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第1章　绪论1

1.1　计算机图形学的简单回顾1

1.1.1　计算机图形学的发展简史1

1.1.2　计算机图形学的广泛应用2

1.1.3　交互式图形学4

1.2　虚拟现实技术6

1.2.1　虚拟现实技术的主要特征6

1.2.2　虚拟现实系统的体系结构7

1.2.3　蓬勃发展的虚拟现实技术8

1.3　C＋＋面向对象基础9

1.3.1　C＋＋概述9

1.3.2　类和对象10

1.3.3　构造函数与析构函数11

1.3.4　继承与派生13

1.3.5　继承在软件开发中的重要意义18

1.4　Windows编程规范18

1.5　动画技术19

1.6　小结20

第2章　Open Inventor基础知识21

2.1　OpenGL简介21

2.1.1　什么是OpenGL21

2.1.2　OpenGL状态机23

2.1.3　OpenGL应用示例23

2.2　Open Inventor的概念和框架25

2.2.1　什么是Open Inventor25

2.2.2　Open Inventor的主要结构28

2.2.3　Open Inventor的扩展模块29

2.2.4　用于JAVA的Open Inventor32

2.3　Open Inventor与OpenGL之间的关系33

2.4　Open Inventor与VRML之间的关系35

2.4.1　VRML简介35

2.4.2　创建VRML文件的常用方法36

2.4.3　一个简单的VRML场景36

2.5　基于Open Inventor的Amira40

2.5.1　Amira产品概述40

2.5.2　Amira的应用领域41

2.5.3　Amira的二次开发模块41

2.6　小结42

第3章　Open Inventor与视窗系统43

3.1　Windows环境下Open Inventor基本程序结构43

3.1.1　Open Inventor在Windows环境中的安装方法43

3.1.2　Windows环境下对Open Inventor的设置48

3.1.3　Open Inventor在Windows下的扩展53

3.1.4　使用IVF程序向导58

3.2　Unix/Linux环境下Open Inventor编程简介60

3.2.1　在Linux环境中Open Inventor的安装方法60

3.2.2　Linux系统中Open Inventor编程环境的设置63

3.2.3　显示一个立方体65

3.3　其他版本下Open Inventor的安装与设置70

3.3.1　SGI公司Open Inventor的安装与设置70

3.3.2　SIM公司Coin3D的安装与设置70

3.3.3　在VC中使用Coin3D库72

3.4　Open Inventor软件开发包的获得76

3.4.1　从SGI的开源社区下载76

3.4.2　SIM公司的Coin3d的下载76

3.4.3　TGS公司Open Inventor的获得77

3.5　小结78

第4章　基本概念及定义79

4.1　Open Inventor中的命名规则79

4.1.1　字符与数据79

4.1.2　类和函数的命名80

4.1.3　用于场景的基本类型80

4.1.4　场景图中的图例81

4.2　场景和场景数据库82

4.2.1　场景数据库83

4.2.2　节点概述86

4.2.3　节点的类型89

4.3　群组节点93

4.3.1　创建群组93

4.3.2　对群组成员的操作94

4.3.3　分隔符节点101

4.3.4　SoGroup的其他子类106

4.4　节点的共享实例112

4.5　节点中的域116

4.5.1　域的初始值116

4.5.2　域的作用118

4.5.3　单值域变量值的设置和获取119

4.5.4　多值域变量值的设置和获取122

4.5.5　域的忽略标志127

4.5.6　节点的覆盖标志128

4.6　路径130

4.6.1　路径的作用130

4.6.2　创建路径131

4.7　节点的引用计数和节点的删除131

4.7.1　引用计数值的计算132

4.7.2　使用节点的引用计数值来删除节点133

4.7.3　引用计数值为0的节点135

4.7.4　节点的引用和删除用法小结136

4.8　小结137

第5章　形状节点与视图变换138

5.1　简单形状节点和复杂形状节点138

5.1.1　基本形状节点138

5.1.2　复杂形状节点139

5.2　二维文字146

5.2.1　二维文字概述147

5.2.2　使用二维文字148

5.3　三维文字150

5.3.1　SoText3节点的域变量151

5.3.2　三维文字的轮廓151

5.3.3　使用三维文字152

5.4　属性节点158

5.4.1　材质节点160

5.4.2　绘制类型节点161

5.4.3　光照模型节点162

5.4.4　全局环境光节点165

5.4.5　形状提示节点169

