第1章 绪论 1
1.1 仿真、虚拟现实与虚拟仿真 1
1.1.1 仿真 1
1.1.2 虚拟现实 3
1.1.3 虚拟仿真 4
1.1.4 需要区分的几个概念 7
1.2 虚拟仿真系统发展概况 9
1.3 虚拟仿真系统组成 12
1.4 虚拟仿真系统应用 14
1.5 本书的组织 17
第2章 虚拟仿真系统硬件基础 18
2.1 3-D位置跟踪器 18
2.1.1 交流电磁跟踪器 19
2.1.2 直流电磁跟踪器 21
2.1.3 超声波跟踪器 22
2.2 传感手套 23
2.2.1 VPL数据手套 23
2.2.2 PowerGlove 24
2.2.3 CyberGlove 25
2.4 数据衣 26
2.5 触觉和力反馈的装置 28
2.6 立体显示设备 31
2.6.1 HMD 31
2.6.2 BOOM 33
2.6.3 立体眼镜 33
2.6.4 立体投影显示 34
2.7 SGI并行可视化系统 35
2.8 基于PC集群的并行渲染系统 37
2.8.1 概述 37
2.8.2 并行渲染机制性能比较 41
2.8.3 PC集群式并行渲染系统结构 43
2.8.4 PC集群并行渲染典型软件平台 44
第3章 虚拟环境实时渲染方法 48
3.1 几何造型 48
3.1.1 多面体造型 48
3.1.2 曲面造型 54
3.1.3 曲线、曲面表示的基础知识 54
3.1.4 Bezier曲线与Bezier曲面 55
3.1.5 B-样条曲线和曲面 56
3.2 光照模型 58
3.2.1 Lambert漫反射模型 59
3.2.2 Phong模型 61
3.3 三维观察 63
3.3.1 观察坐标 63
3.3.2 投影 67
3.3.3 观察体 71
3.3.4 Z缓存器算法 73
3.4 纹理映射 74
3.4.1 二维纹理映射的基本原理 74
3.4.2 建立纹理映射 75
3.4.3 Catmull算法 76
3.4.4 Blinn方法 79
3.4.5 两步法纹理映射 81
3.4.6 三维纹理映射技术 84
3.5 真实感声音生成技术 85
3.6.1 三维虚拟声空间 85
3.6.2 3DVA的基本理论 85
3.6.3 HRTF方法 87
4.1.1 战场环境 89
4.1 战场环境仿真概述 89
第4章 战场环境仿真 89
4.1.2 战场环境仿真 90
4.2 战场环境建模标准SEDRIS 92
4.2.1 SEDRIS概述 92
4.2.2 数据表示模型 94
4.2.3 环境数据编码规范 96
4.2.4 空间参考模型 97
4.2.5 SEDRIS接口规范 98
4.3.1 数字高程模型 99
4.3 三维地形仿真 99
4.2.6 SEDRIS传输格式 99
4.3.2 规则格网模型和不规则格网模型 101
4.3.3 三维地形可视化 102
4.3.4 数据分割 104
4.3.5 LOD模型 105
4.3.6 多分辨率纹理贴图 108
4.3.7 场景管理 110
4.4 粒子系统仿真 112
4.4.1 粒子系统原理 112
4.4.2 爆炸效果的粒子模型 114
4.4.3 火焰效果的粒子模型 115
4.4.4 烟雾效果的粒子模型 116
第5章 自由立体显示技术 118
5.1 立体显示原理 118
5.1.1 人眼视觉的三维感知生理和心理 118
5.1.2 计算机立体显示原理 125
5.1.3 传统立体显示技术 127
5.2 自由立体显示技术 133
5.2.1 自由立体显示技术简介 133
5.2.2 视差照明技术 136
5.2.3 视障技术 137
5.2.4 微透镜投射技术 139
5.2.5 其他技术 139
5.3 自由立体显示技术的软硬件实现 140
5.3.1 视差图像对的生成算法 141
5.3.2 自由立体显示设备实现 145
5.4 小结 151
第6章 虚拟仿真建模方法与工具 152
6.1 概述 152
6.2 虚拟现实建模语言VRML 152
6.2.1 VRML简介 152
6.2.2 VRML工作原理 153
6.2.3 VRML基本要素 154
6.2.4 VRML的交互功能 156
6.3 虚拟环境造型工具Multigen Creator 165
6.3.1 Multigen Creator简介 166
6.3.2 Multigen Creator使用界面 169
6.3.3 建造第一个实时模型 170
6.3.4 模型数据库的层次结构 174
7.1 简介 177
7.2 Cg 177
第7章 虚拟仿真开发工具 177
7.2.1 Cg的数据类型 178
7.2.2 Cg运行环境 178
7.2.3 一个简单的Cg程序 179
7.2.4 Cg标准库函数 187
7.3 实时三维视景仿真环境：Vega 190
7.3.1 Vega简介 190
7.3.2 Vega应用开发基本过程 191
7.3.3 LynX图形用户界面 191
7.3.4 Vega应用程序接口 197
7.4.1 KD-VSE总体结构 199
7.4 虚拟仿真引擎：KD-VSE 199
7.4.2 KD-VSE的类 204
第8章 高层体系结构HLA 209
8.1 从分布交互式仿真到高层体系结构 209
8.2 高层体系结构HLA概述 212
8.3 HLA体系框架组成 214
8.3.1 HLA接口规范 215
8.3.2 HLA规则 219
8.3.3 HLA对象模型模板 221
8.4.1 RTI结构模式 226
8.4 虚拟仿真对RTI的影响 226
8.4.2 虚拟仿真对RTI的性能要求 228
第9章 基于真实地景的三维飞行再现系统 233
9.1 三维飞行再现系统功能设计 233
9.2 飞机与地景模型的生成与管理 236
9.2.1 机身模型的建立 237
9.2.2 机舱模型的建立 237
9.2.3 大面积地景模型的生成 237
9.2.4 大面积地景模型的管理 238
9.3.1 事件驱动机制 242
9.3 三维飞行再现系统的实现 242
9.3.2 各主要功能模块的实现 243
9.4 总结 247
第10章 地震救援虚拟仿真系统设计与应用 248
10.1 地震救援训练需求分析 248
10.1.1 救援训练的内容 248
10.1.2 地震救援器材 250
10.1.3 地震救援虚拟仿真系统的功能需求 251
10.1.4 地震救援虚拟仿真系统的性能要求 252
10.2.1 整体结构设计 253
10.2 系统体系结构设计 253
10.2.2 组成模块设计 254
10.3 系统硬件组成设计 256
10.3.1 小组训练系统 257
10.3.2 指挥训练系统 259
10.3.3 高性能仿真计算节点群 262
10.3.4 虚拟仿真控制终端 263
10.3.5 训练资源管理服务器 263
10.4 系统软件平台选配 263
参考文献 265