虛擬仿真原理與應用（簡體書）

虛擬仿真是仿真技術發展的一個嶄新階段，在教育、醫療、機械、航空等領域得到了越來越廣泛的應用。本書比較系統全面地介紹了虛擬仿真技術，主要內容包括可視化仿真、動畫仿真、視景仿真、虛擬現實以及並行與分布式虛擬仿真的原理和關鍵技術；并介紹了虛擬仿真在製造業領域的應用實例，包括虛擬仿真應用平臺、復雜產品並行裝配仿真、虛擬機床裝配仿真、MOCVD熱流場仿真、GaInP薄膜生長仿真。 本書可以作為高等院校和科研院所從事有關專業的本科生和研究生的教材，也可供有關研究人員參考。

第一篇 虛擬仿真系統原理
第一章 仿真概述
1.1 系統、模型與仿真
1.1.1 系統
1.1.2 模型
1.1.3 仿真
1.2 系統仿真的發展歷史與應用
1.3 系統仿真的分類
1.4 仿真過程與建模方法
1.4.1 仿真過程
1.4.2 建模方法
第二章 可視化仿真
2.1 可視化技術
2.2 仿真可視化
2.3 可視化參考模型
2.3.1 基於可視分析的研究模型
2.3.2 可視化過程模型
2.3.3 基於可視可聽的擴展模型
2.4 可視化仿真支撐環境
2.4.1 硬件基礎
2.4.2 軟件平臺
2.5 可視化仿真關鍵技術
2.5.1 可視化工具研究
2.5.2 可視化過程研究
2.5.3 可視化應用研究
第三章 動畫仿真
3.1 動畫技術
3.2 動畫仿真
3.3 動畫生成技術
3.3.1 關鍵幀動畫
3.3.2 變形物體動畫
3.3.3 過程動畫
3.3.4 關節動畫與人體動畫
3.3.5 基於物理特徵的動畫
3.4 基於Maya的建模及動畫技術
3.4.1 Maya的建模部分
3.4.2 Maya的動畫技術
3.4.3 Maya的渲染技術
第四章 視景仿真
4.1 視景生成原理
4.1.1 三維圖形
4.1.2 圖形變換技術
4.1.3 視景三維建模技術
4.2 真實感圖形顯示技術
4.2.1 可見性判定和消隱技術
4.2.2 顏色模型
4.2.3 光照模型
4.2.4 紋理映射技術
4.3 實時視景繪制技術
4.3.1 層次細節顯示
4.3.2 實時消隱
4.3.3 實例技術
4.3.4 基於圖像的繪制
4.3.5 單元分割
4.4 三維圖形應用程序接口
4.4.1 OpenGL
4.4.2 Open Inventor
4.4.3 DirectX
4.4.4 VRML
第五章 虛擬現實
5.1 虛擬現實概述
5.1.1 虛擬現實的概念
5.1.2 虛擬現實的特點
5.1.3 虛擬現實系統的分類
5.1.4 虛擬現實的研究內容
5.1.5 虛擬現實的發展歷史與進展
5.2 虛擬現實接口設備
5.2.1 虛擬現實的人機交互
5.2.2 視覺顯示設備
5.2.3 聽覺顯示設備
5.2.4 位姿傳感器設備
5.2.5 力覺和觸覺顯示設備
5.3 虛擬現實系統組成
5.3.1 虛擬現實系統結構
5.3.2 虛擬現實系統的硬件組成
5.3.3 虛擬現實系統的軟件結構
5.4 增強現實
5.4.1 增強現實概述
5.4.2 增強現實的研究內容
第六章 並行與分布式虛擬仿真
6.1 並行虛擬仿真
6.1.1 並行仿真概述
6.1.2 並行虛擬仿真操作環境
6.1.3 虛擬仿真中的並行算法
6.2 分布式虛擬環境
