第一部分 基础 1
第1章 基本概念 3
1.1 牛顿运动定律 3
1.2 单位和度量 4
1.3 坐标系 6
1.4 向量 7
1.5 微分和积分 7
1.6 质量、质心和转动惯量 8
1.7 牛顿第二运动定律 17
1.8 惯性张量 21
1.9 相对论时间 26
第2章 运动学 30
2.1 速度和加速度 31
2.2 恒定加速度 33
2.3 非恒定加速度 35
2.4 2D粒子运动学 36
2.5 3D粒子运动学 39
2.5.1 x分量 40
2.5.2 y分量 41
2.5.3 z分量 42
2.5.4 向量 42
2.5.5 击中目标 42
2.6 运动粒子爆炸 47
2.7 刚体运动学 53
2.8 局部坐标轴 54
2.9 角速度和角加速度 54
第3章 力 61
3.1 力 61
3.2 力场 62
3.3 摩擦力 63
3.4 流体动力阻力 64
3.5 压力 65
3.6 浮力 66
3.7 弹簧和阻尼器 68
3.8 力和力矩 69
3.9 总结 71
第4章 动理学 72
4.1 2D粒子动理学 73
4.2 3D粒子动理学 78
4.2.1 x分量 79
4.2.2 y分量 80
4.2.3 z分量 81
4.2.4 大炮修订版 81
4.3 刚体动理学 84
第5章 碰撞 88
5.1 冲量-动量原理 89
5.2 碰撞 90
5.3 线性冲量和角冲量 95
5.4 摩擦力 98
第6章 抛体 101
6.1 简单轨迹 102
6.2 阻力 106
6.3 马格努斯效应 113
6.4 质量变化 118
第二部分 刚体动力学 119
第7章 实时仿真 121
7.1 对运动方程进行积分 121
7.2 欧拉方法 123
7.3 更好的方法 129
7.4 总结 134
第8章 粒子 135
8.1 简单粒子建模 139
8.1.1 积分器 141
8.1.2 渲染 141
8.2 基本仿真器 142
8.3 实现外部力 144
8.4 实现碰撞 146
8.4.1 粒子撞击地面 146
8.4.2 粒子和障碍物之间的碰撞 152
8.5 调节 156
第9章 2D刚体仿真器 158
9.1 模型 159
9.1.1 转换坐标 165
9.1.2 积分器 166
9.1.3 渲染 168
9.2 基本仿真器 168
9.3 调节 171
第10章 实现碰撞响应 173
10.1 线性碰撞响应 174
10.2 角度因素 180
第11章 3D刚体仿真中的转动 193
11.1 旋转矩阵 194
11.2 四元数 197
11.3 3D仿真中的四元数 204
第12章 3D刚体仿真 207
12.1 建模 207
12.2 积分 211
12.3 飞行控制 214
第13章 连接物体 219
13.1 弹簧和阻尼器 220
13.2 连接粒子 221
13.3 连接刚体 227
第14章 物理引擎 241
14.1 创建你自己的物理引擎 241
14.1.1 物理模型 243
14.1.2 模拟对象管理器 244
14.1.3 碰撞检测 245
14.1.4 碰撞响应 246
14.1.5 力效应器 247
14.1.6 数值积分 248
第三部分 物理模型 249
第15章 飞机 251
15.1 几何结构 252
15.2 升力和阻力 254
15.3 其他的力 259
15.4 控制 260
15.5 建模 261
第16章 船舶 275
16.1 稳定性和沉没 276
16.1.1 稳定性 277
16.1.2 沉没 278
16.2 船舶运动 280
16.2.1 起伏 280
16.2.2 侧倾 281
16.2.3 俯仰 281
16.2.4 相关运动 281
16.3 阻力和推进 281
16.3.1 通用阻力 281
16.3.2 推进 286
16.4 机动性 287
第17章 汽车和气垫船 290
17.1 汽车 290
17.1.1 阻力 290
17.1.2 功率 291
17.1.3 刹车距离 292
17.1.4 控制方向 292
17.2 气垫船 295
17.2.1 气垫船如何工作 295
17.2.2 阻力 297
17.2.3 转向 299
第18章 枪支和爆炸 301
18.1 弹丸运动 301
18.2 瞄准 302
18.2.1 归零准星 304
18.2.2 呼吸和身体位置 306
18.3 后坐力和碰撞 308
18.4 爆炸 308
18.4.1 粒子爆炸 309
18.4.2 多边形爆炸 312
第19章 运动 315
19.1 高尔夫挥杆建模 316
19.2 台球 324
19.2.1 实现 326
19.2.2 执行初始化 328
19.2.3 步入仿真 331
19.2.4 计算力 333
19.2.5 处理碰撞 338
第四部分 数码物理学 347
第20章 触摸屏 349
20.1 触摸屏类型 349
20.1.1 电阻式 349
20.1.2 电容式 349
20.1.3 红外和光学成像 350
20.1.4 奇特的：色散信号和表面声波 350
20.2 物理入门 350
20.2.1 电阻式触摸屏 350
20.2.2 电容式触摸屏 354
20.3 示例程序 355
20.4 其他注意事项 356
20.4.1 触觉反馈 356
20.4.2 游戏中的触摸屏建模 357
20.4.3 与鼠标输入的差异 357
20.4.4 自定义手势 358
第21章 加速度计 359
21.1 加速度理论 360
21.1.1 加速度计 361
21.1.2 通用加速度计技术规范 362
21.1.3 数据裁剪 363
21.2 感应方向 364
21.3 感应倾斜 365
21.3.1 用倾斜来控制一个动画精灵 365
21.3.2 两个自由度 366
第22章 从这里到那里的游戏 372
22.1 基于地理的游戏 372
22.1.1 地理藏宝和反向地理藏宝 372
22.1.2 混合现实 373
22.1.3 街头游戏 373
22.2 现在什么时候了 373
22.3 地点、地点、地点 377
22.3.1 距离 377
22.3.2 大圆航向 379
22.3.3 恒向线 380
第23章 压力传感器和称重传感器 383
23.1 在压强之下 383
23.2 粉碎按钮 385
23.3 气压计 390
第24章 3D显示 393
24.1 双目视线 393
24.2 立体感基本概念 395
24.3 显示的类型 399
24.3.1 补充色立体 399
24.3.2 线偏振和圆偏振 400
24.3.3 液晶等离子 402
24.3.4 裸眼立体效果 403
24.3.5 高级技术 405
24.4 编程方面的考虑 406
24.4.1 主动立体化 406
24.4.2 被动立体化 409
第25章 光学追踪 410
25.1 传感器和SDK 411
25.1.1 Kinect 411
25.1.2 OpenCV 412
25.2 数值微分 413
第26章 声音 416
26.1 声音是什么？ 416
26.2 声波的特点和行为 419
26.2.1 谐波 420
26.2.2 叠加 421
26.2.3 音速 422
26.2.4 衰减 423
26.2.5 反射 424
26.2.6 多普勒效应 425
26.3 3D音效 426
26.3.1 如何感受到3D音效 426
26.3.2 一个简单的例子 428
附录A 向量运算 431
附录B 矩阵运算 440
附录C 四元数运算 448
参考文献 459