练系统SIMNET 54
第四章 虚拟现实应用系统分析 57
4.1 机器人遥控虚拟现实系统VERDEX 57
4.1.1 引言 57
4.1.2 VERDEX计划 59
4.1.3 多用户交互 64
4.1.4 计算的发展：从Vision系统到SuperVison和台式系统 64
4.1.5 虚拟现实的标准 65
4.1.7 结论 66
4.2 头盔立体显示的光学计算模型 66
4.1.6 未来：纳米临场感？ 66
4.2.1 前言 67
4.2.2 误差来源分析 68
4.2.3 HMD的镜片模型 70
4.2.4 计算EyePhone的模型参数 73
4.2.5 结论 76
4.3 飞行仿真虚拟现实系统 77
4.3.1 引言 77
4.3.2 飞行仿真 77
4.3.3 投入 78
4.3.4 实时图象生成 78
4.3.5 实时交互 79
4.3.6 力反馈 79
4.3.7 运行病 79
4.4.1 引言 80
4.4 虚拟环境中的自然约束 80
4.3.8 虚拟世界建模 80
4.3.9 前景 80
4.4.2 系统及问题的综述 81
4.4.3 约束介绍 81
4.4.4 系统描述 82
4.4.5 对操作中各约束使用的观察 83
4.4.6 实验结果的讨论 84
4.4.7 结束的实现与速度 84
第五章 虚拟现实系统设计中的若干问题 86
5.1 视觉耦合系统中的关键问题 86
5.1.1 视觉耦合系统(VCS) 86
5.1.2 头动跟踪器 87
5.1.3 头盔显示(HMD) 88
5.1.4 图象/图形生成器 89
5.1.5 小结 90
5.2.2 有关“投入”(Immersion)的争论 91
5.2 虚拟现实系统的用户心理分析 91
5.2.1 导言 91
5.2.3 任务性能准则 94
5.2.4 系统性能准则 96
5.2.5 结论 99
5.3 虚拟现实中的认知问题 99
5.3.1 导言 99
5.3.2 任务分析 102
5.3.3 学习中的三项原则 110
5.3.4 工作量与负担 111
5.3.5 结论 112
参考文献 113
附录 116
1. 词汇注释 116
2. 关键词索引 120