虚拟现实技术及应用

第1章 虚拟现实系统概述

1．1 虚拟现实系统的概念

1．1．1 虚拟现实的概念

1．1．2 虚拟现实的本质

1．1．3 虚拟现实系统的基本特征

1．2 虚拟现实系统的组成

1．2．1 虚拟现实系统的发展

1．2．2 虚拟现实系统的组成

1．2．3 虚拟现实系统的研究内容

1．2．4 虚拟现实系统的应用领域

1．3 虚拟现实系统的分类

1．3．1 分布式虚拟现实系统

1．3．2 沉浸式虚拟现实系统

l．3．3 桌面虚拟现实系统(非沉浸式虚拟现实系统)

1．3．4 增强虚拟现实系统

1．4 虚拟现实系统的研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．4．3 虚拟现实系统研究展望

小结

习题

第2章 虚拟现实系统的硬件设备

2．1 虚拟现实系统的输入设备

2．1．1 基于自然的交互设备

2．1．2 三维定位跟踪设备

2．2 虚拟现实系统的输出设备

2．2．1 视觉感知设备

2．2．2 听觉感知设备

2．2．3 触觉(力觉)反馈设备

2．3 虚拟现实生成设备

2．3．1 基于个人计算机的虚拟现实系统

2．3．2 基于图形工作站的虚拟现实系统

2．3．3 超级计算机

小结

习题

第3章 虚拟现实系统的相关技术

3．1 三维建模技术

3．1．1 几何建模技术

3．1．2 物理建模技术

3．1．3 行为建模技术

3．2 绘制技术

3．2．1 真实感绘制技术

3．2．2 基于几何图形的实时绘制技术

3．2．3 基于图像的实时绘制技术

3．3 三维全景技术

3．3．1 三维全景技术的概念

3．3．2 三维全景图的制作技术

3．4 人机自然交互技术

3．4．1 手势识别技术

3．4．2 面部表情识别技术

3．4．3 眼动跟踪技术

3．4．4 触(力)觉反馈传感技术

3．5 物理仿真技术

3．5．1 设计数学模型

3．5．2 创建物理属性

3．5．3 碰撞检测技术

3．6 三维虚拟声音技术

3．6．1 三维虚拟声音的概念与作用

3．6．2 三维虚拟声音的特征

3．6．3 语音识别与合成技术

小结

习题

第4章 虚拟现实建模语言(VRML)

