X3D動畫游戲設(shè)計(jì)

前言

　　21世紀(jì)隨著中國在世界的崛起，中國的發(fā)展促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的繁榮。人類社會的進(jìn)步最突出的標(biāo)志之一是計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和飛速發(fā)展，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)使人們從繁重的體力勞動中解脫出來，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使人們從繁重的腦力勞動中解放出來，計(jì)算機(jī)將人類社會帶入嶄新信息時(shí)代。虛擬現(xiàn)實(shí)語言作為計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于社會生活的各個(gè)領(lǐng)域，X3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是目前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最前沿科技，是21世紀(jì)初在國內(nèi)外剛剛興起的一種新型語言，其發(fā)展前景十分廣闊，潛力巨大?！　√摂M現(xiàn)實(shí)三維立體網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)語言X3D是第二代 Web網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)語言，是目前21世紀(jì)最前沿（主流）高科技軟件開發(fā)工具，是把握未來寬帶網(wǎng)絡(luò)、三維立體動畫設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)、虛擬人設(shè)計(jì)、全景技術(shù)、信息地理及人工智能世界關(guān)鍵技術(shù)。掌握了虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)語言X3D，就掌握了軟件開發(fā)的主動權(quán)，可以在未來世界里馳騁翱翔?！　3D（Extensible 3D）是互聯(lián)網(wǎng)3D圖形國際通用軟件標(biāo)準(zhǔn)，定義了如何在多媒體中整合基于網(wǎng)絡(luò)傳播的動態(tài)交互三維立體效果。在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建逼真的三維立體場景，開發(fā)與設(shè)計(jì)三維立體網(wǎng)站和網(wǎng)頁程序，利用它可以運(yùn)行X3D三維立體程序直接進(jìn)入Intemet，還可以創(chuàng)建虛擬城市、虛擬太空、虛擬戰(zhàn)場、虛擬工業(yè)制造加工、網(wǎng)絡(luò)超市、虛擬網(wǎng)絡(luò)法庭、網(wǎng)絡(luò)選房與展銷等，從而改變目前網(wǎng)絡(luò)與用戶交互的二維平面局限性，使用戶在網(wǎng)絡(luò)三維立體場景中，實(shí)現(xiàn)動態(tài)、交互和感知交流，體驗(yàn)具有身臨其境的感覺和感知?！　√摂M現(xiàn)實(shí)：X3D具有以下新特點(diǎn)：　　（1）多感知性（Multi—Sensor-v）是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等一切人類所具有的感知功能。　?。?）沉浸感（Immersion）又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真實(shí)的，聽上去是真實(shí)的，動起來是真實(shí)的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真實(shí)的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺一樣?！　。?）交互性（Interactivity）指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。　?。?）構(gòu)想性（Imagination）強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想象空間，可以拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。充分發(fā)揮人類的想象力和創(chuàng)造力，在多維信息空間中，依靠人類的認(rèn)識和感知能力獲取知識，發(fā)揮主觀能動性，去拓寬知識領(lǐng)域，開發(fā)新的產(chǎn)品，把“虛擬”和“現(xiàn)實(shí)”有機(jī)地結(jié)合起來，使人類的生活更加富足、美滿和幸福。

