虛擬現(xiàn)實技術與藝術

1 緒論——虛擬現(xiàn)實技術概述
1.1 虛擬現(xiàn)實的基本概念
1.1.1 虛擬現(xiàn)實的定義
1.1.2 虛擬現(xiàn)實的本質特征
1.1.3 虛擬現(xiàn)實的組成
1.2 虛擬現(xiàn)實技術體系結構
1.2.1 虛擬環(huán)境系統(tǒng)結構
1.2.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)組成模塊
1.3 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類
1.3.2 桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（非沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)）
1.3.3 增強虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
1.3.4 分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
1.4 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀
1.4.1 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷程
1.4.2 國外虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀
1.4.3 國內虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀
1.5 虛擬現(xiàn)實技術的主要應用領域
1.5.1 文化藝術領域
1.5.2 工程應用
1.5.3 在醫(yī)學領域的應用
1.5.4 教育培訓領域的應用
1.5.5 軍事應用
1.5.6 城市規(guī)劃
1.5.7 商業(yè)
參考文獻
2 虛擬現(xiàn)實的硬件技術
2.1 三維位置跟蹤器
2.2 各種數(shù)據(jù)手套
2.2.1 觸覺與力反饋
2.2.2 力學反饋手套
2.2.3 傳感手套（VPL）
2.2.4 PowerGlove手控器
2.3 三維鼠標
2.4 數(shù)據(jù)衣
2.5 立體顯示設備
2.5.1 頭盔式顯示器HMD
2.5.2 特殊的頭部顯示器BOOM
2.5.3 立體眼鏡
2.5.4 立體投影顯示
2.5.5 三維顯示器
2.6 三維聲音生成器
2.7 小結
參考文獻
3 虛擬現(xiàn)實的創(chuàng)作平臺軟件技術介紹
3.1 Multigen
3.1.1 Vega Prime（視景仿真與交互模塊）
3.1.2 Multigen Creator（視景建模模塊）
3.2 VTree
3.3 Quest3D
3.4 EON Studio
3.5 Cult3D
3.5.1 Cult3D
3.5.2 Cult3D軟件的模塊與工作流程簡介
3.5.3 Cult3D Designer V5.2軟件界面介紹
3.6 VRML97（3DSMAX中的內置模塊）
3.6.1 VRML97控制面板介紹
3.6.2 VRML97節(jié)點簡介
3.6.2 VRML 文件的輸入與輸出
3.7 OpenGVS
3.7.1 OpenGVS簡介
3.7.2 OpenGVS API
3.7.3 System Facilitv
3.8 Virtools
3.8.1 Virtools Dev（主體開發(fā)模塊）
3.8.2 Virtools Physics Pack（物理特性模塊）
3.8.3 Virtools VR Pack（視景沉浸模塊）
3.8.4 Virtools Al Pack（人工智能模塊）
3.8.5 Virtools Xbox Kit（微軟的Xbox開發(fā)模塊）
3.8.6 Virtools Server Pack（網(wǎng)絡服務器模塊）
3.8.7 Virtools 3D Life Player
3.8.8 Virtools SDK
3.9 Java 3D
3.10 Viewpoint
3.11 Pulse 3D
3.12 Atmosohere
3.13 Shockwave 3D
3.14 Shout3D和Blaxxun3D技術
3.14.1 Shout3D支持的特性
3.14.2 Blaxxun3D技術簡介
3.15 3DVRI
3.16 VRP
3.17 小結
參考文獻
4 虛擬現(xiàn)實軟件平臺應用實例
4.1 虛擬現(xiàn)實經(jīng)典建模語言（VRML）解析與應用
4.1.1 VRML文件的節(jié)點研究
4.1.2 VRML語言的重要構造技術
4.1.3 VRML的綜合應用實例——利用3DSMAX制作虛擬現(xiàn)實場景解析
4.2 Cult3D與3DSMAX組合的制作實例
