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第1章　虚拟现实的基本概念1

1.1　虚拟现实的概念1

第一篇　虚拟现实技术概述1

1.2　虚拟现实系统的特征2

1.2.1　沉浸性（Immersion）3

1.2.2　交互性（Interaction）3

1.2.3　构想性（Imagination）4

1.3　虚拟现实的发展5

第2章　虚拟现实系统的组成和分类8

2.1 虚拟现实系统的组成8

2.1.1 输入系统10

2.1.2　输出系统10

2.1.4　虚拟现实软件11

2.1.3　虚拟环境数据库11

2.2　虚拟现实系统的分类13

2.2.1 桌面虚拟现实系统13

2.2.2　沉浸式虚拟现实系统13

2.2.3　分布式虚拟现实系统14

2.3 几个典型的虚拟现实系统的介14

2.3.1 VIDEOPLACE系统15

2.3.2　VIEW系统15

2.3.3　Dialogue系统17

2.3.4　SuperVision系统18

2.3.5　CAVE系统20

3.1.1 实时三维计算机图形技术26

3.1 概述26

第3章　虚拟现实硬件设备及其相关技术26

3.1.2　立体显示27

3.1.3 用户（头、眼）的跟踪27

3.1.4　手及手势、人体姿势的跟踪27

3.1.5　立体声及语音输入输出28

3.1.6　触（力）觉反馈28

3.2　立体显示技术及设备28

3.2.1 眼睛的立体视觉29

3.2.2 双目视差——立体成像的基础30

3.2.3　立体图像的产生与显示31

3.2.4　视觉显示设备32

3.2.5　显示方法及效果35

3.3.1 声音方向的确定37

3.3　听觉技术及设备37

3.3.2　录制三维声音38

3.3.3 虚拟声音的产生39

3.4　触觉、力觉技术及设备41

3.4.1　触摸的感觉41

3.4.2　触觉与运动感觉的关联42

3.4.3　虚拟触觉的重要性及复杂性42

3.4.4　触觉和力反馈的装置43

3.4.5　力反馈的效果45

3.5　数据手套46

3.6　鼠标的演变49

3.7　数据衣50

4.2　分布式虚拟环境系统dVS52

第4章　虚拟环境的开发环境与平台52

4.1　桌面虚拟环境系统VRT52

4.3　世界工具包WTK54

4.3.1 虚拟环境的合成54

4.3.2　仿真管理程序55

4.3.3 宇宙中的对象56

4.4　实时三维视景数据库建摸和优化工具MultiGen59

4.5　实时三维视景管理软件OpenGVS60

4.6　实时视景仿真驱动系统Vega62

4.6.1　LynX图形环境62

4.6.2　场景图管理63

4.6.3　API应用程序接口63

4.7　视景开发系统Vtree SDK64

4.6.5　Vega Class Recorder记录和重放场景64

4.6.4　AudioWorks2声音仿真64

4.7.1 VTree应用编程接口65

4.7.2　三种层次的开发功能65

第5章　人机交互系统的设计67

5.1 人机交互技术的发展历程67

5.2　人机交互部分的组成及基本原理68

5.2.1　硬件系统70

5.2.2　软件系统73

5.2.3 用户界面系统76

5.3　系统集成79

6.1.1　VRT组件85

6.1　VRT简介85

第6章　建立虚拟世界85

第二篇 桌面虚拟环境系统平台VRT85

6.1.2　VRT编辑器86

6.1.3　VRT浏览器88

6.2　VRT开发步骤89

6.2.1　准备阶段89

6.2.2　实现阶段90

6.2.3　出版发布阶段91

6.3　构造模型91

6.3.1 Shape Editor91

6.3.2 World Editor99

6.3.3　纹理映射107

6.3.4　Distance的概念109

6.4　视点110

6.4.1　视点控制的任务111

6.4.2 “虚拟人”的设计111

6.4.3　视点控制方式的设计112

第7章　SCL114

7.1　什么是SCL114

7.2　SCL变量、数组和过程114

7.2.1 变量类型114

7.2.2　数组115

7.2.3　过程115

7.2.4　条件结构116

7.2.5　内置函数117

7.2.6　触发SCL118

7.3 帧等待119

7.4　编程实例120

7.4.1 控制旋转120

7.4.2　改变纹理120

7.4.3　建立形状121

7.4.4　使用声音122

7.4.5　建立物体122

第8章　世界集成124

8.1 世界的内部集成124

8.1.1　控制界面的总体布局124

