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第一部分 基础1

第1章 基本概念3

1.1 牛顿运动定律3

1.2 单位和度量4

1.3 坐标系6

1.4 向量7

1.5 微分和积分7

1.6 质量、质心和转动惯量8

1.7 牛顿第二运动定律17

1.8 惯性张量21

1.9 相对论时间26

第2章 运动学30

2.1 速度和加速度31

2.2 恒定加速度33

2.3 非恒定加速度35

2.4 2D粒子运动学36

2.5 3D粒子运动学39

2.5.1 x分量40

2.5.2 y分量41

2.5.3 z分量42

2.5.4 向量42

2.5.5 击中目标42

2.6 运动粒子爆炸47

2.7 刚体运动学53

2.8 局部坐标轴54

2.9 角速度和角加速度54

第3章 力61

3.1 力61

3.2 力场62

3.3 摩擦力63

3.4 流体动力阻力64

3.5 压力65

3.6 浮力66

3.7 弹簧和阻尼器68

3.8 力和力矩69

3.9 总结71

第4章 动理学72

4.1 2D粒子动理学73

4.2 3D粒子动理学78

4.2.1 x分量79

4.2.2 y分量80

4.2.3 z分量81

4.2.4 大炮修订版81

4.3 刚体动理学84

第5章 碰撞88

5.1 冲量-动量原理89

5.2 碰撞90

5.3 线性冲量和角冲量95

5.4 摩擦力98

第6章 抛体101

6.1 简单轨迹102

6.2 阻力106

6.3 马格努斯效应113

6.4 质量变化118

第二部分 刚体动力学119

第7章 实时仿真121

7.1 对运动方程进行积分121

7.2 欧拉方法123

7.3 更好的方法129

7.4 总结134

第8章 粒子135

8.1 简单粒子建模139

8.1.1 积分器141

8.1.2 渲染141

8.2 基本仿真器142

8.3 实现外部力144

8.4 实现碰撞146

8.4.1 粒子撞击地面146

8.4.2 粒子和障碍物之间的碰撞152

8.5 调节156

第9章 2D刚体仿真器158

9.1 模型159

9.1.1 转换坐标165

9.1.2 积分器166

9.1.3 渲染168

9.2 基本仿真器168

9.3 调节171

第10章 实现碰撞响应173

10.1 线性碰撞响应174

10.2 角度因素180

第11章 3D刚体仿真中的转动193

11.1 旋转矩阵194

11.2 四元数197

11.3 3D仿真中的四元数204

第12章 3D刚体仿真207

12.1 建模207

12.2 积分211

12.3 飞行控制214

第13章 连接物体219

13.1 弹簧和阻尼器220

13.2 连接粒子221

13.3 连接刚体227

第14章 物理引擎241

14.1 创建你自己的物理引擎241

14.1.1 物理模型243

14.1.2 模拟对象管理器244

14.1.3 碰撞检测245

14.1.4 碰撞响应246

14.1.5 力效应器247

14.1.6 数值积分248

第三部分 物理模型249

第15章 飞机251

15.1 几何结构252

15.2 升力和阻力254

15.3 其他的力259

15.4 控制260

15.5 建模261

第16章 船舶275

16.1 稳定性和沉没276

16.1.1 稳定性277

16.1.2 沉没278

16.2 船舶运动280

16.2.1 起伏280

16.2.2 侧倾281

16.2.3 俯仰281

16.2.4 相关运动281

16.3 阻力和推进281

16.3.1 通用阻力281

16.3.2 推进286

16.4 机动性287

第17章 汽车和气垫船290

17.1 汽车290

17.1.1 阻力290

17.1.2 功率291

17.1.3 刹车距离292

17.1.4 控制方向292

17.2 气垫船295

17.2.1 气垫船如何工作295

17.2.2 阻力297

17.2.3 转向299

第18章 枪支和爆炸301

18.1 弹丸运动301

18.2 瞄准302

18.2.1 归零准星304

18.2.2 呼吸和身体位置306

18.3 后坐力和碰撞308

18.4 爆炸308

18.4.1 粒子爆炸309

18.4.2 多边形爆炸312

第19章 运动315

19.1 高尔夫挥杆建模316

19.2 台球324

19.2.1 实现326

19.2.2 执行初始化328

19.2.3 步入仿真331

19.2.4 计算力333

19.2.5 处理碰撞338

第四部分 数码物理学347

第20章 触摸屏349

20.1 触摸屏类型349

20.1.1 电阻式349

20.1.2 电容式349

20.1.3 红外和光学成像350

20.1.4 奇特的：色散信号和表面声波350

20.2 物理入门350

20.2.1 电阻式触摸屏350

20.2.2 电容式触摸屏354

20.3 示例程序355

20.4 其他注意事项356

20.4.1 触觉反馈356

20.4.2 游戏中的触摸屏建模357

20.4.3 与鼠标输入的差异357

20.4.4 自定义手势358

第21章 加速度计359

21.1 加速度理论360

21.1.1 加速度计361

21.1.2 通用加速度计技术规范362

21.1.3 数据裁剪363

21.2 感应方向364

21.3 感应倾斜365

21.3.1 用倾斜来控制一个动画精灵365

21.3.2 两个自由度366

第22章 从这里到那里的游戏372

22.1 基于地理的游戏372

22.1.1 地理藏宝和反向地理藏宝372

22.1.2 混合现实373

22.1.3 街头游戏373

22.2 现在什么时候了373

22.3 地点、地点、地点377

22.3.1 距离377

22.3.2 大圆航向379

22.3.3 恒向线380

第23章 压力传感器和称重传感器383

23.1 在压强之下383

23.2 粉碎按钮385

23.3 气压计390

第24章 3D显示393

24.1 双目视线393

24.2 立体感基本概念395

24.3 显示的类型399

24.3.1 补充色立体399

24.3.2 线偏振和圆偏振400

24.3.3 液晶等离子402

24.3.4 裸眼立体效果403

24.3.5 高级技术405

24.4 编程方面的考虑406

24.4.1 主动立体化406

24.4.2 被动立体化409

第25章 光学追踪410

25.1 传感器和SDK411

25.1.1 Kinect411

25.1.2 OpenCV412

25.2 数值微分413

第26章 声音416

26.1 声音是什么？416

26.2 声波的特点和行为419

26.2.1 谐波420

26.2.2 叠加421

26.2.3 音速422

26.2.4 衰减423

26.2.5 反射424

26.2.6 多普勒效应425

26.3 3D音效426

26.3.1 如何感受到3D音效426

26.3.2 一个简单的例子428

附录A 向量运算431

附录B 矩阵运算440

附录C 四元数运算448

参考文献459