虚拟现实技术

第1章 虚拟实现技术概论

1. 1 人机交互技术的历史与发展

1. 2 虚拟现实技术的基本概念

1. 2. 1 虚拟现实技术的发展概述

1. 2. 2 虚拟现实技术的概念

1. 2. 3 虚拟现实技术的基本特性

1. 3 虚拟现实系统的分类

1. 3. 1 桌面式VR系统(Desktop VR)

1. 3. 2 沉浸式VR系统(Immersive VR)

1. 3. 3 叠加式VR系统

1. 3. 4 分布式VR系统(Distributed VR, DVR)

1. 4 虚拟现实技术的主要应用领域

1. 4. 1 军事应用

1. 4. 2 遥现与遥作

1. 4. 3 科学计算可视化

1. 4. 4 教育与培训

1. 4. 5 设计与规划

1. 4. 6 商业领域

1. 4. 7 艺术与娱乐

1. 4. 8 应用前景

1. 5 国内外对虚拟现实技术的研究

1. 5. 1 美国的研究状况

1. 5. 2 欧洲的研究状况

1. 5. 3 亚洲的研究状况

1. 5. 4 我国的研究状况

1. 6 下一代人机交互技术的展望

习题

第2章 实现VR系统的三维交互设备

2. 1 VR的三维跟踪传感设备

2. 1. 1 电磁波跟踪器

2. 1. 2 超声波跟踪器

2. 1. 3 光学跟踪器

2. 1. 4 其他空间跟踪系统

2. 1. 5 对跟踪传感设备的评价

2. 2 VR的立体显示设备

2. 2. 1 头盔显示器(Head-Mounted 3D Display, HMD)

2. 2. 2 双目全方位显示器(BOOM)

2. 2. 3 CRT终端--液晶光闸眼镜

2. 2. 4 大屏幕投影--液晶光闸眼镜

2. 3 手数字化设备

2. 3. 1 数据手套(Data Glove)

2. 3. 2 浮动鼠标器(Flying Mouse)

2. 3. 3 力矩球(Space Ball)

2. 4 其他交互设备

2. 4. 1 触摸和力反馈装置(Touch／Force Feedback)

2. 4. 2 数据衣(Data Suit)

2. 4. 3 三维扫描仪(3D Handheld Laser Scanner)

2. 5 VR的声音系统

2. 6 VR硬件的系统集成

习题

实验

第3章 实现VR系统的相关技术与软件

3. 1 实时显示处理技术

3. 1. 1 实时动态显示的概念及其决定因素

3. 1. 2 基于三维图形的实时显示技术

3. 1. 3 基于图像的实时动态显示技术

3. 2 三维虚拟声音的显示技术

3. 2. 1 三维虚拟声音的概念与特征

3. 2. 2 三维虚拟声音系统的构建与头相关转移函数(HRTF)

3. 2. 3 语音合成技术

3. 3 触摸和力量反馈技术

3. 4 虚拟环境中的自然交互技术

3. 4. 1 手势识别(Gesture Recognition)

3. 4. 2 面部表情识别(Face Detection ＆ Recognition)

3. 4. 3 眼动跟踪(Eye Movement-based Interaction)

3. 5 三维建模技术

3. 5. 1 虚拟环境中的几何建模

3. 5. 2 虚拟环境中的行为建模

3. 6 VR软件工具集

3. 6. 1 World Tool Kit (WTK)

3. 6. 2 Minimal Reality Toolkit(MR)

3. 6. 3 Distributed Virtual Environment System(dVS)

3. 6. 4 Virtual Reality Toolkit(VRT)