6.2.1 分布式虛擬環境概述
6.2.2 分布式虛擬環境體系結構
6.2.3 分布式虛擬環境通用模型
6.2.4 分布式虛擬環境中的關鍵技術
6.3 分布式交互仿真
6.3.1 DIS
6.3.2 HLA
第二篇 虛擬仿真應用技術
第七章 虛擬仿真應用平臺
7.1 虛擬仿真應用平臺的軟硬件配置
7.1.1 平臺硬件組成
7.1.2 平臺軟件組成
7.2 虛擬仿真應用平臺的系統結構
7.3 虛擬仿真應用平臺的數據模型
7.4 虛擬仿真應用平臺中的多模式交互技術
7.4.1 產品裝配虛擬仿真腳本語言
7.4.2 三維鼠標交互
7.5 虛擬仿真應用平臺中的碰撞檢測
7.5.1 碰撞檢測的模型表達
7.5.2 碰撞檢測的查詢類型
7.5.3 根據虛擬仿真環境的特徵進行碰撞檢測
第八章 復雜產品並行裝配仿真
8.1 裝配仿真概述
8.2 裝配序列規劃算法分類
8.3并 行序列規劃
8.3.1 基於有向約束圖的裝配序列並行算法
8.3.2 基於二進制編碼的裝配序列並行優化算法
8.4 並行裝配仿真實例與結果分析
第九章 虛擬機床裝配仿真
9.1 虛擬機床裝配仿真系統結構
9.1.1 虛擬機床的裝配仿真環境
9.1.2 虛擬機床的裝配系統體系結構
9.2 虛擬機床的裝配仿真場景繪制
9.2.1 虛擬機床裝配仿真場景圖的結構
9.2.2 虛擬機床裝配仿真場景的接口開發
9.2.3 虛擬機床裝配仿真場景的優化
9.3 機床幾何建模
9.3.1 基於特徵造型CAD系統建模
9.3.2 幾何模型轉換模塊
9.4 基於虛擬機床裝配仿真中的碰撞檢測方法
9.5 基於V語言的虛擬機床裝配仿真
第十章 MOCVD熱流場仿真
10.1 MOCVD概況
10.2 MOCVD設備的組成
10.3 MOCVD的外延薄膜生長動力學
10.3.1 MOCVD沉積的基本過程
10.3.2 氣體的運輸過程
10.3.3 影響薄膜生長速度的因素
10.4 MOCVD反應室內氣體熱流場的數值模擬
10.4.1 數學模型的建立
10.4.2 網格劃分
10.4.3 邊界條件的確定
10.4.4 數值計算方法與流程
10.5 MOCVD反應室內氣體熱流場的可視化仿真
10.5.1 MOCVD反應室內氣體溫度場的可視化仿真
10.5.2 MOCVD反應室內氣體速度場的可視化仿真
10.5.3 仿真結果分析
第十一章 GaInP薄膜生長仿真
11.1 薄膜的生長過程
11.1.1 原子擴散過程
11.1.2 臨界島尺寸
11.1.3 島的大小分布
11.1.4 薄膜生長影響因素
11.2 薄膜生長的理論與方法
11.3 動力學蒙特卡羅仿真建模
11.4 GaInP薄膜生長的動力學蒙特卡羅仿真
11.4.1 KMC晶格空間
11.4.2 KMC事件
11.4.3 兩原子間的作用勢
11.4.4 GaInP薄膜生長的KMc仿真流程
11.5 GaInP薄膜生長的動力學蒙特卡羅並行仿真
11.5.1 數據分布方式
11.5.2 通信優化策略
11.5.3 KMC生長GaInP薄膜並行仿真算法
11.5.4 並行仿真性能
11.6 GaInP薄膜生長可視化仿真
11.6.1 二維GaInP薄膜生長的可視化仿真
11.6.2 三維GaInP薄膜生長的可視化仿真
11.6.3 仿真結果分析
參考文獻