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1　虚拟现实技术概论1

1.1　虚拟现实技术的基本概念1

1.1.1　虚拟现实技术的发展概述1

1.1.2　虚拟现实技术的定义2

1.1.3　虚拟现实技术的组成2

1.1.4　虚拟现实技术的基本特征3

1.2　虚拟现实技术的分类3

1.3　虚拟现实技术的主要应用领域5

1.3.1　军事应用6

1.3.2　城市仿真7

1.3.3　教育与培训8

1.3.4　工业应用9

1.3.5　医学应用10

1.3.6　科学计算可视化10

1.3.7　艺术与娱乐11

1.4　虚拟现实技术的国内外发展状况11

1.4.1　美国的研究现状11

1.4.2　欧盟的研究现状12

1.4.3 日本的研究现状12

1.4.4　我国的研究现状13

习题113

2　虚拟现实交互设备14

2.1　视觉显示系统14

2.1.1　立体成像原理14

2.1.2　头盔显示器（Head Mounted Display,HMD）15

2.1.3　双目全方位显示器（BOOM）17

2.1.4　CRT终端-液晶光闸眼镜17

2.1.5　大屏幕投影-液晶光闸眼镜18

2.2　三维声音系统18

2.3　虚拟物体操作设备19

2.3.1　数据手套（Data Glove）19

2.3.2　力矩球（Space Ball）20

2.3.3　操纵杆20

2.3.4　触觉反馈装置21

2.3.5　力觉反馈装置21

2.4　运动捕捉系统22

2.4.1　机械式运动捕捉22

2.4.2　声学式运动捕捉22

2.4.3　电磁式运动捕捉22

2.4.4　光学式运动捕捉23

2.4.5　数据衣23

2.5　快速建模设备24

2.6　三维跟踪设备25

2.6.1　3-D电磁跟踪器25

2.6.2　超声波跟踪器26

2.6.3　光学跟踪器27

习题227

3　OpenGL简介28

3.1 OpenGL概述28

3.2 OpenGL基本功能28

3.3 OpenGL语法规则29

3.4 OpenGL状态机制29

3.5 OpenGL相关函数库30

3.6 GLUT工具介绍30

3.7　创建OpenGL程序31

3.7.1　创建OpenGL控制台应用程序31

3.7.2　创建MFC环境下OpenGL单文档应用程序35

习题338

4　绘制几何物体39

4.1　图形显示控制命令39

4.1.1　清空窗口39

4.1.2　指定颜色40

4.1.3　强制绘图完成40

4.1.4　消隐41

4.1.5　构造图形41

4.2　绘制点、线和多边形42

4.2.1　点、线和多边形的定义42

4.2.2　点的绘制43

4.2.3　线的绘制44

4.2.4　多边形的绘制46

4.3　绘制规则三维物体函数50

4.4　顶点数组51

4.5　法线向量52

习题453

5　坐标变换54

5.1　坐标变换的基本概念54

5.1.1　概述54

5.1.2　矩阵操作54

5.2　视图变换和模型变换56

5.2.1　模型变换56

5.2.2　平移变换56

5.2.3　旋转变换57

5.2.4　缩放变换57

5.2.5　模型变换实例57

5.2.6　视图变换58

5.3　投影变换62

5.3.1　透视投影62

5.3.2　正交投影63

5.4　视口变换63

5.5　附加裁剪面64

5.6　矩阵堆栈65

习题570

6　颜色72

6.1　颜色感知72

6.1.1　人眼色彩判断72

6.1.2　计算机中颜色生成72

6.2　指定颜色模式73

6.2.1　RGBA模式73

6.2.2　颜色索引模式74

6.3　指定着色模式74

习题677

7　光照与材质78

7.1　光照基本知识78

7.1.1　OpenGL中的光照组成78

7.1.2　材质颜色78

7.1.3　光线与材质的RGB值79

7.1.4　光照处理步骤79

7.2　创建光源86

7.3　选择光照模型88

7.3.1　全局环境光89

7.3.2　视点的远近89

7.3.3　双面光照89

7.3.4　分离镜面颜色89

7.3.5　激活光照90

7.4　定义材质属性90

7.4.1　物体的散射和环境光反射91

7.4.2　镜面反射91

7.4.3　辐射光91

7.4.4　改变材质应用实例91

7.4.5　颜色材料模式93

7.5　光照计算93

习题795

8　显示列表96

8.1　显示列表使用范例96

8.2　显示列表的创建和执行97

8.2.1　显示列表的创建97

8.2.2　执行显示列表98

8.3　执行多显示列表98

8.4　管理显示列表的状态变量99

习题8101

9　位图和图像102

9.1　位图和字体102

9.1.1　当前光栅位置102

9.1.2　绘制位图102

9.1.3　选择位图颜色104

9.1.4　字符集和字体使用104

9.2　图像108

9.3　图像存储、变换和映射操作109

9.3.1　设置像素存储模式109

9.3.2　像素传递操作109

9.3.3　像素映射操作110

9.3.4　图像的放大、缩小或翻转111

习题9113

10　纹理映射114

10.1　纹理映射的基本步骤114

10.2　纹理数据的获取117

10.2.1　直接创建法118

10.2.2　读取外部文件118

10.3　指定纹理118

10.3.1　指定二维纹理118

10.3.2　指定一维纹理119

10.4　纹理映射119

10.4.1　纹理滤波119

10.4.2　重复和截取纹理119

10.4.3　纹理映射方式120

10.5　纹理对象121

10.5.1　命名纹理对象121

10.5.2　创建和使用纹理对象121

10.5.3　清除纹理对象122

10.6　人工分配纹理坐标122

10.7　自动生成纹理坐标122

习题10127

11　外部三维模型的读取与绘制128

11.1　3DS模型的读取与绘制128

11.1.1 3DS文件格式简介128

11.1.2 3DS编辑程序块131

11.1.3 3DS关键帧块135

11.2 3DS文件输入程序介绍136

11.2.1　程序说明136

11.2.2　理论基础136

11.2.3　编程步骤137

11.3　转换3DS模型为OpenGL源文件179

11.3.1 3DS模型转换179

11.3.2　转换模型的读取与显示179

习题11179

12 OpenGL综合应用实例——三维场景的建立和漫游180

12.1　应用实例简介180

12.2　编程思想180

12.3　关键技术181

12.3.1　读入BMP纹理数据及透明纹理的实现181

12.3.2 3DS模型的导入183

12.3.3　地形的生成185

12.3.4　摄像机参数的定义186

12.3.5　场景的初始化186

12.3.6　键盘交互方式187

12.3.7　场景的绘制和漫游实现189

习题12190

参考文献191