第1章 虚拟现实技术概述 1
1.1虚拟现实的基本概念 1
1.1.1虚拟现实的概念 1
1.1.2虚拟现实的基本特征 2
1.1.3虚拟现实系统的组成 4
1.2虚拟现实的分类 5
1.2.1桌面虚拟现实系统 5
1.2.2沉浸式虚拟现实系统 6
1.2.3增强现实系统 7
1.2.4分布式虚拟现实系统 12
1.3虚拟现实的应用领域 13
1.3.1航空航天领域 13
1.3.2军事领域 14
1.3.3医学领域 15
1.3.4城市规划 16
1.3.5文化、艺术、娱乐领域 17
1.3.6教育培训 19
1.3.7商务领域 20
1.4虚拟现实的发展 20
1.4.1虚拟现实的发展历程 20
1.4.2虚拟现实技术的发展趋势 22
1.4.3国内外虚拟现实技术研究现状 23
1.5虚拟现实的 Web3D技术 25
1.5.1 Web3D技术简介 25
1.5.2 Web3D的核心技术及其特征 26
1.5.3 Web3D的实现技术 27
思考题 31
第2章 虚拟现实系统的人机交互设备 32
2.1立体显示设备 32
2.1.1固定式立体显示设备 33
2.1.2头盔显示器 38
2.1.3手持式立体显示设备 38
2.1.4全息投影显示设备 39
2.2跟踪定位设备 40
2.2.1电磁波跟踪器 41
2.2.2超声波跟踪器 41
2.2.3光学跟踪器 42
2.2.4其他类型跟踪器 43
2.2.5跟踪传感设备的性能参数 44
2.2.6三维跟踪设备实例 46
2.3虚拟现实声音系统与设备 49
2.3.1固定式声音设备 49
2.3.2耳机式声音设备 50
2.3.3语音交互设备 50
2.4人机交互设备 51
2.4.1三维空间跟踪球 51
2.4.2数据手套 51
2.4.3三维浮动鼠标器 52
2.4.4数据衣 53
2.4.5触觉和力反馈设备 53
2.4.6触觉与力反馈设备的应用 55
2.4.7神经/肌肉交互设备 57
2.4.8意念控制设备 58
2.5 3D建模设备 59
2.5.1 3D摄像机 59
2.5.2 3D扫描仪 60
2.5.3 3D打印机 61
2.6虚拟现实硬件系统的集成 62
思考题 63
第3章 虚拟现实的关键技术和引擎 64
3.1立体高清显示技术 65
3.1.1立体视觉的形成原理 65
3.1.2立体图像再造 65
3.1.3其他新型立体显示技术 67
3.2三维建模技术 70
3.2.1几何建模 70
3.2.2物理建模 71
3.2.3运动建模 72
3.3三维虚拟声音技术 74
3.3.1三维虚拟声音的特征 74
3.3.2头部相关传递函数 75
3.3.3语音合成技术 75
3.4体感交互技术 76
3.4.1体感技术分类 76
3.4.2体感技术框架 77
3.5人机自然交互技术 78
3.5.1手势识别技术 79
3.5.2面部表情识别技术 82
3.5.3眼动跟踪技术 84
3.5.4唇读识别技术 86
3.5.5力触觉交互技术 89
3.5.6虚拟嗅觉交互技术 91
3.5.7脑机接口技术 93
3.5.8多模态融合、多通道的人机交互技术 97
3.6虚拟现实引擎 100
3.6.1虚拟现实引擎概述 100
3.6.2虚拟现实引擎架构 101
3.6.3几种虚拟现实引擎介绍 102
思考题 105
第4章 虚拟现实建模语言 106
4.1 VRML概述 106
4.1.1 VRML的发展历史 106
4.1.2 VRML建模语言的应用特征 107
4.1.3 VRML编辑器 108
4.1.4 VRML文件浏览器 111
4.2初识VRML的文件 113
4.2.1 VRML的通用语法结构 113
4.2.2 VRML的基本概念 114
4.2.3 VRML的计量单位和坐标系统 115
4.3 VRML文件的主体内容 116
4.3.1 VRML的节点 116
4.3.2常用的域 123
4.4 VRML的空间造型 126
4.4.1基本造型 126
4.4.2空间变换 128
4.4.3显示文本 129
4.4.4复杂造型 131
