Александр Скуснов

www.sweethome3d.com/ru

У вас же есть свойство position.
Position реально перемещает камеру (зрителя) к объекту. fieldOfView это если вы держите у глаз бинокль и меняете объектив с другим углом обзора. Эффекты похожие. Что вам нужно - решите сами. Например, в зале камера, которая не ездит, а только меняет угол обзора, конечно, возникает ощущение наезда на объект.
Отличие будет во время поворота камеры, т.к. ось поворота находится в точке position.

Берём комнату. Открыта форточка, внизу - радиатор. Решить диф. уравнения конвекции и теплопередачи и изобразить цветом температуру. Я представляю, как из форточки падает водопад холодного воздуха на радиатор. А с потолка тёплый воздух устремляется наружу через форточку.

Джим Адамс. DirectX: продвинутая анимация.
Книга старая, но много принципов рассмотрено.

www.sweethome3d.com/ru

Часто используется:
левая кн. мыши - поворот по y (вертикальная ось),
правая - поворот по x (наклоны),
колесо - зумминг (угол обзора камеры. Обычно 90 гр.)
клавиатура: W - движение вперёд, X - назад;
A - влево, D - вправо (движения перпендикулярно взгляду)
(писал по памяти)

Нейросеть учит персонажа ходить.
В x-файлах (DirectX) персонажи уже записаны с анимацией. Пример.

1) SCADA Genesis64
2) MatLab с 3D редактором и анимацией

Обычно программирование 3D это DirectX (или фреймворк Unity3D)

Берёте икосаэдр и делаете тесселяцию: вместо одного треугольника будет 4 (при этом все новые и старые вершины продолжают быть вписанными в одну сферу, т.е. имеют одинаковый радиус-вектор). Разбиение продолжается несколько раз. В книге Франка Луны DirectX 12 приведён пример геосферы.

Очки можете вырезать из картонки и вставить туда смартфон. Правда, лучше купить (можно ту же картонку), т.к. ещё будут линзы для лучшего просмотра.
Про программы посмотрите курс от Microsoft Virtual Academy на Channel 9.

update:
Писал про виртуальную реальность, а не про дополненную. Но в курсе про это тоже упоминается.

По-моему, для этого используется stencil buffer (трафарет).

Статьи про shadow mapping и алгоритмы от NVIDIA

SCADA. Напр., Genesis-64.

Если про DirectX, то с самих основ неинтересно, т.к. версии меняются очень быстро. Из самых последних это 9 (и то, за какой-то месяц, сейчас не помню), 10, 11, 12.
Вы должны знать C++, COM-объекты (интерфейсы), язык шейдеров (раньше был ассемблер, теперь похож на C: HLSL, опять же, версии растут как грибы во время дождя), приложения DXUtil (почти все примеры даются на этой библиотеке, к тому же у неё версия тоже меняется).
Так что сначала определяйтесь с версией (от этого зависит версия Windows), а потом ищете книги. Кстати, как с английским? Т.к. большинство книг на английском.

Я хочу смоделировать человеческий мозг в 3d среде

Это неинтересно. Человеческие нейроны одинаковы, а человек придумал много функций активаций, на основании которых искусственные сети решают реальные проблемы. При этом для отображения придумана плоская модель.

Есть пакет PhysX, там обработка твёрдых тел, тканей и жидкостей.

Берёте C++ и подключаете библиотеку DirectX (или OpenGL). Для меня это началось с воспроизведения виртуальной реальности (SCADA - мониторинг технологических процессов под управлением контроллеров), когда я увидел, что существующие программы либо выдают плоскую схему (естественно, с анимацией), либо изометрию, которую нельзя повернуть. В настоящее время имеются также примеры ("Трон") 3D для Умного Дома. Кстати, телевидение тоже работает в этом направлении - стереоизображения.