內(nèi)容概要

本書利用軟件工程思想開發(fā)與設(shè)計(jì)X3D虛擬現(xiàn)實(shí)程序，運(yùn)用計(jì)算機(jī)前沿科技虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言（X3D）開發(fā)軟件工程項(xiàng)目，通過大量生動、鮮活的源程序開發(fā)實(shí)例介紹了X3D虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體場景和復(fù)雜場景設(shè)計(jì)、虛擬人設(shè)計(jì)、影視媒體設(shè)計(jì)、三維立體動畫與游戲設(shè)計(jì)、自然景觀場景設(shè)計(jì)、室內(nèi)外設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)及綜合開發(fā)實(shí)例等，使讀者在寬松、愉快的氛圍中學(xué)習(xí)和提高，有助于讀者學(xué)習(xí)和掌握X3D虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體動畫與游戲開發(fā)設(shè)計(jì)。    本書是目前虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域最前沿的計(jì)算機(jī)教科書。全書內(nèi)容豐富，敘述由淺入深，思路清晰，結(jié)構(gòu)合理，實(shí)用性強(qiáng)。本書配有大量的X3D源程序?qū)嵗瑥亩棺x者更加容易掌握X3D虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)語言。    本書適合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、影視多媒體、游戲設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工設(shè)計(jì)、裝潢設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)、建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、虛擬信息地理、虛擬醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計(jì)、電子機(jī)械、軍事、航空航天、煤炭冶金、海洋生物及地質(zhì)勘探等專業(yè)教科書，可作為計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)人員和工程技術(shù)人員實(shí)用工具書，同時(shí)也可作為高等院校研究生、本科、?？茖W(xué)生教材。

作者簡介

張金釗，黑龍江哈爾濱人，碩士，高級工程師，副教授，碩士生導(dǎo)師。曾在中國農(nóng)業(yè)銀行哈爾濱市分行任計(jì)算機(jī)高級工程師，在廣東省韶關(guān)大學(xué)信息工程學(xué)院任副教授／高級工程師，在吉林大學(xué)珠海學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系任副教授／高級工程師，現(xiàn)在是廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院副教授／高級工程師。從事計(jì)算機(jī)教學(xué)和科研工作，科研工作主攻虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體以及人工智能等。曾出版過7部虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專著《虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)語言》、《虛擬現(xiàn)實(shí)與游戲設(shè)計(jì)》、《X3D虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)》（國內(nèi)外第一部X3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專著）、《VRML編程實(shí)訓(xùn)教程》、《X3D三維立體動畫與游戲設(shè)計(jì)》、《X3D立體網(wǎng)頁設(shè)計(jì)》、《X3D動畫游戲設(shè)計(jì)》，公開發(fā)表論文28篇。

書籍目錄

前言第1章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)  1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介  1.2 X3D概述  1.3 X3D開發(fā)環(huán)境  1.4 X3D運(yùn)行環(huán)境  1.5 X3D程序調(diào)試第2章 .X3D基本語法架構(gòu)  2.1 x3D文件結(jié)構(gòu)  2.2 X3D文件格式第3章 X3D三維立體造型設(shè)計(jì)  3.1 石膏素描造型開發(fā)設(shè)計(jì)  3.2 路燈造型設(shè)計(jì)  3.3 綠化場景設(shè)計(jì)  3.4 轉(zhuǎn)動的地球儀場景設(shè)計(jì)  3.5 神舟七號載人航天場景設(shè)計(jì)第4章 X3D三維立體展館設(shè)計(jì)  4.1 汽車展覽場館設(shè)計(jì)  4.2 飛機(jī)展覽場景設(shè)計(jì)  4.3 航天展覽場景設(shè)計(jì)  4.4 海軍航母艦艇博覽場景設(shè)計(jì)  4.5 陸軍兵器展館場景設(shè)計(jì)第5章 X3D虛擬現(xiàn)實(shí)全景技術(shù)設(shè)計(jì)  5.1 虛擬現(xiàn)實(shí)全景技術(shù)設(shè)計(jì)  5.2 X3D三維立體相冊場景設(shè)計(jì)  5.3 可翻動的立體相冊場景造型設(shè)計(jì)第6章 X3D虛擬現(xiàn)實(shí)雕塑設(shè)計(jì)  6.1 虛擬現(xiàn)實(shí)自由女神設(shè)計(jì)  6.2 虛擬現(xiàn)實(shí)維納斯雕像設(shè)計(jì)  6.3 虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)家雕像設(shè)計(jì)  6.4 虛擬現(xiàn)實(shí)奏響前程雕像設(shè)計(jì)  6.5 虛擬現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)動的雕像設(shè)計(jì)第7章 X3D虛擬人運(yùn)動設(shè)計(jì)  7.1 虛擬人場景設(shè)計(jì)  7.2 虛擬人體經(jīng)絡(luò)和骨骼設(shè)計(jì)  7.3 虛擬人運(yùn)動設(shè)計(jì)第8章 X3D室內(nèi)場景造型設(shè)計(jì)  8.1 X3D餐廳場景造型開發(fā)設(shè)計(jì)  8.2 浴室場景造型開發(fā)設(shè)計(jì)  8.3 虛擬臥室場景開發(fā)設(shè)計(jì)  8.4 X3D客廳場景造型開發(fā)設(shè)計(jì)  8.5 辦公室場景造型開發(fā)設(shè)計(jì)  8.6 X3D會議室場景造型開發(fā)設(shè)計(jì)第9章 X3D影視多媒體動畫設(shè)計(jì)第10章 X3D游戲動畫設(shè)計(jì)第11章 X3D三維立體建筑場景設(shè)計(jì)第12章 X3D虛擬現(xiàn)實(shí)綜合實(shí)例開發(fā)與設(shè)計(jì)附錄 X3D節(jié)點(diǎn)參考文獻(xiàn)參考網(wǎng)站