5.4.6　复杂度节点174

5.4.7　度量单位节点176

5.5　造型变换177

5.5.1　照相技术与三维物体的显示178

5.5.2　窗口区和视图区181

5.5.3　图形裁剪181

5.5.4　变换节点182

5.6　视图变换和投影变换188

5.6.1　相机节点类188

5.6.2　在相机节点上执行渲染动作189

5.6.3　相机节点类中的子类193

5.6.4　视口变换195

5.6.5　变换的诊断197

5.6.6　相机的综合应用198

5.7　节点绑定201

5.7.1　材质绑定节点201

5.7.2　法矢绑定206

5.7.3　自动生成法矢207

5.8　小结207

第6章　颜色和光照208

6.1　计算机中的颜色209

6.1.1　彩色的形成原理与基本概念209

6.1.2　常用颜色模型210

6.2　光照模型212

6.2.1　光照概述213

6.2.2　Phong光照模型216

6.3　Open Inventor中的光照节点218

6.3.1　点光源220

6.3.2　平行光221

6.3.3　聚光灯222

6.3.4　使用多重光照223

6.3.5　使用纹理和光照225

6.3.6　雾效果226

6.4　小结227

第7章　纹理映射228

7.1　纹理概述229

7.1.1　纹理映射的概念229

7.1.2　纹理映射中使用的节点232

7.1.3　纹理的映射方式235

7.1.4　存取纹理图片238

7.2　纹理控制241

7.2.1　SoTexture2节点241

7.2.2　给定纹理坐标243

7.3　使用纹理246

7.3.1　使用默认的纹理映射246

7.3.2　使用纹理坐标函数250

7.4　使用三维纹理253

7.5　小结255

第8章　曲线与曲面256

8.1　预备知识257

8.1.1　曲线曲面的参数表示257

8.1.2　曲线中的基本概念258

8.1.3　插值、拟合和光顺260

8.1.4　贝济埃曲线262

8.1.5　B样条曲线263

8.2　非均匀有理B样条曲线中各概念间的关系264

8.2.1　与NURBS相关的类264

8.2.2　曲线的控制顶点、结点矢量和阶265

8.2.3　曲线的连续性266

8.2.4　基函数的作用267

8.2.5　结点序列268

8.2.6　有理曲线270

8.2.7　NURBS关系小结270

8.3　NURBS曲线的应用270

8.3.1　B样条曲线271

8.3.2　过端点的均匀B样条曲线273

8.4　NURBS曲面274

8.4.1　贝济埃曲面275

8.4.2　NURBS曲面的裁剪277

8.5　NURBS面和曲线的综合应用280

8.6　小结285

第9章　存取三维场景数据286

9.1　三维图形数据文件格式简介286

9.1.1　Wavefront模型简介286

9.1.2　3DS文件格式288

9.1.3　各种三维数据模型的相互转换300

9.2　Open Inventor的文件格式300

9.2.1　文件类型301

9.2.2　文件头302

9.3　场景图的存储303

9.3.1　输出整个场景图303

9.3.2　输出节点303

9.3.3　输出域变量值303

9.3.4　输出忽略标志305

9.3.5　输出域连接306

9.3.6　输出全局域306

9.3.7　输出引擎307

9.3.8　输出路径307

9.3.9　输出节点的共享实例311

9.3.10　输出节点工具箱312

9.3.11　文件的保存类型314

9.3.12　包含其他文件315

9.4　读取Open Inventor文件316

9.4.1　将数据文件读入场景数据库316

9.4.2　读入节点和引擎317

9.4.3　读入未知的节点或引擎318

9.4.4　节点的备用表示318

9.4.5　将数据文件作为字符串而读入319

9.5　对VRML的扩展322

9.6　小结325

第10章　场景遍历326

10.1　概述326

10.1.1　常用的遍历动作326

10.1.2　基本步骤327

10.1.3　执行动作328

10.2　渲染遍历329

10.2.1　不同类型节点的执行方式329

10.2.2　透明物体的渲染质量333

10.2.3　反走样336

10.2.4　输出场景图338

10.2.5　渲染缓冲347

10.2.6　渲染剔除349

10.3　计算包围盒351

10.3.1　函数与方法351

10.3.2　创建实例352

10.3.3　使用包围盒352

10.4　累积变换矩阵353

10.4.1　创建实例353

10.4.2　使用累积变换矩阵354

10.4.3　综合应用355

10.5　输出文件356

10.5.1　文件写操作356

10.5.2　输出VRML文件357

10.6　搜索节点362

10.6.1　使用方法362

10.6.2　搜索节点的应用363

10.7　拾取物体364

10.7.1　拾取的方式364