4.2.1 在3DSMAX中建模、設置材質和動畫
4.2.2 用Cult3D Exporter輸出產品模型
4.2.2 在Cult3D Designer中設置虛擬產品的交互功能
4.3 小結
5 虛擬現(xiàn)實視景系統(tǒng)的建模技術
5.1 基于幾何的建模技術
5.1.1 幾何建模方法的數(shù)學原理
5.1.2 三維幾何模型對象的獲取方法
5.1.3 三維幾何建模技術的應用
5.2 基于圖像的虛擬環(huán)境建模技術研究
5.2.1 基于圖像的虛擬環(huán)境建模的技術原理
5.2.2 基于圖像的全景圖環(huán)境建模技術
5.3 圖像與幾何相結合的建模技術
5.3.1 圖像與幾何相結合的汽車建模
5.3.2 其他虛擬對象的建模
5.4 小結
參考文獻
6 虛擬現(xiàn)實場景的優(yōu)化技術
6.1 優(yōu)化方法概述
6.1.1 簡單的光照模型
6.1.2 消隱技術
6.2 基于多邊形網(wǎng)格的場景簡化技術
6.2.1 基于預生成法的LOD技術
6.2.2 基于實時生成法的LOD技術
6.2.3 可變分辨率LOD（實時自適應優(yōu)化網(wǎng)格）技術
6.2.4 LOD技術的運用技巧
6.3 基于Virtools環(huán)境LOD的應用方案
6.3.1 算法的選取
6.2.2 Virtools中集成的LOD技術
6.2.3 應用方案解析
6.3.4 基于SDK開發(fā)的LOD行為模塊
6.3.5 優(yōu)化效果
6.4 小結
參考文獻
7 虛擬現(xiàn)實特效技術研究
7.1 基于粒子系統(tǒng)的仿真特效技術
7.1.1 雪的仿真實現(xiàn)
7.1.2 雨的仿真實現(xiàn)
7.1.3 煙、尾氣的模擬
7.2 其他的視效仿真
7.2.1 霧效的仿真實現(xiàn)
7.2.2 聲響模擬系統(tǒng)
7.2.3 車速表的模擬和實現(xiàn)
7.2.4 GPS系統(tǒng)的應用
7.3 模型光照與紋理渲染技術
7.3.1 漫反射分量
7.3.2 鏡面反射分量
7.3.3 環(huán)境分量
7.3.4 光照方程
7.3.5 光照與渲染技術
7.4 基于Cg的Shader紋理特效技術研究
7.4.1 基于Cg的流體特效技術
7.4.2 基于Cg的Shader多分辨紋理技術
7.5 小結
參考文獻
8 虛擬現(xiàn)實視景系統(tǒng)的分布式多客戶與交互技術研究
8.1 虛擬駕駛系統(tǒng)的分布式多客戶技術研究
8.1.1 分布式虛擬汽車駕駛系統(tǒng)的體系結構
8.1.3 汽車動力學引擎的構建和性能參數(shù)設置
8.1.4 絕對估算（Dead Reckoning）技術
8.1.5 分布式多客戶的虛擬汽車駕駛系統(tǒng)開發(fā)成果
8.2 汽車的碰撞檢測與事故仿真技術
8.2.1 碰撞檢測原理分析
8.2.2 事故仿真技術的應用實例
8.3 虛擬交通控制系統(tǒng)中的交互技術研究
8.3.1 虛擬交通控制系統(tǒng)介紹
8.3.2 虛擬控制系統(tǒng)各交互模塊的技術研究
8.3.3 應用實例
8.4 小結
參考文獻
9 虛擬現(xiàn)實的分布式多通道顯示技術——基于群集的多通道屏幕投影環(huán)境的構筑
9.1 虛擬視景系統(tǒng)的分布式顯示技術介紹
9.1.1 開發(fā)平臺簡介
9.1.2 分布式多通道顯示的概念
9.1.3 幀緩存同步與垂直刷新同步
9.2 虛擬視景系統(tǒng)的多通道投影屏幕構筑技術
9.2.1 柱形投影屏幕視景的構筑
9.2.2 其他的多通道投影屏幕視景構筑技術
9.3 多通道投影屏幕運行組件的配置
9.3.1 配置文件介紹
9.3.2 多通道顯示設備文件的配置
9.4 基于三通道顯示環(huán)境的虛擬汽車駕駛艙的開發(fā)
9.5 小結
參考文獻
10 虛擬圖形藝術的審美特性——基于虛擬現(xiàn)實技術的數(shù)碼圖形藝術特征與美學意蘊
10.1 數(shù)碼圖形的藝術特征
10.1.1 數(shù)碼圖形的數(shù)字化與非物質特征
10.1.2 同構性
10.1.3 時間上的可逆性（無序性）
10.1.4 空間上的無限自由性（分布式的多元化空間）
10.1.5 交互性（互動性）
10.1.6 沉浸性（身臨其境）
10.1.7 一種新的虛擬藝術實踐
10.2 數(shù)碼圖形藝術的美學意蘊
10.2.1 審美趣味論（生動性與趣味性）
10.2.2 全方位、多通道和自由的審美
10.2.3 審美營構論——數(shù)碼圖形藝術設計中的構成美學
10.2.4 數(shù)碼圖形藝術設計中的審美特性與意境論
10.3 小結
參考文獻
11 中國水墨畫藝術效果的數(shù)碼三維仿真
11.1 概述
11.2 數(shù)碼三維水墨仿真研究的意義
11.3 研究的基本思路和內容
11.2.1 基本思路
11.3.2 研究內容
11.4 小結
參考文獻
附錄 彩色圖例