第1章 虚拟现实技术概论 1
1.1 虚拟现实技术的发展史 1
1.2 虚拟现实技术的概念 3
1.3 虚拟现实技术的特征 4
1.4 虚拟现实系统的分类 5
1.4.1 桌面式VR系统 5
1.4.2 沉浸式VR系统 6
1.4.3 增强式VR系统 6
1.4.4 分布式VR系统 7
1.5 虚拟现实技术的应用领域 8
1.5.1 教育与训练 8
1.5.2 设计与规划 10
1.5.3 科学计算可视化 11
1.5.4 商业领域 12
1.5.5 艺术与娱乐 12
1.6 虚拟现实技术的研究现状 13
1.6.1 国外的研究现状 13
1.6.2 国内的研究现状 14
思考题 15
第2章 虚拟现实系统的硬件设备 16
2.1 跟踪定位设备 16
2.1.1 电磁波跟踪器 16
2.1.2 超声波跟踪器 17
2.1.3 光学跟踪器 18
2.1.4 其他类型跟踪器 18
2.1.5 跟踪传感设备的性能比较 19
2.2 立体显示设备 19
2.2.1 固定式立体显示设备 20
2.2.2 头盔显示器 22
2.2.3 手持式立体显示设备 25
2.3 手部数据交互设备 25
2.3.1 数据手套 25
2.3.2 空间球 26
2.3.3 三维浮动鼠标器 26
2.4 虚拟声音输出设备 26
2.4.1 固定式声音设备 27
2.4.2 耳机式声音设备 27
2.5 其他交互设备 27
2.5.1 触觉和力反馈设备 27
2.5.2 数据衣 29
2.5.3 三维扫描仪 29
2.6 虚拟现实硬件系统的集成 30
思考题 31
第3章 虚拟现实的相关技术及软件 32
3.1 三维建模技术及软件 32
3.1.1 几何建模技术 32
3.1.2 行为建模技术 33
3.1.3 虚拟现实的建模软件 33
3.2 视觉实时动态绘制技术 34
3.2.1 实时动态绘制技术的基本原理 34
3.2.2 基于图形的实时动态绘制技术 34
3.2.3 基于图像的实时动态绘制技术 35
3.3 三维虚拟声音技术 36
3.3.1 三维虚拟声音的特征 36
3.3.2 头部相关传递函数 36
3.3.3 语音合成技术 37
3.4 人机自然交互技术 37
3.4.1 手势识别技术 37
3.4.2 面部表情识别技术 38
3.4.3 眼动跟踪技术 40
3.5 物理仿真技术 41
3.6 三维全景技术 42
3.6.1 三维全景技术的基本概念 42
3.6.2 三维全景图的制作技术 43
3.7 虚拟现实开发软件工具集 43
思考题 45
第4章 虚拟现实建模语言VRML 47
4.1 VRML概述 47
4.1.1 VRML的发展历程 47
4.1.2 VRML的特点 48
4.1.3 VRML编辑器 49
4.1.4 VRML浏览器 50
4.2 VRML的语法基础 53
4.2.1 VRML的组成要素 53
4.2.2 VRML的文件结构 55
4.2.3 VRML的空间计量 56
4.3 VRML的空间造型 57
4.3.1 基本造型 57
4.3.2 空间变换 58
4.3.3 文本造型 60
4.3.4 复杂造型 62
4.4 VRML的场景效果 64
4.4.1 纹理映射 64
4.4.2 声音技术 66
4.4.3 光照效果 67
4.4.4 其他效果 69
4.5 VRML的动态交互 71
4.5.1 动画设计 71
4.5.2 传感器交互 74
4.5.3 脚本设计 76
思考题 80
第5章 虚拟现实建模工具3ds Max 81
5.1 3ds Max的基础知识 81
5.1.1 系统需求 81
5.1.2 3ds Max的用户界面 82
5.1.3 3ds Max的文件操作 85
5.2 几何体建模 87
5.2.1 创建三维几何体模型 87
5.2.2 三维物体的修改编辑 90
5.3 二维图形建模 94
5.3.1 创建和编辑二维图形 94
5.3.2 使用二维图形建立三维物体 95
5.4 高级造型技巧 101
5.4.1 放样及放样变形 101
5.4.2 NURBS曲面造型 104
5.5 材质与贴图 107
5.5.1 材质编辑器 108
5.5.2 复合材质与贴图 110
5.6 灯光与环境 114
5.6.1 灯光的运用 114
5.6.2 雾的运用 117
5.7 三维动画制作 119
5.7.1 参数动画 120
5.7.2 动画控制器 121
5.7.3 摄像机动画 122
5.8 3ds Max与VRML 124
5.8.1 将3ds Max的场景导出到VRML 124
5.8.2 在3ds Max中插入VRML节点 127
5.8.3 3ds Max与VRML的结合 129
思考题 130
第6章 虚拟现实制作工具Cult3D 132
6.1 Cult3D基础知识 132
6.1.1 Cult3D软件组成与设计流程 132
6.1.2 Cult3D系统需求 133
6.1.3 Cult3D下载安装 134
6.2 Cult3D Exporter导出器 138
6.2.1 Cult3D支持的模型属性 138
6.2.2 三维模型导出实例 139
6.3 Cult3D Designer设计器 144
6.3.1 界面组成 144
6.3.2 基本交互功能设计 147
6.3.3 其他交互功能实例 156
6.4 Cult3D Viewer演示器与发布作品 165
6.4.1 Cult3D作品应用于网络 165
6.4.2 Cult3D作品应用于Microsoft PowerPoint 168
6.4.3 Cult3D作品应用于Adobe Acrobat 170
思考题 172
第7章 综合实例制作 173
7.1 虚拟办公室 173
7.1.1 设计思想 173
7.1.2 系统开发环境 174
7.1.3 系统功能设计 174
7.1.4 系统的程序设计与实现 177
7.2 虚拟画廊 183
7.2.1 制作模型与材质 183
7.2.2 建立灯光系统 186
7.2.3 创建摄像机及其浏览动画 188
7.3 虚拟交互式漫游 190
7.3.1 整理画廊场景模型 190
7.3.2 导出画廊场景文件 192
7.3.3 虚拟交互式漫游设计 194
7.3.4 发布“画廊虚拟漫游”作品 202
思考题 202
参考文献 203