4.5 VRML的场景效果 132
4.5.1纹理映射 133
4.5.2声音技术 135
4.5.3灯光效果 137
4.6 VRML的动态交互 139
4.6.1动画设计 139
4.6.2传感器交互 144
4.6.3脚本应用 149
4.6.4实例分析 152
习题 158
第5章 三维全景技术 159
5.1全景技术概述 159
5.1.1全景技术的特点 159
5.1.2全景技术的分类 160
5.1.3全景技术的应用 162
5.2全景技术常用的硬件与软件 164
5.2.1常用的硬件 164
5.2.2常用软件 166
5.3全景图的制作 168
5.3.1照片的采集 168
5.3.2照片的后期制作 169
5.4全景视频简介 179
5.4.1全景视频的应用 179
5.4.2全景视频的制作 181
思考题 182
第6章 虚拟现实建模工具3ds Max 183
6.1 3ds Max的基础知识 183
6.1.1 3D Studio Max的工作界面 183
6.1.2视图区 187
6.1.3命令面板、快捷键 188
6.1.4石墨建模工具 189
6.1.5简单对象编辑应用 190
6.2二维图形与编辑 194
6.2.1创建二维图形 194
6.2.2二维图形的编辑 195
6.2.3图形转换三维模型 196
6.3三维建模 198
6.3.1建模方法 199
6.3.2常用修改器建模 201
6.3.3高级修改器建模 201
6.4复合对象建模 209
6.5 NURBS建模 212
6.6材质与贴图 214
6.6.1材质与贴图编辑窗口 214
6.6.2材质库的应用 217
6.7灯光的应用 219
6.7.1场景灯光介绍 220
6.7.2灯光的类型 220
6.7.3灯光的参数 222
6.8渲染基础 224
6.9动画制作 229
6.9.1关键帧动画 229
6.9.2动画控制器 231
6.9.3 reacter动画 233
6.10 3ds Max与VRML的数据交换 235
思考题 237
第7章 虚拟现实制作工具Cult3D 238
7.1 Cult3D概述 238
7.1.1 Cult3D技术特点与应用 238
7.1.2 Cult3D的系统组成与设计流程 240
7.1.3 Cult3D Exporter输出器 240
7.2 Cult3D设计器 245
7.2.1 Cult3D界面 245
7.2.2子窗口功能简介 247
7.2.3交互功能设计 253
7.3 Cult3D Viewer演示器 260
7.3.1在网络上发布Cult3D作品 260
7.3.2 Cult3D作品应用于PPT 263
7.3.3 Cult3D作品应用于Authorware 264
思考题 266
第8章 VR-Platform 12基础 267
8.1 VR-Platform入门 267
8.1.1 VRP12新增功能 267
8.1.2工作界面 268
8.1.3 VRP功能分类 270
8.2烘焙 273
8.2.1 3ds Max模型烘焙 273
8.2.2 3ds Max的模型优化 276
8.2.3 CompleteMap与LightingMap的区别 278
8.2.4烘焙过程中的注意事项 278
8.3 VRP的材质编辑 279
8.3.1材质面板 279
8.3.2常用材质的创建 282
8.3.3材质库 285
8.4角色库的应用 286
8.4.1角色库的调用 286
8.4.2动作库 287
8.4.3路径动画的创建 289
8.4.4创建路径动画的锚点事件 291
8.5 VRP相机 294
8.5.1各类相机简介 294
8.5.2其他相机 298
8.6脚本编辑 299
8.6.1脚本编辑器 299
8.6.2系统函数 300
8.6.3触发函数与自定义函数 302
8.7 VRP物理引擎介绍 305
8.7.1物理引擎概述 305
8.7.2 VRP十物理引擎的特性 305
8.7.3物理引擎的发展 309
思考题 311
参考文献 312