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中图法分类:自动化技术、计算技术
图书名称:虚拟现实制作与开发
出版日期:2012-07-01
作者:刘正东、姜延、丁恒
Isbn:9787302281641
定价:25.00
开本:16
页数:14.75
字数:356
装帧:平装
丛书名:普通高等教育“动画与数字媒体专业”规划教材
  • 简介
  • 本书主要介绍虚拟现实的基础性知识与开发过程。本书分为基础篇和开发篇两部分。基础篇介绍虚拟现实技术的概念、发展和应用,相关数学知识以及三维建模技术和3ds Max软件的使用基础;开发篇基于应用产品、国际标准和底层开发三个不同的层次,介绍国内流行的虚拟现实制作工具软件、作为国际标准的虚拟现实建模语言X3D及底层开发技术平台DirectX软件开发工具包。
      本书适合作为高等院校相关专业的本科生教材,也可作为虚拟现实开发人员的参考用书。
  • 前言
  • 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境,并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实是一种高逼真度地模拟人在自然环境中视觉、听觉、动感等行为的人机界面技术。这种模拟给用户提供了一种身临其境的体验,为用户提供最佳的人机交互方式。
      随着技术的不断高速发展,虚拟现实的应用出现了全新的局面。它突破了传统的军事、航空等领域,开始在科学计算机可视化、建筑设计、产品设计,以及教育、培训、工业、医疗和娱乐等方面广泛地应用。我国虚拟现实技术研究起步较晚,与国外发达国家还有一定的差距,但已引起国家有关部门的高度重视,虚拟现实技术近年来在我国发展极为迅速,被广泛应用在城市规划、教育培训、文物保护等各个行业,网络游戏实质上也是虚拟现实技术的一种简单应用。我国虚拟现实的技术开发人员相当匮乏,人才储备不足,相关的技术资料也不是很丰富。对于那些入门者来说,面对市面上既不系统也不全面的资料不知道该从何入手。
      本书以虚拟现实技术开发者为对象,力求做到概念准确、语言通俗、示例丰富。在内容的编排上分为基础篇和开发篇两部分。基础篇主要包括虚拟现实技术的基础性问题,介绍相关数学知识,以及作为虚拟现实素材来源的三维建模软件,主要介绍3ds Max的使用基础。开发篇包括3章,每一章对应一个虚拟现实的开发层次,介绍VRP软件平台的制作方法、作为国际标准的X3D语言以及DirectX软件开发工具包。本书突出技术与实际应用的结合,由浅入深地介绍了不同开发工具的设计与编程步骤,并包括了大量的程序源码,便于读者对虚拟现实技术的理解和掌握。
      本书由刘正东、姜延和丁恒编写,第1、3、4章由姜延编写,第2、5、6章由刘正东编写,丁恒对范例进行了整理和验证,王颖和邵熹雯阅读了大量的文献资料并提出建议和意见,全书由刘正东统稿和定稿,在此对全体编写人员以及文献资料的作者表示诚挚的谢意。另外,本书的出版得到了北京市属高校中青年骨干人才培养计划(PHR201008277)项目和北京市优秀学术创新团队(PHR201007132)的支持,在此一并表示感谢。 虚拟现实技术是一门交叉性很强的学科,随着相关技术的发展而不断进步。因为知识的庞杂以及作者水平的限制,书中难免有疏漏和不足之处,请读者批评指正。
      第5、6章的示例源码可在清华大学出版社网站上下载,读者如有意见和建议可直接与作者联系

      编 者
      2012年2月
  • 目录
  • 第一部分 基 础 篇
    第1章 虚拟现实技术概述3
    1.1 虚拟现实技术的概念3
    1.2 虚拟现实技术的发展史4
    1.3 虚拟现实技术的特性5
    1.4 虚拟现实系统的组成7
    1.5 虚拟现实系统的分类9
    1.5.1 桌面式虚拟现实系统9
    1.5.2 沉浸式虚拟现实系统10
    1.5.3 增强式虚拟现实系统10
    1.5.4 分布式虚拟现实系统11
    1.6 虚拟现实系统开发工具12
    1.6.1 Virtools12
    1.6.2 Quest3D13
    1.6.3 EON Studio13
    1.6.4 Cult3D14
    1.6.5 VRP14
    1.6.6 Converse3D14
    1.6.7 Multigen Vega15
    1.6.8 X3D15
    1.6.9 Java3D16
    1.7 虚拟现实技术的应用领域16
    1.7.1 教育行业的应用16
    1.7.2 医学行业的应用18
    1.7.3 艺术与娱乐中的应用19
    1.7.4 设计与规划中的应用20
    1.7.5 军事中的应用21
    1.7.6 文物保护中的应用22
    1.7.7 商业领域的应用23
    1.8 虚拟现实技术的研究现状23
    1.8.1 国外的研究现状24
    1.8.2 国内的研究现状24
    1.8.3 发展趋势25
    第2章 3D数学基础27
    2.1 坐标系27
    2.2 向量28
    2.2.1 向量的定义和性质28
    2.2.2 向量的运算29
    2.3 矩阵31
    2.3.1 矩阵的定义和性质31
    2.3.2 逆矩阵的定义和性质32
    2.3.3 求矩阵的逆32
    2.4 坐标变换33
    2.4.1 齐次坐标33
    2.4.2 二维图形的坐标变换34
    2.4.3 三维图形的坐标变换36
    第3章 三维建模技术及相关软件39
