中南财经政法大学课程教学大纲格式及说明.doc

中南财经政法大学课程教学大纲格式及说明虚拟现实技术教学大纲一、基本信息课程名称虚拟现实技术课程编号B英文名称Virtual Reality Technology课程类型通识总学时32课内学时32课外学时0实验学时0学分2先修课程无适用对象大学本科开课学院工程学院课程负责人喻晓和课程简介（200字左右）虚拟现实技术是一门崭新的计算机综合性技术课程，具有时代性、创新性、前沿性，它通过对现实环境的虚拟仿真，给人们提供了一个虚拟体验那些在现实环境中难以或无法体验的内容，因而广泛地应用于军事、电子商务、教学、医学、广告营销、体育健身以及其他几乎所有行业，特别是对于人们的创新研究、虚拟实验、远程教学等更是具有举足轻重的作用。该课程内容丰富，包括了虚拟现实中多种多样的常用硬件和软件；虚拟现实建模语言VRML、虚拟现实建模工具 3ds max，和Cult 3D等软件的应用，全景图技术、概念；虚拟现实引擎的应用与实战能力等。总体而言，课程体系庞大，理论严谨，内容案例众多，如果掌握了该新技术，对大学生毕业后的创新、创业、挑战自我具有深不可测的潜力。二、教学目标及任务虚拟现实技术是计算机新技术的热点发展方向之一。尤其是虚拟现实技术在社会生活方面的应用进展很快，从教学方面看，该技术属于计算机、传媒制作与其它自然科技和社会科学密切关联的学科。因而在大学本科阶段进行普及教学，可以很好地从概念上了解该技术的发展状况和应用特点，也有助于与其他学科的相互促进。虚拟现实技术的基本方法，也包括了当今计算机图形处理的最新研究成果，对大学非计算机专业的学生来说，可以开拓视野，了解多学科的基本内涵，可对抽象的原理进行模拟，建构可视化的学习方法。特别是学生通过对本课程的学习后，如果与其专业相互联系，在创新思维，创新能力方面会有一个大的飞跃。同时对该课程的学习不要求先导课程，只要学生能够自觉学习，肯定能够学好学通。由于虚拟现实技术在非计算机专业学生的知识构成中的重要性，为此我们要求学生在学习本课程时，应努力做到严肃认真、理论结合实验，强调基本概念的理解，并在课程结束时达到如下教学目标：1对虚拟现实的定义、概念、分类的意义能够很好的地了解。了解虚拟现实技术的应用过程和发展前景。2能较好地掌握虚拟现实系统的软件、硬件知识。3掌握一定的编程方法，了解三维作图的有关知识和方法。4了解什么是全景图技术、全景视频，观察和了解最新的全景技术的发展与应用。5基本掌握常用的虚拟现实的建模工具，3ds max 和 Cult 3d。6能较好地掌握虚拟现实引擎软件的编辑与应用，学会与本人专业的结合应用。三、学时分配以表格方式说明各章节的学时分配，表格如下： 教学课时分配周次教学内容教学形式及课时分配课时合计讲课实验实践321第一章22第二章23-4第三章 45-8第四章 89第五章 210-13第六章 814第七章 215第八章 216考查 2四、教学内容及教学要求第一章 虚拟现实概述教学目的：初步了解虚拟现实的定义，掌握虚拟现实的发展过程，及有关概念。主要内容：虚拟现实的应用范围和发展历史，分类，特征、应用和最新研究进展、发展方向。重点难点：虚拟现实的应用。本章参考文献 黄勇 略论虚拟体验 电子商务 2003年 NO 20 P50-52思考题：虚拟现实的定义、分类， 什么是AR、DVR、MR。第一节 虚拟现实的基本概念1虚拟现实的概念2虚拟现实的特征3. 虚拟现实系统的组成第二节 虚拟现实的分类1桌面虚拟现实系统2沉浸式虚拟现实系统3. 增强现实系统4.分布式虚拟现实系统第三节 虚拟现实的应用领域1. 航空航天领域2. 