虚拟现实技术及其应用

内容概要

安维华(1978年11月—)，男，籍贯天津。北京大学计算机应用技术专业博士。现任北京语言大学信息科学学院讲师，硕士生导师。

安维华长期从事计算机图形学、虚拟现实技术方面的教学和科研工作，讲授课程包括“多媒体技术基础”、“动画原理与技术”、“虚拟现实技术”等。先后指导学生在北京市计算机应用大赛、中国计算机大赛中获奖。 目前的主要科研方向包括基于图像的绘制技术、数字墨水技术等，现作为项目负责人承担国家自然科学基金等项目。发表教学和科研论文十余篇。

书籍目录

虚拟现实技术及其应用》

第 1 部 分

第1章虚拟现实技术概论

1.1虚拟现实技术概述

1.1.1虚拟现实技术的发展历程

1.1.2虚拟现实技术的定义

1.1.3虚拟现实系统的组成

1.1.4虚拟现实技术与其他相关技术的关系

1.2虚拟现实技术的特性

1.2.1沉浸性

1.2.2交互性

1.2.3想象性

1.3虚拟现实系统的分类

1.3.1沉浸式虚拟现实系统

1.3.2桌面式虚拟现实系统

1.3.3增强式虚拟现实系统

1.3.4分布式虚拟现实系统

1.4虚拟现实系统中人的感知因素

1.4.1人的视觉

1.4.2人的听觉

1.4.3嗅觉和味觉

1.4.4触觉和力觉

1.4.5身体感觉

1.4.6健康与安全问题

1.5虚拟现实技术的研究状况

1.5.1国外的研究状况

1.5.2国内的研究状况

1.5.3虚拟现实技术的发展趋势

练习题

第2章虚拟现实系统的交互设备

2.1虚拟现实系统的输入设备

2.1.1三维跟踪定位设备

2.1.2人体运动捕捉设备

2.1.3手部姿态输入设备

2.1.4其他手控输入设备

2.2虚拟现实系统的输出设备

2.2.1立体显示设备

2.2.2声音输出设备

2.2.3触觉力觉反馈设备

2.3其他辅助设备

2.3.1三维扫描仪

2.3.2三维打印机

练习题

第3章虚拟现实系统的关键技术及软件

3.1立体显示技术

3.2环境建模技术

3.3真实感实时绘制技术

3.3.1真实感绘制技术

3.3.2实时动态绘制技术

3.4三维虚拟声音技术

3.4.1三维虚拟声音的特征

3.4.2三维虚拟声音的建模

3.4.3语音识别和语音合成技术

3.5人机自然交互技术

3.5.1手势识别技术

3.5.2面部表情识别技术

3.5.3眼动跟踪技术

3.5.4各种感觉器官的反馈技术

3.6虚拟现实系统的相关软件

3.6.1虚拟现实系统的辅助软件

3.6.2虚拟现实系统的开发软件

练习题

第 2 部 分

第4章Vizard虚拟现实开发平台简介

4.1Vizard软件的特点

4.1.1Vizard软件的开发特点

4.1.2Vizard软件的功能特点

4.2Vizard软件的安装

4.3Vizard软件的开发环境

4.3.1脚本编辑窗口和交互窗口

4.3.2资源列表窗口、属性窗口和资源浏览窗口

4.4Vizard软件的应用基础

4.4.1基本开发流程

4.4.2相关技术概念

4.5一个简单的开发实例

练习题

第5章Python语言编程基础

5.1Python语言的基本概念

5.1.1Python语言的特点

5.1.2Python编程的注意事项

5.1.3Python程序的执行模式

5.2变量、表达式和语句

5.2.1变量和类型

5.2.2变量名和关键字

5.2.3语句

5.2.4表达式

5.2.5运算符和操作数

5.2.6运算的顺序

5.2.7字符串操作

5.2.8注释

5.3函数和条件表达式

5.3.1函数

5.3.2条件表达式

5.4高级数据结构

5.4.1字符串

5.4.2列表

5.4.3元组

5.4.4字典

5.5面向对象技术

5.5.1类和对象

5.5.2类和方法

5.5.3类的继承

5.6小结

练习题

第6章Vizard开发平台——模型浏览

6.1三维模型的准备

6.2三维模型操作基础

6.3模型的层次关系

6.4参照坐标系

6.5文本模型

6.6实时创建三维模型

练习题

第7章Vizard开发平台——流程控制

7.1vizact库

7.1.1简单示例

7.1.2vizact库的使用方法

