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第1章　概论1

1.1　虚拟现实技术概述2

1.1.1 VR技术的发展过程2

1.1.2 VR技术的概念与构成3

1.1.3 VR技术的特征及意义5

1.1.4 VR技术与三维动画技术的异同7

1.2　虚拟现实系统的分类8

1.2.1　沉浸式VR系统8

1.2.2　桌面式VR系统10

1.2.3　增强式VR系统11

1.2.4　分布式VR系统11

1.3　虚拟现实技术的应用13

1.3.1　军事与航空航天13

1.3.2　教育与训练16

1.3.3　商业应用19

1.3.4　建筑设计与规划20

1.3.5　医学领域的应用21

1.3.6　工业应用22

1.3.7　影视娱乐界的应用23

1.4　虚拟现实技术研究现状与研究方向24

1.4.1 VR技术的现状24

1.4.2 VR技术的局限性26

1.4.3 VR技术的研究方向27

本章小结27

习题与思考题28

第2章　虚拟现实系统的硬件设备29

2.1　虚拟世界的生成设备29

2.2　虚拟世界的感知设备31

2.2.1　视觉感知设备31

2.2.2　听觉感知设备41

2.2.3　触觉、力觉感知设备42

2.3　空间位置跟踪定位设备44

2.3.1　磁跟踪系统45

2.3.2　光学跟踪系统46

2.3.3　机械跟踪系统46

2.3.4　声学跟踪系统47

2.3.5　惯性位置跟踪系统48

2.3.6　图像提取跟踪系统48

2.4　面向自然的人机交互设备48

2.4.1　数据手套48

2.4.2　数据衣50

2.4.3　三维控制器51

2.4.4　三维模型数字化仪52

本章小结53

习题与思考题54

第3章　虚拟现实系统的相关技术与软件55

3.1　环境建模技术55

3.1.1　几何建模技术56

3.1.2　物理建模技术56

3.1.3　行为建模技术57

3.2　实时三维图形绘制技术57

3.2.1　基于几何图形的实时绘制技术58

3.2.2　基于图像的实时绘制技术59

3.3　三维虚拟声音的显示技术60

3.3.1　三维虚拟声音的概念与作用60

3.3.2　三维虚拟声音的特征61

3.3.3　人类的听觉模型与头相关转移函数61

3.3.4　语音识别与合成技术62

3.4　自然交互与传感技术63

3.4.1　手势识别63

3.4.2　面部表情识别64

3.4.3　眼动跟踪64

3.4.4　触觉、力觉反馈传感技术65

3.5　碰撞检测技术66

3.6　虚拟现实工具软件67

3.7　Web3D技术与软件68

3.7.1　Web3D技术特点68

3.7.2　Web3D应用工具软件69

3.7.3　Web3D应用与发展72

本章小结73

习题与思考题73

第4章　全景技术74

4.1　全景技术概述74

4.1.1　全景技术的特点及应用75

4.1.2　全景技术的分类75

4.2　常见全景技术软件77

4.2.1　QuickTime VR78

4.2.2 IPIX全景图片技术79

4.2.3 PixMaker全景图片技术80

4.2.4 Photo Vista全景图片技术80

4.2.5 Jietusoft全景图片技术80

4.3　全景图制作硬件80

4.3.1　数码相机81

4.3.2　鱼眼镜头82

4.3.3　全景头83

4.4　全景照片拍摄方法与原则85

4.4.1　全景照片的拍摄方法85

4.4.2　数码相机的拍摄原则88

4.5　全景图制作实例89

4.5.1　柱形全景制作实例89

4.5.2　球形与立方体形全景制作实例94

4.5.3　对象全景制作实例101

本章小结105

习题与思考题105

第5章　网络三维互动Cult3D106

5.1　Cult3D概述106

5.1.1　Cult3D应用简介107

5.1.2　Cult3D的组成109

5.1.3　Cult3D的工作流程109

5.1.4　Cult3D模型的导出110

5.2　Cult3D窗口简介117

5.2.1　Scene Graph（场景图形）窗口117

5.2.2 Actions（行为）窗口118

5.2.3 Event Map（事件映射）窗口121

5.2.4 Stage Window（演示窗口）123

5.2.5 Object position and orientation（对象位置和方向）窗口124

5.2.6 Events（事件）窗口124

5.2.7 Object properties（对象属性）窗口125

5.3　Cult3D应用125

5.3.1　制作基本三维演示125

5.3.2　制作三维交互演示131

5.3.3　Cult3D的应用展示144

本章小结150

习题与思考题150

第6章　虚拟现实建模语言VRML151

6.1　VRML虚拟现实建模语言151

6.1.1　VRML基本概念151

6.1.2　VRML文件的基本特点152

6.1.3　VRML场景的编辑与浏览155

6.2　在场景中建造基本几何模型159

6.2.1　外形节点Shape的使用159

6.2.2　构建虚拟场景的几何造型geometry域159

6.2.3　创建基本几何造型160

6.2.4　在虚拟场景中添加文本造型163

6.3　在场景中构建复杂造型165

6.3.1　虚拟场景中点、线、面的创建165

6.3.2　构造离散点的集合造型165

6.3.3　构造空间折线造型167

6.3.4　构造空间平面集合造型168

6.4　设置虚拟造型的外观170

6.4.1　设置虚拟对象的外观和材质170

6.4.2　为几何体添加纹理173

6.4.3　纹理的变换175

6.5　虚拟造型群节点的使用175

6.5.1　编组节点的使用175

6.5.2　空间坐标变换节点的使用177

6.6　构建虚拟现实的环境179

6.6.1　给虚拟场景添加背景179

6.6.2　给虚拟场景添加光照182

6.7　虚拟对象的动画效果191

6.7.1　时间传感器节点的使用191

6.7.2　利用插补器构造动画192

6.8　虚拟对象交互功能的实现197

6.8.1　检测器的基本功能197

6.8.2　各类检测器的基本作用与使用197

6.9　3DSMAX与VRML207

6.9.1　3DSMAX的场景导出207

6.9.2　在3DSMAX中插入VRML节点207

6.9.3　VRML文件的压缩211

本章小结211

习题与思考题212

附录A　VRML的关键字213

附录B　VRML的域参考216

参考文献219