刚体实时动态仿真基础PDF电子书下载

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第1章 导论 1

1.1 虚拟现实特征 1

1.2 虚拟现实引擎 2

1.2.1 VR引擎的PC体系结构 2

1.2.2 典型的VR引擎 4

1.3 渲染引擎 6

1.3.1 渲染流水线 6

1.3.2 图形流水线瓶颈及优化 9

1.4 物理引擎 10

1.4.1 物理引擎简介 10

1.4.2 PhysX物理引擎 11

1.5 实时动态仿真架构 12

1.6 章节安排 14

本章小结 15

第2章 实时动态仿真的因素 16

2.1 渲染引擎和物理引擎的接口 17

2.2 物体的移动 19

2.3 碰撞检测 20

2.4 凸体碰撞时间的计算 21

2.5 碰撞求解 22

本章小结 23

第3章 实时动态仿真建模技术 24

3.1 三维建模 24

3.1.1 三维建模基础知识 24

3.1.2 三维建模方法 26

3.2 模型的运动 31

3.2.1 平移 31

3.2.2 旋转 32

3.3 物理建模 37

3.3.1 碰撞检测算法 37

3.3.2 接触力模型 45

本章小结 46

第4章 物体层次分割与相交性计算 47

4.1 包围盒模型 48

4.1.1 轴向包围盒 49

4.1.2 方向包围盒 49

4.1.3 包围球 52

4.1.4 凸包 53

4.2 包围盒相交性 56

4.2.1 计算四方体间相交性 56

4.2.2 计算球体间相交性 59

4.2.3 计算四方体-球体相交性 60

4.3 连续包围盒相交性 60

4.3.1 连续球体间相交性 60

4.3.2 连续四方体间相交性 61

本章小结 62

第5章 粒子系统 63

5.1 粒子动力学 63

5.2 基本交互作用力 66

5.2.1 重力 67

5.2.2 黏性阻力 67

5.2.3 阻尼弹簧 67

5.2.4 依赖于空间的作用力 68

5.3 粒子间碰撞检测 71

5.4 粒子间碰撞响应 73

5.4.1 计算单一碰撞的冲力 74

5.4.2 计算多个同时碰撞的冲力 79

本章小结 83

第6章 刚体动态仿真 84

6.1 刚体动力学 84

6.2 基本相互作用力 90

6.2.1 重力 90

6.2.2 黏性阻力 90

6.2.3 阻尼弹簧 91

6.3 刚体碰撞检测概述 91

6.4 凸体之间的碰撞检测 93

6.5 计算凸体间最近点的GJK算法 93

6.6 刚体间的碰撞响应 98

6.6.1 计算单一碰撞的冲力 99

6.6.2 计算多个同时碰撞的冲力 108

6.6.3 计算单一接触的接触力 112

6.6.4 计算多个接触的接触力 118

本章小结 121

第7章 铰接式刚体系统 122

7.1 铰接式刚体动力学 122

7.2 单铰链系统 127

7.2.1 球形铰链 128

7.2.2 万向节 129

7.2.3 旋转铰链 130

7.2.4 圆柱铰链 132

7.2.5 棱柱铰链 133

7.2.6 刚性铰链 134

7.3 多铰链系统 134

7.4 碰撞检测 137

7.5 碰撞响应 138

7.5.1 计算单个或多个外部碰撞的冲力 139

7.5.2 计算单个或多个外部接触的接触力 140

本章小结 141

第8章 虚拟现实开发引擎Unity 3D 142

8.1 Unity 3D简介 142

8.2 Unity 3D开发架构 145

8.2.1 软件安装 146

8.2.2 Unity 3D编辑器 149

8.2.3 资源导入 156

8.2.4 创建工程和游戏场景 158

8.3 渲染引擎 160

8.3.1 Unity 3D中的自定义Shader 161

8.3.2 相关编程接口介绍 162

8.3.3 图形管线基本原理介绍 164

8.3.4 渲染管线 167

8.4 PhysX物理引擎 168

8.4.1 刚体 168

8.4.2 碰撞体 169

8.4.3 角色控制器 171

8.4.4 关节 171

8.5 C＃语言简介 174

8.5.1 概述 174

8.5.2 C＃语言的编译和运行环境 175

8.6 Unity 3D案例实解 175

本章小结 179

第9章 实用的三维几何结构 180

9.1 简介 180

9.2 点在线上的投影 180

9.3 点在面上的投影 181

9.4 线段与面相交 181

9.5 直线与线段之间最接近的点 182

9.6 从碰撞或接触法线向量计算碰撞或接触局部坐标系 183

9.7 将叉积表示为矩阵-向量乘法 184

9.8 位置和方向插值 184

第10章 四元数 186

10.1 简介 186

10.2 四元数基本运算 186

10.2.1 加法 186

10.2.2 点积 186

10.2.3 乘法 187

10.2.4 共轭 187

10.2.5 模 188

10.2.6 逆 188

10.3 单位四元数 188

10.3.1 使用单位四元数的旋转矩阵表示法 189

10.3.2 使用单位四元数的优势 190

参考文献 192

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