10.7.2　基本步骤365

10.7.3　拾取处理368

10.7.4　细节度369

10.7.5　拾取的综合应用370

10.8　响应程序374

10.8.1　基本步骤374

10.8.2　响应函数的作用374

10.8.3　为图元添加响应函数375

10.8.4　响应函数的应用376

10.9　小结378

第11章　事件和选择379

11.1　概述379

11.1.1　事件处理过程379

11.1.2　Windows中的Inventor事件380

11.2　事件处理机制384

11.2.1　事件的自动处理385

11.2.2　不同节点对事件的响应方式385

11.2.3　事件处理者390

11.3　事件响应机制391

11.4　事件覆盖机制394

11.5　选择反馈396

11.5.1　管理选择列表397

11.5.2　加亮选中物体401

11.5.3　高光线的设置402

11.5.4　自定义高光线403

11.5.5　选择改变时的处理403

11.5.6　设置过滤响应函数407

11.6　在Inventor程序中使用OpenGL412

11.6.1　在Inventor场景渲染中使用OpenGL412

11.6.2　使用SoCallback节点413

11.7　小结417

第12章　传感器和引擎418

12.1　概述418

12.1.1　传感器简介418

12.1.2　引擎简介420

12.1.3　传感器和引擎的关系421

12.2　延迟队列传感器422

12.2.1　数据传感器的分类422

12.2.2　数据传感器的用法423

12.2.3　域传感器425

12.2.4　使用激发器427

12.2.5　单触发传感器429

12.2.6　空闲传感器431

12.3　定时器队列传感器432

12.3.1　一般使用步骤432

12.3.2　警报传感器433

12.3.3　定时器传感器437

12.4　域连接440

12.4.1　多重连接441

12.4.2　域转换442

12.4.3　引用计数442

12.4.4　禁用域连接443

12.4.5　更新域变量443

12.4.6　全局域443

12.5　用于动画的引擎445

12.5.1　耗时引擎446

12.5.2　单触发引擎446

12.5.3　计时器引擎447

12.5.4　用于动画的节点450

12.6　其他常用的引擎454

12.6.1　闸引擎454

12.6.2　算术类引擎454

12.7　小结459

第13章　节点工具箱和组件库460

13.1　节点工具箱460

13.1.1　隐藏子节点461

13.1.2　节点工具箱的目录462

13.1.3　选择和设置节点部分465

13.1.4　使用宏获得部分467

13.1.5　指向节点部分的路径470

13.1.6　使用节点部分列表472

13.1.7　使用分隔符工具箱472

13.1.8　使用具有编辑器的节点工具箱472

13.2　组件库475

13.2.1　渲染区477

13.2.2　Windows组件479

13.2.3　回传程序数据481

13.2.4　观察器484

13.2.5　设置观察器中的场景图485

13.3　使用三维剪贴板488

13.4　使用窗口管理组件489

13.5　小结491

第14章　拖拽器和操纵器492

14.1　概述492

14.1.1　拖拽器492

14.1.2　操纵器495

14.2　简单拖拽器496

14.2.1　将简单拖拽器连接到域496

14.2.2　使用响应函数498

14.3　操纵器500

14.3.1　操纵器的用法500

14.3.2　节点替换法501

14.4　自定义拖拽器502

14.4.1　拖拽器的部分502

14.4.2　修改拖拽器的部分503

14.4.3　改变部分的默认几何形状504

14.5　小结507

第15章　TGS对Open Inventor的拓展508

15.1　用于Java的扩展模块509

15.1.1　Java模块扩展包510

15.1.2　包括的主要模块511

15.1.3　一个示例512

15.2　MeshViz扩展模块516

15.2.1　MeshViz中的属性类516

15.2.2　MeshViz中的可视化类518

15.2.3　管理场景数据库519

15.2.4　GraphMaster组件521

15.3　VolumeViz扩展模块523

15.3.1　VolumeViz的使用524

15.3.2　读写数据文件526

15.4　HardCopy扩展模块529

15.4.1　使用SoVectorizeAction529

15.4.2　输出PostScript文件530

15.5　TerrainViz扩展模块532

15.5.1　高程管理器533

15.5.2　未定义孔洞数据的管理534

15.6　小结535

附录A　Open Inventor中的OpenGL状态变量536

附录B　术语表539

参考文献544