虚拟现实技术基础教程

书籍目录

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增强虚拟现实系统7

1.2.4分布式虚拟现实系统8

1.3虚拟现实的应用领域9

1.3.1航空航天领域9

1.3.2军事领域10

1.3.3医学领域11

1.3.4城市规划13

1.3.5文化、艺术、娱乐领域13

1.3.6教育培训15

1.3.7商务领域16

1.4虚拟现实的发展16

1.4.1虚拟现实的发展历程16

1.4.2虚拟现实技术的发展趋势18

1.5虚拟现实的Web3D技术19

1.5.1Web3D技术简介19

1.5.2Web3D的核心技术及其特征20

1.5.3Web3D的实现技术21

思考题25第2章虚拟现实系统的人机交互设备26

2.1立体显示设备26

2.1.1固定式立体显示设备27

2.1.2头盔显示器31

2.1.3手持式立体显示设备32

2.2跟踪定位设备32

2.2.1电磁波跟踪器33

2.2.2超声波跟踪器34

2.2.3光学跟踪器34

2.2.4其他类型跟踪器35

2.2.5跟踪传感设备的性能参数36

2.2.6三维跟踪设备实例38

2.3虚拟声音输出设备41

2.3.1固定式声音设备41

2.3.2耳机式声音设备41

2.4人机交互设备41

2.4.1三维空间跟踪球42

2.4.2数据手套42

2.4.3三维浮动鼠标器43

2.4.4数据衣43

2.4.5触觉和力反馈设备44

2.4.6神经/肌肉交互设备45

2.4.7语音交互设备46

2.4.8意念控制设备46

2.53D建模设备48

2.5.13D摄像机48

2.5.23D扫描仪48

2.5.33D打印机50

2.6虚拟现实硬件系统的集成50

思考题52

第3章虚拟现实的关键技术和引擎53

3.1立体高清显示技术54

3.1.1立体视觉的形成原理54

3.1.2立体图像再造55

3.1.3其他新型立体显示技术56

3.2三维建模技术58

3.2.1几何建模58

3.2.2物理建模59

3.2.3运动建模61

3.3三维虚拟声音技术62

3.3.1三维虚拟声音的特征63

3.3.2头部相关传递函数63

3.3.3语音合成技术64

3.4人机自然交互技术64

3.4.1手势识别技术65

3.4.2面部表情识别技术67

3.4.3眼动跟踪技术68

3.4.4其他感觉器官的反馈技术69

3.5虚拟现实引擎70

3.5.1虚拟现实引擎概述70

3.5.2虚拟现实引擎架构71

3.5.3几种虚拟现实引擎介绍72

思考题75

第4章虚拟现实建模语言76

4.1VRML概述76

4.1.1VRML的发展历史77

4.1.2VRML的应用特征77

4.1.3VRML编辑器78

4.1.4VRML文件浏览器81

4.2初识VRML的文件83

4.2.1VRML的通用语法结构84

4.2.2VRML的基本概念84

4.2.3VRML的计量单位和坐标系统85

4.3VRML文件的主体内容86

4.3.1VRML的节点87

4.3.2常用的域93

4.4VRML的空间造型96

4.4.1基本造型96

4.4.2空间变换97

4.4.3显示文本99

4.4.4复杂造型100

4.5VRML的场景效果102

4.5.1纹理映射102

4.5.2声音技术105

4.5.3灯光效果106

4.6VRML的动态交互108

4.6.1动画设计109

4.6.2传感器交互113

4.6.3脚本应用119

4.6.4实例分析122

习题127

第5章三维全景技术129

5.1全景技术概述129

5.1.1全景技术的特点129

5.1.2全景技术的分类130

5.1.3全景技术的应用132

5.2全景技术常用的硬件与软件134

5.2.1常用的硬件134

5.2.2常用的软件136

5.3全景图的制作138

5.3.1照片的采集138

5.3.2照片的后期制作139

思考题149

第6章虚拟现实建模工具3ds Max150

6.13ds Max的基础知识150

6.1.13D Studio Max的工作界面151

6.1.2视图区154

6.1.3命令面板、快捷键155

6.1.4石墨建模工具156

6.1.5简单对象编辑应用157

6.2二维图形与编辑161

6.2.1创建二维图形161

6.2.2二维图形的编辑161

6.2.3图形转三维模型162

6.3三维建模165

6.3.1建模方法165

6.3.2常用修改器建模167

6.3.3高级修改器建模168

6.4复合对象建模173

6.5NURBS建模176

6.6材质与贴图178

6.6.1材质与贴图编辑窗口178

6.6.2材质库的应用181

6.7灯光的应用183

6.7.1场景灯光介绍183

6.7.2灯光的类型184

6.7.3灯光的参数186

6.8渲染基础188

6.9动画制作192

6.9.1关键帧动画192

6.9.2动画控制器194

6.9.3reacter动画196

6.103ds Max与VRML的数据交换198

思考题199

第7章虚拟现实制作工具Cult3D200

7.1Cult3D概述200

7.1.1Cult3D技术特点与应用200

7.1.2Cult3D的系统组成与设计流程202

7.1.3Cult3D Exporter输出器203

7.2Cult3D设计器207

7.2.1Cult3D界面207

7.2.2子界面功能简介209

7.2.3交互功能设计215

7.3Cult3D Viewer演示器221

7.3.1在网络上发布Cult3D作品222

7.3.2Cult3D作品应用于PPT223

7.3.3Cult3D作品应用于Authorware225

思考题227

第8章VRPlatform 12基础228

8.1VRPlatform入门228

8.1.1VRP12新增功能228

8.1.2工作界面229

8.1.3VRP功能分类231

8.2烘焙234

8.2.13ds Max模型烘焙234

8.2.23ds Max的模型优化237

8.2.3CompleteMap与LightingMap的区别239

8.2.4烘焙过程中的注意事项239

8.3VRP的材质编辑240

8.3.1材质面板240

8.3.2常用材质的创建244

8.3.3材质库246

8.4角色库的应用246

8.4.1角色库的调用247

8.4.2动作库248

8.4.3路径动画的创建249

8.4.4创建路径动画的锚点事件252

8.5VRP相机255

8.5.1各类相机简介255

8.5.2其他相机259

8.6脚本编辑259

8.6.1脚本编辑器260

8.6.2系统函数260

8.6.3触发函数与自定义函数263

8.7VRP物理引擎介绍265

8.7.1什么是物理引擎266

8.7.2VRP+物理引擎的特性266

8.7.3物理引擎的发展270

思考题272

参考文献273

作者简介

本书共分8章，内容包括虚拟现实技术概述、虚拟现实系统的人机交互设备、虚拟现实的相关技术、虚拟现实建模语言(VRML)、三维全景技术、三维建模软件3ds Max 2010、虚拟现实制作工具Cult 3D以及VRPlatForm 12基础等。

本书在阐述虚拟现实技术的特点、理论的基础上，着重从实践应用的角度出发，通过大量实例介绍了虚拟现实有关软件的使用方法，使读者能够在较短的时间里认识和掌握虚拟现实的相关技术，掌握运用VR技术开发制作具有三维交互、效果逼真的虚拟现实场景的能力。

本书可作为高等院校信息、媒体类专业的教材，也可作为从事虚拟现实技术行业的工程技术人员以及虚拟现实爱好者的参考书籍。

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