    3.1 虚拟现实中的三维建模技术39
    3.1.1 几何建模39
    3.1.2 运动建模40
    3.1.3 物理建模40
    3.1.4 对象特征建模41
    3.1.5 模型的分割与优化41
    3.2 虚拟现实建模工具3ds Max41
    3.2.1 认识3ds Max41
    3.2.2 3ds Max的用户界面和视口导航42
    3.2.3 3ds Max中创建对象46
    3.2.4 3ds Max中编辑对象55
    3.2.5 3ds Max中指定材质61
    3.2.6 3ds Max中设置灯光和摄影机67
    3.2.7 3ds Max中的动画72
    第二部分 开 发 篇
    第4章 虚拟现实制作工具VRP83
    4.1 VRP基础知识83
    4.1.1 VRP的软件组成83
    4.1.2 VRP的设计流程83
    4.1.3 VRP的系统配置需求87
    4.1.4 VRP软件安装及插件配置87
    4.2 VRP编辑器88
    4.2.1 VRP编辑器的界面组成89
    4.2.2 基本交互功能设计96
    4.3 VRP综合实例制作106
    第5章 虚拟现实建模语言X3D119
    5.1 X3D概述119
    5.1.1 坐标系统与计量单位120
    5.1.2 X3D浏览器和制作软件120
    5.1.3 X3D文件的类型122
    5.2 X3D语法基础122
    5.2.1 场景图、节点与字段122
    5.2.2 字段的数据类型123
    5.2.3 文档头124
    5.2.4 注释和保留字125
    5.2.5 X3D文档结构126
    5.2.6 节点复用(DEF与USE) 126
    5.3 X3D编辑器及安装配置126
    5.3.1 X3D的编辑器126
    5.3.2 X3D-Edit最基本的安装和配置127
    5.3.3 创建一个新的X3D文件127
    5.3.4 修改head节点下的内容128
    5.4 基本几何体的显示129
    5.4.1 Shape及外观材质节点129
    5.4.2 文本节点131
    5.4.3 2D图形的创建133
    5.4.4 基本3D造型136
    5.5 移动、旋转和缩放140
    5.5.1 平移140
    5.5.2 旋转141
    5.5.3 缩放141
    5.6 背景环境的设计142
    5.6.1 Background节点142
    5.6.2 Fog节点144
    5.7 视点和导航145
    5.7.1 Viewpoint节点145
    5.7.2 NavigationInfo节点148
    5.8 光源处理150
    5.8.1 点光源节点150
    5.8.2 聚光性光源节点152
    5.8.3 平行光源节点153
    5.9 纹理映射154
    5.9.1 X3D基本纹理节点的使用154
    5.9.2 使用纹理的坐标系统157
    5.9.3 纹理的变换160
    5.10 多媒体效果161
    5.10.1 AudioClip(音频)节点 162
    5.10.2 MovieTexture(影像纹理)节点162
    5.11 动画与交互164
    5.11.1 动画与交互实现原理164
    5.11.2 动画和交互节点166
    第6章 VB.NET的DirectX程序设计174
    6.1 DirectX简介174
    6.2 第一个DirectX程序175
    6.2.1 配置环境175
    6.2.2 新建项目175
    6.2.3 添加新窗体176
    6.2.4 添加引用177
    6.2.5 Device类及初始化178
    6.2.6 定义渲染函数179
    6.2.7 定义运行的事件过程180
    6.2.8 设置启动窗体180
    6.3 绘制一个三角形181
    6.4 绘制基本图元182
    6.4.1 绘制离散点184
    6.4.2 绘制分段直线185
    6.4.3 绘制折线185
    6.4.4 绘制独立三角形187
    6.4.5 绘制扇形三角形188
    6.4.6 绘制三角形带189
    6.5 摄像机基础190
    6.5.1 定义视图变换190
    6.5.2 定义投影变换191
    6.5.3 设置绘图设备投影及视图矩阵192
    6.5.4 绘制三角形192
    6.5.5 显示线框193
    6.6 输入事件194
    6.6.1 键盘输入194
    6.6.2 鼠标输入196
    6.7 摄像机变换198
    6.7.1 准备场景198
    6.7.2 旋转摄像机203
    6.7.3 键盘控制摄像机旋转204
    6.7.4 键盘控制摄像机缩放205
    6.8 材质、贴图与灯光206
    6.8.1 材质206
    6.8.2 贴图208
    6.8.3 灯光210
    6.9 网格214
    6.9.1 创建基本几何体网格214
    6.9.2 从文件导入Mesh220
    6.9.3 导入X文件的贴图220
    6.9.4 将Mesh导出为X文件222
    6.10 世界坐标224
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