VRML虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)

前言

計算機技術(shù)發(fā)展迅猛，已由初級計算、實時控制、事務(wù)處理等迅速朝著巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及多媒體化等方面發(fā)展。計算機將人類社會帶入了嶄新的信息時代。尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，使我們的地球變成了一個“地球村”。早期的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要傳送文字、數(shù)字等信息，隨著多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用，使得目前的計算機網(wǎng)絡(luò)無法承受如此巨大的信息量。為此，人們開發(fā)出信息高速公路，即寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而在信息高速公路上馳騁的“高速跑車”就是虛擬現(xiàn)實建模語言（VirtualRealityModelingLanguage，VRML）系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實建模語言是最近才興起的一門新型的三維造型語言，它可以通過創(chuàng)建一個虛擬場景而達到現(xiàn)實中的效果。VRML支持三維動畫，其實時交互功能大大改變了原來互聯(lián)網(wǎng)上單調(diào)、交互性較差的弱點，從而創(chuàng)建一個全新的可進入、可參與的三維立體虛擬現(xiàn)實世界。短短數(shù)年，VRML已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域，航天、軍事、建筑、醫(yī)療、教育……人們相信它會有廣闊的發(fā)展前景。由于VRML本身自帶腳本語言，而且也有Java、JavaScript的支持，使三維造型的控制交互比其他同類造型語言具有更強的優(yōu)勢。用此語言設(shè)計的造型和動畫文件小、交互性強、控制靈活，適合嵌入網(wǎng)頁在網(wǎng)上播放。此語言易學(xué)，有系列開發(fā)工具支持，有自身的特色。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了虛擬現(xiàn)實建模語言(VRML)的基礎(chǔ)知識、各節(jié)點詳細的使用方法和應(yīng)用，并給出了大量實例。全書共分為8章，分別介紹了虛擬現(xiàn)實概述、虛擬現(xiàn)實軟件及三維立體造型、造型的其他相關(guān)操作、虛擬現(xiàn)實環(huán)境設(shè)計、動畫效果與交互節(jié)點、虛擬現(xiàn)實的高級應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實與MATLAB接口應(yīng)用、VRML腳本語言與編程等內(nèi)容。    本書可作為大學(xué)本科和高職高專計算機相關(guān)專業(yè)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程教材，也可供成人教育和在職人員的培訓(xùn)使用。同時適合于欲制作虛擬空間的VRML初學(xué)者，也可作為運用VRML技術(shù)進行系統(tǒng)仿真、虛擬現(xiàn)實程序設(shè)計的研究人員和程序開發(fā)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  虛擬現(xiàn)實概述  1.1  人機交互技術(shù)的發(fā)展史  1.2  虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展史  1.3  虛擬現(xiàn)實的特點    1.3.1  交互性    1.3.2  沉浸感    1.3.3  構(gòu)想性  1.4  虛擬現(xiàn)實的發(fā)展前景  1.5  虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)分類    1.5.1  沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)    1.5.2  桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)    1.5.3  增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)    1.5.4  分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)  1.6  虛擬軟件技術(shù)    1.6.1  VRML的基本概念    1.6.2  VRML的立體空間計量單位    1.6.3  VRML語法    1.6.4  VRML的節(jié)點和域  1.7  虛擬現(xiàn)實主要應(yīng)用領(lǐng)域    1.7.1  城市規(guī)劃    1.7.2  室內(nèi)設(shè)計    1.7.3  文物保護    1.7.4  軍事與航空航天    1.7.5  虛擬教育與培訓(xùn)    1.7.6  商業(yè)領(lǐng)域    1.7.7  娛樂    1.7.8  工業(yè)應(yīng)用    1.7.9  醫(yī)學(xué)領(lǐng)域    1.7.10  虛擬現(xiàn)實在Web3d/產(chǎn)品/靜物展示中的應(yīng)用第2章  虛擬現(xiàn)實軟件及三維立體造型  2.1  軟件開發(fā)模型    2.1.1  軟件瀑布開發(fā)模型    2.1.2  軟件原型開發(fā)模型    2.1.3  軟件漸進式開發(fā)模型  2.2  虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)工具  2.3  幾何造型    2.3.1  造型節(jié)點    2.3.2  簡單幾何造型節(jié)點    2.3.3  復(fù)雜幾何造型節(jié)點  2.4  造型外觀設(shè)計    2.4.1  外觀節(jié)點    2.4.2  材質(zhì)節(jié)點    2.4.3  圖片型的表面材質(zhì)節(jié)點    2.4.4  表面材質(zhì)轉(zhuǎn)換節(jié)點    2.4.5  影像紋理節(jié)點    2.4.6  紋理坐標(biāo)節(jié)點    2.4.7  造型的材質(zhì)設(shè)計第3章  造型的其他相關(guān)操作  3.1  造型空間變換    3.1.1  坐標(biāo)變換節(jié)點    3.1.2  空間坐標(biāo)的平移    3.1.3  空間坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)    3.1.4  空間坐標(biāo)的縮放  3.2  造型群節(jié)點    3.2.1  編組節(jié)點    3.2.2  素材調(diào)用基本方法    