虚拟现实基础及可视化设计

1虚拟现实技术概论

1.1虚拟现实技术的基本概念

1.1.1虚拟现实技术的发展概述

1.1.2虚拟现实技术的定义

1.1.3虚拟现实技术的组成

1.1.4虚拟现实技术的基本特征

1.2虚拟现实技术的分类

1.3虚拟现实技术的主要应用领域

1.3.1军事应用

1.3.2城市仿真

1.3.3教育与培训

1.3.4工业应用

1.3.5医学应用

1.3.6科学计算可视化

1.3.7艺术与娱乐

1.4虚拟现实技术的国内外发展状况

1.4.1美国的研究现状

1.4.2欧盟的研究现状

1.4.3日本的研究现状

1.4.4我国的研究现状

习题1

2虚拟现实交互设备

2.1视觉显示系统

2.1.1立体成像原理

2.1.2头盔显示器(HeadMountedDisplay，HMD)

2.1.3双目全方位显示器(BOOM)

2.1.4CRT终端一液晶光闸眼镜

2.1.5大屏幕投影一液晶光闸眼镜

2.2三维声音系统

2.3虚拟物体操作设备

2.3.1数据手套(DataGlove)

2.3.2力矩球(SpaceBall)

2.3.3操纵杆

2.3.4触觉反馈装置

2.3.5力觉反馈装置

2.4运动捕捉系统

2.4.1机械式运动捕捉

2.4.2声学式运动捕捉

2.4.3电磁式运动捕捉

2.4.4光学式运动捕捉

2.4.5数据衣

2.5快速建模设备

2.6三维跟踪设备

2.6.13-D电磁跟踪器

2.6.2超声波跟踪器

2.6.3光学跟踪器

习题2

3OpenGL简介

3.1OpenGL概述

3.2OpenGL基本功能

3.3OpenGL语法规则

3.4OpenGL状态机制

3.5OpenGL相关函数库

3.6GLUT工具介绍

3.7创建OpenGL程序

3.7.1创建OpenGL控制台应用程序

3.7.2创建MFC环境下OpenGL单文档应用程序

习题3

4绘制几何物体

4.1图形显示控制命令

4.1.1清空窗口

4.1.2指定颜色

4.1.3强制绘图完成

4.1.4消隐

4.1.5构造图形

4.2绘制点、线和多边形

4.2.1点、线和多边形的定义

4.2.2点的绘制

4.2.3线的绘制

4.2.4多边形的绘制

4.3绘制规则三维物体函数

4.4顶点数组

4.5法线向量

习题4

5坐标变换

5.1坐标变换的基本概念

5.1.1概述

5.1.2矩阵操作

5.2视图变换和模型变换

5.2.1模型变换

5.2.2平移变换

5.2.3旋转变换

5.2.4缩放变换

5.2.5模型变换实例

5.2.6视图变换

5.3投影变换

5.3.1透视投影

5.3.2正交投影

5.4视口变换

5.5附加裁剪面

5.6矩阵堆栈

习题5

6颜色

6.1颜色感知

6.1.1人眼色彩判断

6.1.2计算机中颜色生成

6.2指定颜色模式

6.2.1RGBA模式

6.2.2颜色索引模式

6.3指定着色模式

习题6

7光照与材质

7.1光照基本知识

7.1.1OpenGL和的光照组成

7.1.2材质颜色

7.1.3光线与材质的RGB值

7.1.4光照处理步骤

7.2创建光源

7.3选择光照模型

7.3.1全局环境光

7.3.2视点的远近

7.3.3双面光照

7.3.4分离镜面颜色

7.3.5激活光照

7.4定义材质属性

7.4.1物体的散射和环境光反射

7.4.2镜面反射

7.4.3辐射光

7.4.4改变材质应用实例

7.4.5颜色材料模式

7.5光照计算

习题7

8显示列表

8.1显示列表使用范例

8.2显示列表的创建和执行

8.2.1显示列表的创建

8.2.2执行显示列表

8.3执行多显示列表

8.4管理显示列表的状态变量

习题8

9位图和图像

9.1位图和字体

9.1.1当前光栅位置

9.1.2绘制位图

9.1.3选择位图颜色

9.1.4字符集和字体使用

9.2图像

9.3图像存储、变换和映射操作

9.3.1设置像素存储模式

9.3.2像素传递操作

9.3.3像素映射操作

9.3.4图像的放大、缩小或翻转

习题9

10纹理映射

10.1纹理映射的基本步骤

10.2纹理数据的获取

10.2.1直接创建法

10.2.2读取外部文件

10.3指定纹理

10.3.1指定二维纹理

10.3.2指定一维纹理

10.4纹理映射

10.4.1纹理滤波

10.4.2重复和截取纹理

10.4.3纹理映射方式

10.5纹理对象

10.5.1命名纹理对象

10.5.2创建和使用纹理对象

10.5.3清除纹理对象

10.6人工分配纹理坐标

10.7自动生成纹理坐标

习题10

11外部三维模型的读取与绘制

11.13DS模型的读取与绘制

11.1.13DS文件格式简介

11.1.23DS编辑程序块

11.1.33DS关键帧块

11.23DS文件输入程序介绍

11.2.1程序说明

11.2.2理论基础

11.2.3编程步骤

11.3转换3DS模型为OpenGL源文件

11.3.13DS模型转换

11.3.2转换模型的读取与显示

习题11

12OpenGL综合应用实例三维场景的建立和漫游

12.1应用实例简介

12.2编程思想

12.3关键技术

12.3.1读入BMP纹理数据及透明纹理的实现

12.3.23DS模型的导入

12.3.3地形的生成

12.3.4摄像机参数的定义

12.3.5场景的初始化

12.3.6键盘交互方式

12.3.7场景的绘制和漫游实现

习题12

参考文献

　　本书是虚拟现实基础及可视化设计的一本实用教材，首先讲述虚拟现实技术的基础知识和相关交互设备，然后将VC++语言与OpenGL相结合，以大量实例详细介绍如何在VC++的基础上用OpenGL库函数建立虚拟现实系统可视化设计的编程技术。全书既注重原理又注重实践，配有大量例题，概念讲解清楚，具有较好的可读性及可操作性。每章备有习题。　　本书是虚拟现实基础及可视化设计的一本实用教材，首先讲述虚拟现实技术的基础知识和相关交互设备，然后将VC++语言与OpenGL相结合，以大量实例详细介绍如何在VC++的基础上用OpenGL库函数建立虚拟现实系统可视化设计的编程技术。全书既注重原理又注重实践，配有大量例题，概念讲解清楚，具有较好的可读性及可操作性。每章备有习题。　　本书可作为普通高等院校计算机科学与技术、数字媒体技术等相关专业教材，也可供从事虚拟现实技术研制、开发及应用技术人员学习参考。