7.1.3vizact库的高级应用

7.1.4小结

7.2物体之间的链接

7.2.1链接的基本概念

7.2.2链接的高级应用

7.2.3链接对象的矩阵操作符

7.2.4路径动画

7.3viztask库

7.3.1简单示例

7.3.2Task对象的基本概念

7.3.3Task对象的应用分析

7.3.4小结

7.4Director库

7.5Timer工具

7.5.1vizact库中的Timer控制方法

7.5.2Event库中的Timer控制方法

7.5.3利用面向对象方法封装Timer功能

7.6Event库

7.6.1Event库的应用方法

7.6.2用户自定义事件

7.6.3常用标准事件参考

7.7各种流程控制方法的分析

练习题

第8章Vizard开发平台——人物角色

8.1人物角色的基本概念

8.2人物角色的程序控制

8.2.1人物角色的基本控制

8.2.2基本控制的程序举例

8.2.3人物角色的骨骼控制

8.2.4骨骼控制的程序举例

8.2.5小结

8.3人物角色的制作方法

8.4面部表情的控制

8.5vzf头部模型的制作方法

8.5.1建模过程

8.5.2文件格式转换

8.6总结

练习题

第9章Vizard开发平台——窗口界面

9.1图形交互界面

9.2虚拟场景、虚拟视点和显示窗口的关系

9.3虚拟视点的操作方法

9.4显示窗口的操作方法

9.5显示窗口的立体效果

9.6应用程序窗口的操作方法

练习题

第10章Vizard开发平台——媒体素材

10.1三维模型的外观

10.2三维模型的纹理操作

10.2.1纹理的基本操作

10.2.2多重纹理

10.2.3环境映射

10.3场景的特殊处理技巧

10.3.1全景图的浏览

10.3.2非真实感绘制

10.3.3绘制序号和深度偏移

10.4视音频操作

10.5灯光操作

10.5.1光源的基本操作

10.5.2光源的属性

10.5.3多光源设置

10.5.4光源的投影效果

10.6着色器编程

练习题

第11章Vizard开发平台——物理引擎

11.1物理引擎的基本概念

11.2三维模型的物理属性和人为外力

11.3复杂物理形状和碰撞事件的响应

11.4物理引擎的其他注意事项

11.5小结

练习题

第12章Vizard开发平台——交互设备

12.1普通交互设备

12.1.1鼠标的控制

12.1.2键盘的控制

12.2特殊交互设备概述

12.3运动跟踪设备的用法

12.4力反馈设备的控制

12.5显示设备的控制

12.6摄像头的控制

练习题

第13章Vizard开发平台——网络控制

13.1网络连接的基本操作

13.2端到端的网络连接举例

13.3viznet函数库

13.4客户端/服务器网络连接举例

13.5集群绘制

13.6洞穴式虚拟现实系统

练习题

第14章Vizard开发平台——综合实例

14.1文件的存取

14.2软件环境的全局配置

14.3矩阵运算函数库

14.4可执行文件的发布

14.5面向对象的编程技巧

14.6科学实验程序的设计

14.7游戏程序举例

练习题

参考文献

作者简介

虚拟现实技术及其应用》内容分为两部分。第1部分为第1~3章，主要介绍虚拟现实的基本概念、硬件交互设备、关键技术和常见开发平台； 第2部分为第4~14章，以Vizard虚拟现实开发平台为实例，详细介绍了它的各个功能模块以及综合开发实例。

《虚拟现实技术及其应用》使读者不但能够全面理解虚拟现实学科的理论知识，而且能够在实践中深入掌握虚拟现实系统的设计开发方法。本书所介绍的Vizard软件是近年来不断受到国内外推崇的虚拟现实开发平台，它不但具有免费试用、免费在线技术支持等应用优势，还具有功能完备、适合多种应用环境、支持多种交互设备等技术特点。因此对该软件的学习能够使读者在较短时间内掌握相关开发技术，并进行快速应用。

《虚拟现实技术及其应用》可作为高等院校计算机应用技术、数字媒体技术以及其他相关专业学生的教材，也可作为虚拟现实技术、多媒体技术、人机交互技术等行业人员和爱好者的参考书。

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