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目录 2

第1章　虚拟现实技术概论 2

1.1　虚拟现实技术基本概念 2

1.1.1　虚拟现实技术的概述 2

1.1.2　虚拟现实技术的发展历程 3

1.1.3　虚拟现实系统的组成 6

1.2　虚拟现实技术的特征 7

1.2.1　沉浸性 7

1.2.3　想象性 9

1.2.2　交互性 9

1.3　虚拟现实系统分类 10

1.3.1　沉浸式虚拟现实系统 10

1.3.2　桌面式虚拟现实系统 11

1.3.3　增强式虚拟现实系统 12

1.3.4　分布式虚拟现实系统 14

1.4　虚拟现实中人的因素 15

1.4.1　人的视觉 16

1.4.2　人的耳朵 18

1.4.3　身体感觉 20

1.4.4　健康与安全问题 22

1.5.1　计算机图形学 23

1.5　虚拟现实技术与其他学科技术 23

1.5.2　多媒体技术 25

1.5.3　虚拟现实技术与多媒体技术、仿真技术、图形学 26

1.6　虚拟现实技术的实现意义与影响 27

思考题 29

第2章　虚拟现实系统的硬件设备 30

2.1　虚拟现实系统的输入设备 30

2.1.1　基于自然的交互设备 30

2.1.2　三维定位跟踪设备 37

2.2　虚拟世界输出设备 45

2.2.1　视觉感知设备 46

2.2.2　听觉感知设备 57

2.2.3　触觉（力觉）反馈设备 58

2.3　虚拟世界生成设备 66

2.3.1　基于PC机的VR系统 67

2.3.2　基于图形工作站的VR系统 69

2.3.3　高度并行的VR系统 71

2.3.4　基于分布式结构的VR系统 72

思考题 73

第3章　虚拟现实系统的相关技术 74

3.1　立体显示技术 74

3.1.2　偏振光眼镜法 75

3.1.1　彩色眼镜法 75

3.1.3　串行式立体显示法 76

3.1.4　裸眼立体显示实现技术 77

3.2　环境建模技术 78

3.2.1　几何建模技术 79

3.2.2　物理建模技术 80

3.2.3　行为建模技术 81

3.2.4　听觉的建模技术 82

3.3　真实感实时绘制技术 83

3.3.1　真实感绘制技术 83

3.3.2　基于几何图形的实时绘制技术 84

3.3.3　基于图像的实时绘制技术 87

3.4　三维虚拟声音的实现技术 88

3.4.1　三维虚拟声音的概念与作用 88

3.4.2　三维虚拟声音的特征 89

3.4.3　语音识别技术 90

3.4.4　语音合成技术 90

3.5　自然交互与传感技术 91

3.5.1　手势识别 92

3.5.2　面部表情识别 93

3.5.4　触觉（力觉）反馈传感技术 95

3.5.3　眼动跟踪 95

3.6　实时碰撞检测技术 96

3.6.1　碰撞检测的要求 97

3.6.2　碰撞检测的实现方法 97

思考题 98

第4章　虚拟现实技术的相关软件 99

4.1　虚拟现实技术的建模工具软件 99

4.1.1 3DS MAX 99

4.1.2 MultiGen Creator系列 111

4.2.1　虚拟世界工具箱 117

4.2　虚拟现实技术开发工具软件 117

4.2.2 VEGA系列 123

思考题 136

第5章　Web3D技术与软件 137

5.1 Web3D技术概述 137

5.1.1　发展过程 137

5.1.2 Web技术的特点 140

5.2　全景技术 142

5.2.1　全景技术概述 143

5.2.2　全景图制作前期拍摄 148

5.2.3　全景图后期制作 152

5.3.1 Cult3D概述 157

5.3 Cult3D技术 157

5.3.2 Cult3D的工作流程 158

5.3.3 Cult3D窗口简介 159

5.3.4 Cult3D制作实例 167

5.3.5　Cult3D应用展示 179

5.4　基于Web的其他技术 183

5.4.1 Virtools 183

5.4.2 Java3D 184

5.4.3 Viewpoint 185

5.4.4 Atmosphere 186

5.4.5 Shockwave 186

5.4.6 EON Studio 187

5.4.7 Rocket3D Studio 188

5.5 Web3D技术应用与发展 189

5.5.1 Web3D技术应用中的问题 189

5.5.2 Web3D技术的应用方向 190

思考题 191

第6章　VRML虚拟现实建模语言 192

6.1 VRML语言概述 192

6.1.1 VRML的特点 192

6.1.2 VRML的发展前景 193

6.2.1 VRML的编辑器 194

6.2 VRML场景的编辑与浏览 194

6.2.2 VRML场景的浏览器 197

6.3 VRML文件特点 204

6.3.1 VRML文件的语法与结构 204

6.3.2 VRML节点 205

6.4 创建基本几何造型 209

6.4.1　外形节点Shape的使用 209

6.4.2　构建虚拟场景的几何造型geometry域 210

6.4.3　设置虚拟对象的外观和材质 210

6.4.4　创建基本几何造型 211

6.4.5　添加文本造型 215

6.4.6　点、线、面的构建 217

6.5　虚拟造型中的群节点 227

6.5.1　虚拟对象的空间坐标变换 227

6.5.2　编组节点的使用 230

6.5.3　调用其他节点 230

6.5.4　LOD细节层次节点 231

6.5.5　Anchor锚节点 233

6.6　构建虚拟现实的环境 235

6.6.1　在虚拟场景添加背景 235

6.6.2　为造型添加纹理 237

6.6.3　虚拟环境中添加光照 240

6.6.4　虚拟环境中添加声音 246

6.6.5　虚拟环境中视点变换 252

6.7　动画效果的实现 255

6.7.1　时间传感器节点的使用 255

6.7.2　利用插补器构造动画 256

6.8　虚拟对象交互功能的实现 260

6.8.1　触摸型检测器的使用 260

6.8.2　感知型检测器的使用 266

6.9 VRML通用接口 270

6.9.1 Script脚本节点 271

6.9.2 VRML与网络 274

6.9.3 VRML与Cult 3D 276

6.9.4 VRML与Office 277

6.10 VRML与3DSMAX 277

6.10.1 3DSMAX的场景导出 277

6.10.2　在3DSMAX中插入节点 278

6.11 VRML程序的优化 281

6.11.1　文件容量的优化 281

6.11.2　提高渲染速度 283

思考题 285

第7章　虚拟现实技术的研究与应用 286

7.1　虚拟现实技术的研究现状 286

7.1.1　国外的研究状况 286

7.1.2　我国的研究状况 288

7.2　虚拟现实技术的应用现状 289

7.2.1　军事与航空航天 289

7.2.2　科学可视化 292

7.2.3　教育与培训 294

7.2.4　建筑设计与城市规划 297

7.2.5　娱乐、文化艺术领域 299

7.2.6　商业领域 301

7.2.7　工业应用 303

7.2.8　医学领域 305

7.3　虚拟现实技术的存在问题及发展方向 306

7.3.1　目前存在的问题 306

7.3.2　今后的研究方向 307

思考题 308

附录A VRML的关键字 309

附录B　域参考 309

参考网站 314

参考文献 315