8.1.2　各种资源的创建125

8.2.1 从另一个世界装载一个世界126

8.1.3　快捷键的设置126

8.2　世界的外部集成126

8.2.2　基于网络集成世界127

8.3　优化世界130

8.4 VRT中虚拟世界发布的三种方式131

第9章　VRT SDK编程133

9.1 SDK概述133

9.1.1　SDK应用程序类型133

9.1.2　VRT、API和应用程序模块之间的关系133

9.1.3 API接口134

9.2　SCL命令的工作过程135

9.2.1 栈与栈内数据类型135

9.2.2　SCL命令的执行序列136

9.2.3　编译器记录137

9.3　VRT两级编程体系138

9.3.1　VRT编程体系138

9.3.2　VRT SDK应用程序的实现139

9.4　VRT SDK编程实例139

9.4.1　一个简单的实例——Example1139

9.4.2　获取屏幕的宽度和高度值——Example2142

9.4.3 SCL和串口设备——Example3144

第三篇 实时视景仿真工具平台——MultiGen和OpenGVS146

第10章 基于多边形的建模工具——MultiGen146

10.1 MultiGen概述146

10.1.1　MultiGenCreator简介146

10.2　MultiGen Creator的构成147

10.1.2　MultiGen Creator应用范围147

10.1.3　MultiGen Creator系统需求147

10.2.1 数字地形海拔数据模块（DTED）148

10.2.2　数字特征分析数据（DFAD）转换模块149

10.2.3　纹理模块（Texture）149

10.3　MultiGen Creator的基本环境150

10.3.1　MultiGen的参考书150

10.3.2　MultiGen Creator的主界面150

10.3.3　在3D世界中漫游151

10.3.4　MultiGen Creator的基本建模模块功能概述152

10.4　层次结构视图155

10.4.1 Open Flight结构155

10.4.3　数据模型的层次目录结构157

10.4.2　层次结构视图157

10.5　构建模型158

10.5.1 实时模型构建时一些好的经验158

10.5.2　构建一个房子159

第11章　通用漫游引擎构造工具——OpenGVS185

11.1 OpenGVS简介185

11.2　系统的软件结构187

11.2.1　OpenGVS软件层次187

11.2.2　OpenGVS的软件模块188

11.3　系统的软件规则191

11.4　一个简单的OpenGVS程序实例192

11.4.1 导入数据库模型193

11.4.2　Step#0,即User0.c194

11.4.3　进一步分析197

11.4.4　Step#1,即 User1.c198

11.4.5 Step#2,即User2.c201

11.4.6　例子总结205

11.5　相机206

第四篇　虚拟现实技术的应用210

第12章　一个虚拟变电所培训系统的设计实例210

12.1 概述210

12.2　建模211

12.3　细节等级（LOD,Level of Detail）管理技术215

12.3.1　引入的原因215

12.3.2　LOD管理技术的含义215

12.3.3　LOD的切换选择标准216

12.3.4　树的LOD表示218

12.4　虚拟实体操纵技术219

12.4.1　基于鼠标的人机交互219

12.4.2　基于数据手套的人机交互226

12.5　系统的集成与发布237

第13章 虚拟现实技术在建筑漫游中的应用240

13.1　虚拟建筑漫游简介240

13.2　场景数据库的构建241

13.2.1　选择合适的建模工具241

13.2.2　确定场景数据库的树状层次结构241

13.3　大庆石油学院新校区模型的构建242

13.3.1 大庆石油学院新校区模型的树状层次结构242

13.2.3　场景数据库的构建过程242

13.3.2　地形模型的构建243

13.3.3　其它模型的构建244

13.3.4　模型集成247

13.3.5　建模中常见的问题249

13.4　通用漫游引擎的实现249

13.4.1　通用漫游引擎框架结构250

13.4.2　场景数据库加载251

13.4.3　输入映射与解释251

13.4.4　视点控制252

13.4.5　碰撞检测253

13.4.6　地形匹配技术255

附录　VRT SCL命令集259

参考文献280