3.2.3  節(jié)點的定義及引用    3.2.4  內(nèi)聯(lián)節(jié)點  3.3  其他組節(jié)點使用    3.3.1  布告牌    3.3.2  開關(guān)節(jié)點    3.3.3  細節(jié)層次節(jié)點    3.3.4  視點    3.3.5  錨節(jié)點    3.3.6  導(dǎo)航節(jié)點第4章  虛擬現(xiàn)實環(huán)境設(shè)計  4.1  背景設(shè)計  4.2  光源創(chuàng)建    4.2.1  法線    4.2.2 點光源    4.2.3  平行光源    4.2.4  錐光源  4.3  創(chuàng)建陰影效果  4.4  創(chuàng)建霧化效果  4.5  創(chuàng)建聲音效果    4.5.1  環(huán)境中聲音的基本概念    4.5.2  音頻剪輯節(jié)點    4.5.3  聲音節(jié)點第5章  動畫效果與交互節(jié)點  5.1  事件和路由    5.1.1  事件    5.1.2  路由  5.2  動畫效果    5.2.1  時間傳感器節(jié)點    5.2.2 位置插補器    5.2.3  顏色插補器    5.2.4  朝向插補器    5.2.5  標(biāo)量插補器    5.2.6  坐標(biāo)插補器    5.2.7  法向量插補器  5.3  交互造型功能    5.3.1  交互的基本概念    5.3.2  觸摸傳感器    5.3.3  平面?zhèn)鞲衅?   5.3.4  圓柱體傳感器    5.3.5  球體傳感器    5.3.6  接近傳感器    5.3.7  可視傳感器    5.3.8  碰撞傳感器第6章  虛擬現(xiàn)實的高級應(yīng)用  6.1  虛擬現(xiàn)實在三維立體場景中的設(shè)計    6.1.1  虛擬現(xiàn)實在生日場景中的設(shè)計    6.1.2  虛擬現(xiàn)實在奧運五球場景中的設(shè)計    6.1.3  虛擬現(xiàn)實月亮繞地球轉(zhuǎn)動場景設(shè)計  6.2  虛擬實現(xiàn)自然景觀設(shè)計    6.2.1  虛擬現(xiàn)實雪山設(shè)計    6.2.2  虛擬現(xiàn)實海上日出設(shè)計    6.2.3  虛擬現(xiàn)實雪山樹林設(shè)計  6.3  虛擬現(xiàn)實建筑設(shè)計    6.3.1  虛擬辦公樓    6.3.2  虛擬醫(yī)院設(shè)計    6.3.3  虛擬公路設(shè)計    6.3.4  虛擬現(xiàn)實客廳設(shè)計  6.4  虛擬三維人體骨骼設(shè)計第7章  虛擬現(xiàn)實與MATLAB接口應(yīng)用  7.1  MATLAB的簡單介紹    7.1.1  MATLAB的概述    7.1.2  MATLAB的啟動、退出及工作界面    7.1.3  Simulink  7.2  虛擬實現(xiàn)工具箱的MATLAB函數(shù)    7.2.1  MATLAB的接口函數(shù)    7.2.2  Vrworld對象    7.2.3  Vrnode對象  7.3  Simulink的應(yīng)用接口    7.3.1  使用Simulink連接虛擬世界    7.3.2  一個虛擬世界例子  7.4  MATLAB接口中虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用    7.4.1  熱傳送的虛擬現(xiàn)實    7.4.2  汽車在山中運動的模擬  7.5  Simulink接口虛擬現(xiàn)實示例    7.5.1  燈光的模擬    7.5.2  磁懸浮模型第8章  VRML腳本語言與編程  8.1  腳本  8.2  VRMLScript語言    8.2.1  表達式    8.2.2  語法    8.2.3  函數(shù)  8.3  對象處理    8.3.1  對象    8.3.2  數(shù)學(xué)運算對象    8.3.3  browser對象  8.4  VRML與網(wǎng)絡(luò)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)，是20世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)。它融合了圖像處理、計算機圖形學(xué)、人工智能、多媒體技術(shù)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)以及并行處理技術(shù)等多個信息技術(shù)分支的最新發(fā)展成果，為創(chuàng)建和體驗虛擬世界提供了有力的支持，從而大大推進了計算機技術(shù)的發(fā)展。VR技術(shù)的特點在于，由計算機產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計算機構(gòu)成的三維空間，或是把其他現(xiàn)實環(huán)境編制到計算機中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”，從而使得用戶在多種感官上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。VR技術(shù)實時的三維空間的表現(xiàn)能力、人機交互式的操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境感受，將一改人與計算機之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀。它不但為人機交互界面開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域，為智能工程的應(yīng)用提供了新的界面工具，為各類工程大規(guī)模的數(shù)據(jù)可視化提供了新的描述方法，同時，它還能為人們探索宏觀世界和微觀世界以及由于種種原因不便于直接觀察的事物的運動變化規(guī)律，提供極大的便利。VR技術(shù)一經(jīng)問世，人們就對它身臨其境的真實感和超越現(xiàn)實的虛擬性的追求，以及建立的個人能夠沉浸其中、進出自如并具有交互作用的虛擬世界，產(chǎn)生了濃厚的興趣。近幾年，VR技術(shù)不但已開始在軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計、房地產(chǎn)、考古、藝術(shù)、娛樂等諸多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且還給社會帶來了巨大的經(jīng)濟效益。因此，有關(guān)人士認(rèn)為：20世紀(jì)80年代是個人計算機的時代；90年代是網(wǎng)絡(luò)、多媒體的時代；而21世紀(jì)初則將是VR技術(shù)的時代。

編輯推薦

《VRML虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)》由電子工業(yè)出版社出版。

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