3. 7 关于虚拟现实技术的总结

习题

实验

第4章 虚拟实现的制作工具3DS MAX

4. 1 3ds max 4的基础知识

4. 1. 1 系统需求

4. 1. 2 3ds max 4的操作界面

4. 1. 3 3ds max 4的文件操作

4. 2 创建基本三维几何模型

4. 2. 1 制作一个3人布艺沙发

4. 2. 2 制作一个台灯

4. 2. 3 小结

4. 3 使用二维图形建立三维模型

4. 3. 1 制作花瓶

4. 3. 2 制作油画

4. 3. 3 小结

4. 4 高级造型技巧

4. 4. 1 制作一枚导弹

4. 4. 2 NURBS曲面造型

4. 4. 3 小结

4. 5 材质与贴图

4. 5. 1 制作油漆反射桌面和陶壶

4. 5. 2 制作彩罐

4. 5. 3 小结

4. 6 灯光与环境

4. 6. 1 灯光的运用

4. 6. 2 制作云雾缭绕的山脉

4. 6. 3 小结

4. 7 三维动画制作

4. 7. 1 参数动画

4. 7. 2 腾空而起的导弹

4. 7. 3 摄像机动画(浏览动画)

4. 8 综合实例制作

4. 8. 1 制作画廊模型与材质

4. 8. 2 建立灯光系统

4. 8. 3 创建摄像机及其浏览动画

习题

实验

第5章 虚拟现实建模语言VRML

5. 1 VRML语言概述

5. 1. 1 VRML的概念

5. 1. 2 VRML的起源与发展历程

5. 1. 3 VRML的功能与魅力

5. 1. 4 VRML资源

5. 2 VRML的编辑器和浏览器

5. 2. 1 VRML编辑器

5. 2. 2 VRML浏览器

5. 2. 3 VRML的压缩工具

5. 3 设计VRML的虚拟世界

5. 3. 1 设计故事梗概

5. 3. 2 构建物体

5. 3. 3 传感器

5. 3. 4 事件和路由

5. 3. 5 动画和脚本

5. 3. 6 修改和测试

5. 4 VRML综合编程实例

5. 4. 1 设计思想

5. 4. 2 系统开发环境

5. 4. 3 系统功能设计

5. 4. 4 系统的程序设计与实现

5. 5 3DS MAX与VRML

5. 5. 1 将3DS MAX的形体导出到VRML

5. 5. 2 在3DS MAX中插入VRML节点

5. 5. 3 制作实例

5. 5. 4 用3DS MAX建立虚拟世界的技巧

习题

实验

第6章 虚拟现实开发工具Superscape VRT

6. 1 Superscape VRT开发平台简介

6. 2 Superscape VRT开发平台的浏览器

6. 2. 1 交互三维虚拟现实世界浏览器

6. 2. 2 浏览器的工具条

6. 3 世界编辑器和材质库

6. 3. 1 世界编辑器

6. 3. 2 材质库(Warehouse)

6. 4 三维虚拟世界中的对象

6. 4. 1 边界体(Bounding cubes)

6. 4. 2 点(Points)

6. 4. 3 面(Faces)

6. 4. 4 形体(Shapes)

6. 4. 5 对象(Objects)

6. 4. 6 组对象(Group objects)

6. 4. 7 属性(Attributes)

6. 4. 8 动态对象(Dynamic object5)

6. 4. 9 动画(Animations)

6. 5 建造三维虚拟世界

6. 5. 1 用VRT设计三维虚拟世界

6. 5. 2 三维虚拟世界的创建步骤

6. 5. 3 在三维虚拟世界中创建形体

6. 5. 4 街区场景实例

6. 6 在WWW中应用三维虚拟世界

6. 6. 1 WWW中三维虚拟世界的文件格式

6. 6. 2 WWW中应用三维虚拟世界的方法

6. 7 小结

习题

实验

第7章 交互式虚拟现实设计实例

7. 1 前言

7. 2 设计思想

7. 2. 1 整体规划

7. 2. 2 关键对象的设计思想

7. 3 设计过程

7. 4 小结

习题

实验

附录A Superscape VRT中的属性列表

附录B Superscape VRT中材质的应用分类

附录C Superscape VRT中材质纹理的特殊处理