4．1 vRML虚拟现实建模语言简介

4．1．1 VRML的发展历史

4．1．2 VRML虚拟现实建模语言的功能特征

4．1．3 VRML网络与应用

4．2 VRML概述

4．2．1 VRML97的关键字

4．2．2 结点

4．2．3 场景图

4．2．4 事件路由

4．2．5 VRML特殊结点

4．3 VRML场景生成器Cosmo Worlds

小结

习题

第5章 虚拟现实的图形学基础

5．1 计算机图形学概述

5．1．1 计算机图形学的发展

5．1．2 智能CAD

5．1．3 计算机美术与设计

5．1．4 计算机动画技术

5．1．5 科学计算可视化

5．1．6 计算机图形学的研究内容

5．2 虚拟现实的图形学

5．2．1 虚拟环境中视点的定位

5．2．2 视觉

5．2．3 透视投影

5．2．4 三维裁剪

5．2．5 色彩理论

5．2．6 三维建模

5．2．7 光照

5．2．8 反射

5．2．9 阴影

5．2．10 三维消隐

5．2．11 真实感

小结

习题

第6章 OpenGL虚拟现实图形程序设计接口

6．1 OpenGL简介

6．1．1 OpenGL概述

6．1．2 OpenGL的工作方式

6．2 OpenGL的程序结构

6．3 OpenGL程序编写原理与方法

6．3．1 OpenGL中描述图元的方法

6．3．2 OpenGL中描述颜色的方法

6．4 OpenGL变换

6．4．1 模型变换和视图变换

6．4．2 投影变换

6．4．3 视口变换

6．5 OpenGL光照及纹理处理

6．5．1 光照模型

6．5．2 法线向量

6．5．3 控制光源

6．5．4 控制材质

6．5．5 选择光照模型

6．6 Open Inventor

6．6．1 Open Inventor简介

6．6．2 Open Inventor应用领域

小结

习题

第7章 3ds Max三维建模工具

7．1 3ds Max的基础知识

7．1．1 3ds Max概述

7．1．2 3ds Max的用户界面

7．2 几何体建模

7．3 二维图形建模

7．4 高级造型技巧NuRBS

7．4．1 NURBS概念

7．4．2 建立NURBS模型

7．5 材质与灯光

7．5．1 材质编辑器的使用

7．5．2 设定基本材质

7．5．3 灯光的运用

7．6 3ds Max与VRML

7．6．1 在3ds Max中插入vRML结点

7．6．2 将3ds Max的场景导出到VRMI

小结

习题

第8章 SketchUp三维模型的建立与实例

8．1 建模方法及工具

8．2 SketchUp特点

8．3 SketchUp与传统工具的比较

8．4 SketchUp功能

8．4．1 SketchUp软件窗口

8．4．2 SketchUp中的主要工具

8．4．3 SketchUp中绘图工具的使用

8．5 虚拟现实软件中三维模型建立的方法

8．5．1 直接导入法基本步骤

8．5．2 后期导入法基本步骤

8．6 贴图的方法和类型

8．6．1 贴图的方法

8．6．2 贴图的类型

8．7 虚拟校园模型

小结

习题

第9章 虚拟现实系统在各行业中的应用

9．1 工程领域的应用

9．1．1 航空发动机设计中的应用

9．1．2 潜水艇设计中的应用

9．1．3 建筑设计中的应用

9．1．4 人体建模方面的应用

9．1．5 工业概念设计中的应用

9．1．6 虚拟空间辅助决策系统中的应用

9．2 艺术与娱乐领域的应用

9．2．1 计算机动画设计中的应用

9．2．2 游戏系统中的应用

9．2．3 电视方面的应用

9．3 科学领域的应用

9．3．1 计算机神经科学中的应用

9．3．2 分子建模中的应用

9．3．3 恐惧表情的表现

9．3．4 遥现操作中的应用

9．3．5 超声波反馈深度探测仪

9．4 虚拟训练

9．4．1 虚拟消防学院

9．4．2 飞行仿真

9．4．3 虚拟手术训练

9．4．4 虚拟军事训练

9．5 虚拟现实系统应用举例

9．5．1 皇家御用金砖的制作

9．5．2 模拟驾驶仿真

9．5．3 数字园区规划

9．5．4 聊城古城的数字复原

9．5．5 油田仿真项目

9．5．6 产品虚拟展示

小结

习题

近几年来，虚拟现实技术作为一种新技术，其发展速度极快，在各行各业发挥着越来越重要的作用，越来越受到人们的关注和重视。《高等学校教育技术学专业职业导向系列规划教材：虚拟现实技术及应用》是在综合考虑高等院校、高等职业学校相关专业课程设置、课时安排、学生接受能力等相关因素的基础上编写的，主要介绍了虚拟现实技术的概念、组成、发展状况，虚拟现实系统的硬件设备、相关技术，虚拟现实建模语言、图形学、OpenGL图形程序设计接口，3dsMax三维建模工具以及Sketchup三维模型的建立与实例，介绍了虚拟现实系统在各行业中的应用现状，虚拟现实系统应用于教育、培训等领域的教育理论基础、教学方法、学习方法等。《高等学校教育技术学专业职业导向系列规划教材：虚拟现实技术及应用》适合作为高等学校教育技术学、数字媒体艺术、动漫、多媒体技术、计算机应用等相关专业的教材，也可作为虚拟现实爱好者、虚拟现实技术应用人员的参考资料。

虚拟现实技术是一门新兴的信息技术，近年来已逐渐发展成为一门跨学科、多层次、多功能的高新技术。它能实时地表现三维空间、实现自然的人机交互，给人们带来身临其境的感受，改变人与计算机之间枯燥、生硬、被动的交互现状，为人机交互技术开辟了新的科学研究领域。《高等学校教育技术学专业职业导向系列规划教材：虚拟现实技术及应用》是面向高等学校学生的一本介绍虚拟现实技术的教材，所以在编写过程中，主要侧重于虚拟现实技术的概念、硬件设备及其相关技术、VRML，虚拟现实建模语言、虚拟现实图形学、虚拟现实图形程序设计接口等虚拟现实技术的基本概念、设备和技术。