章節(jié)摘錄

　　虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，并通過多種虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備使參與者沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中。在該環(huán)境中直接與虛擬現(xiàn)實(shí)場景中事物交互，瀏覽者在虛擬三維立體空間，根據(jù)需要“自主瀏覽”三維立體空間的事物，從而產(chǎn)生身臨其境的感受。使人在虛擬空間中得到與自然世界的同樣感受，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，真實(shí)感受視覺、聽覺、味覺、觸覺及智能感知所帶來的直觀而又自然的效果?！　√摂M現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視覺、聽覺、味覺、觸覺等感覺，使人作為參與者通過適當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)裝置，自然地對虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者在虛擬三維立體空間進(jìn)行位置移動時(shí)，計(jì)算機(jī)可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形（CG）技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)?！　”疚闹饕榻B了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢。對虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分類，包括：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模式；分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模式；桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模式以及純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模式。針對沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)動態(tài)交互感知設(shè)備，如三維立體眼鏡、三維立體鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)頭盔、數(shù)據(jù)衣及力反饋器等各種動態(tài)交互傳感器設(shè)備等?！　?.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為平臺，利用虛擬現(xiàn)實(shí)硬件、軟件資源，實(shí)現(xiàn)的一種極其復(fù)雜的人與計(jì)算機(jī)之間的交互和溝通過程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人類創(chuàng)建一個(gè)虛擬空間，并向參與者提供視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、導(dǎo)航漫游等身臨其境的感受，與虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的三維造型和場景進(jìn)行交互和感知，親身體驗(yàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)世界遨游的神秘、暢想、浩瀚感受?！　√摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在思想技術(shù)上有了質(zhì)的飛躍。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)大有一統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)三維立體設(shè)計(jì)趨勢，具有劃時(shí)代意義。

編輯推薦

　　十二年虛擬類項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)積累，展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)立體世界全貌?！　∮?jì)算機(jī)最前沿技術(shù)，把握未來網(wǎng)絡(luò)、多媒體及人工智能的關(guān)鍵技術(shù)，覆蓋過去和現(xiàn)實(shí)世界所有應(yīng)用領(lǐng)域?！　√摂M室內(nèi)外三維立體場景設(shè)計(jì)　　虛擬人運(yùn)動設(shè)計(jì)　　全景技術(shù)設(shè)計(jì)　　環(huán)幕影視多媒體設(shè)計(jì)　　三維立體動畫與游戲設(shè)計(jì)　　軍事模擬演練（訓(xùn)練）設(shè)計(jì)　　虛擬航天航空開發(fā)與設(shè)計(jì)　　虛擬立體動畫相冊設(shè)計(jì)　　虛擬數(shù)字校園開發(fā)與設(shè)計(jì)

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