军事领域3. 文化、艺术、娱乐领域4. 教育培训5. 商务领域第四节 虚拟现实的发展1. 虚拟现实的发展历程2. 虚拟现实技术的发展趋势3. 国内外虚拟现实技术研究现状第五节 虚拟现实的Web 3D技术1. Web3D技术简介2. Web3D的核心技术及其特征3. Web3D的实现技术 第二章 虚拟现实系统的人机交互设备教学目的：了解虚拟现实的硬件有那些，相关的软件有那些。主要内容：虚拟现实的常用硬件设备介绍、 软件介绍。重点难点：立体显示设备与人机多种交互设备。本章参考文献 刘光然. 虚拟现实技术. 清华大学出版社，2012.思考题：什么是有源立体眼镜和无源立体眼镜，举例说明。第一节 立体显示设备1.固定式立体显示设备2.头盔显示器3.手持式立体显示设备4.全息投影显示设备第二节 跟踪定位设备1. 电磁波跟踪器2. 超声波跟踪器3. 光学跟踪器4. 其他类型跟踪器第三节 虚拟声音系统1. 固定式声音设备2. 耳机式声音设备3. 语音交互设备第四节 人机交互设备1. 三维空间跟踪球2. 数据手套3. 数据衣4. 触觉和力反馈设备5. 神经/肌肉交互设备6. 意念控制设备第三章 虚拟现实的关键技术教学目的：了解什么是虚物实化，实物虚化，掌握立体视觉的意义、实现方法。全息技术的特点，制作原理。三维建模技术的方法，什么是体感交互，什么是人机自然交互及有关概念。主要内容：立体显示技术与人机交互技术。重点难点：人机交互技术的基本原理。本章参考文献 淮永建. 虚拟场景中实时图形绘制关键技术研究. 思考题：什么是自然交互，什么是脑机接口，什么是多通道交互技术第一节 立体高清显示技术1. 立体视觉的形成原理2. 立体图像再造3. 其它新型立体显示技术第二节 三维建模技术1. 几何建模2. 物理建模3. 运动建模第三节 三维虚拟声音技术1. 三维虚拟声音的特征2. 头部相关传递函数3. 语音合成技术第四节 体感交互技术1. 体感技术分类2. 体感技术框架第五节 人机自然交互技术1. 手势识别技术2. 面部表情识别技术3. 眼动跟踪技术4. 力触觉交互技术5. 脑机接口技术6. 多模态融合、多通道的人机交互技术第4章 虚拟现实建模语言VRML教学目的：掌握VRML的编程方法。主要内容：VRML的组成要素、VRML的文件结构、空间计量。重点难点：基本造型和复杂造型。本章参考文献 草研年华播客：VRML的基本几何造型及空间变换，光照，空间效果，复杂造型. 思考题：VRML与HTML的区别。第一节 VRML的概述1. VRML建模语言的应用特征2. VRML 编辑器3. VRML文件浏览器第二节 初识VRML的文件1. VRML的通用语法结构2. VRML的基本概念3. VRML的计量单位和坐标系统第三节 VRML文件的主体内容1. VRML的节点2.常用的域第四节 VRML的空间造型1. 基本造型2. 空间变换3. 显示文本4. 复杂造型第五节 VRML的动态交互1. 动画设计2. 传感器交互3. 脚本应用4. 实例分析第五章 三维全景技术教学目的：掌握全景图的基本概念，制作方法。主要内容：全景图有几种类型，主要应用于那些方面，需要那些软件、硬件。重点难点：球形全景图和对象全景图。本章参考文献 伍春洪，杨扬，游福成. 三维全景图像生成技术思考题：球形全景图与全景视频的异同点。第一节 全景技术概述1. 全景技术的特点2. 全景技术的分类3. 全景技术的应用第二节 全景技术常用的硬件与软件1. 常用的硬件2. 常用软件第三节 全景图的制作1. 照片的采集2. 照片的后期制作第四节 全景视频简介1. 全景视频的应用2. 