虚拟现实技术基础教程-(第2版)

目录 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 1.5.1Web3D技术简介25 1.5.2Web3D的核心技术及其特征26 1.5.3Web3D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 2.53D建模设备59 2.5.13D摄像机59 2.5.23D扫描仪60 2.5.33D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 4.1VRML概述106 4.1.1VRML的发展历史106 4.1.2VRML建模语言的应用特征107 4.1.3VRML编辑器108 4.1.4VRML文件浏览器111 4.2初识VRML的文件113 4.2.1VRML的通用语法结构113 4.2.2VRML的基本概念114 4.2.3VRML的计量单位和坐标系统115 4.3VRML文件的主体内容116 4.3.1VRML的节点116 4.3.2常用的域123 4.4VRML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 4.5VRML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 4.6VRML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 Max183 6.13ds Max的基础知识183 6.1.13D 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 6.5NURBS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 6.9.3reacter动画 233 6.103ds Max与VRML的数据交换235 思考题237 第7章虚拟现实制作工具 Cult3D238 7.1Cult3D概述238 7.1.1Cult3D技术特点与应用238 7.1.2Cult3D的系统组成与设计流程240 7.1.3Cult3D Exporter输出器240 7.2Cult3D设计器245 7.2.1Cult3D界面245 7.2.2子窗口功能简介247 7.2.3交互功能设计253 7.3Cult3D Viewer演示器260 7.3.1在网络上发布Cult3D作品260 7.3.2Cult3D作品应用于PPT263 7.3.3Cult3D作品应用于Authorware264 思考题266 第8章VRPlatform 12基础267 8.1VRPlatform入门267 8.1.1VRP12新增功能267 8.1.2工作界面268 8.1.3VRP功能分类270 8.2烘焙273 8.2.13ds Max模型烘焙273 8.2.23ds Max的模型优化276 8.2.3CompleteMap与LightingMap的区别278 8.2.4烘焙过程中的注意事项278 8.3VRP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 8.5VRP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 8.7VRP物理引擎介绍305 8.7.1物理引擎概述305 8.7.2VRP 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