全景视频的制作第六章 虚拟现实建模工具 3ds max教学目的：掌握3D max的建模、材质、灯光、动画的制作方法。主要内容：3D max的常用修改器的应用、高级修改器的应用，动画的制作方法，材质的调制方法，渲染的基本方法和原理。重点难点：高级修改器的建模，材质的调制，动画的设置。本章参考文献 段海朋，关振华等. 3ds Max 2010完全学习手册.清华大学出版社，2010.思考题：什么是间接照明？第一节 3ds max 的基础知识1. 3D Studio Max的工作界面2.菜单、视图区、命令面板、快捷键3. 简单对象编辑应用第二节 二维图形与编辑1. 创建二维图形2. 二维图形的编辑3. 图形转三维模型第三节 三维建模1. 建模方法2. 常用修改器建模3. 高级修改器建模第四节 材质与贴图1. 材质与贴图编辑窗口2. 材质库的应用第五节 渲染基础第六节 动画制作1. 关键帧动画2. 动画控制器3. reacter 动画第七章 虚拟现实制作工具 Cult 3D教学目的：掌握Cult 3D的应用方法。主要内容：Cult 3D的组成部分、C3D的文件结构、添加交互性的技巧。重点难点：给3D max 动画文件添加交互功能。本章参考文献 尚东锋. Cult3D软件背景及典型应用. 思考题：试述Cult 3D的设计流程。第一节 Cult 3D 概述1. Cult 3D 技术特点与应用2. Cult3D的系统组成与设计流程3. Cult3D Exporter 输出器第二节 Cult 3D 设计器1. Cult3D界面2.子窗口功能简介第三节 Cult3D Viewer 演示器1. 在网络上发布Cult3D 作品2. Cult3D 作品应用于PPT第八章 VR-Platform 12基础教学目的：掌握VRP的应用方法。主要内容：VRP界面的组成要素、VRP的烘培、角色动画的设置。重点难点：烘培与角色动画、脚本语言。本章参考文献 郝梅. 烘焙技术在VRP中的应用. 思考题：VRP中的物理引擎的作用。第一节 VR-Platform 入门1. VRP12 新增功能2. VRP功能分类第二节 烘焙1. 3ds max模型烘焙2. 3ds max 的模型优化3. CompleteMap与LightingMap的区别4. 烘焙过程中的注意事项第三节 VRP的材质编辑1. 材质面板2. 常用材质的创建3. 材质库第四节 角色库的应用1. 角色库的调用2. 动作库3. 路径动画的创建第五节 脚本编辑1. 脚本编辑器2. 系统函数3. 触发函数与自定义函数五、实验、实践内容实验1 VRML 作图实验 学时数：4 目的要求：通过用VRML编程，体验编程作图方法。实验2 全景图制作 实验学时数：2目的要求：掌握方法，将教室进行拍照后制作全景图。实验3：3ds max 建模实验学时数：4 目的要求：掌握3ds max的建模方法。实验4：Cult 3d 实验学时数：2 目的要求：掌握Cult 3d应用方法。 实验5 VRP引擎的制作实验 学时数：3 目的要求：制作人物的运动效果实验六、考核方式及要求由于本课程具有新观点、新视角、新技术的特点，又是以普及教育为主的通识课程，需要更多的注重与学生其它专业的连接，因此在课程考试中，采用随堂小论文或读书报告方式。在评判学生的成绩时，参考学生平时上课时的表现，以及文章中对虚拟现实技术结合自身专业应用的理解，给予适当的评分。七、推荐教材及教学参考书虚拟现实技术 ，申蔚 编著，清华大学出版社，2009年8月。 虚拟现实技术，刘光然 编著，清华大学出版社，2011年1月X3D增强现实技术，张