《计算机仿真与虚拟现实》教学大纲

《计算机仿真与虚拟现实》课程教学大纲

课程代码：030742024

课程英文名称：ComputerSimulationAndVirtualReality

课程总学时：32讲课：28试验：4上机：（）

适用专业：电子信息科学与技术

大纲编写（修订）时间：2024

一、大纲运用说明

（-）课程的地位及教学目标

计算机仿真与虚拟现实技术是一门专业性较强的课程，课程内容主要是让学生了解计算机仿

真与虚拟现实技术的基本原理一驾驭嬉戏开发的软件工程原理,以及嬉戏中的图形学、人机交互、

网络等基本学问点和技术，让学生具备嬉戏开发的基本技能。

开设本课程的目标有：1）普及虚拟现实及仿真技术的原理；2）介绍VR开发的详细技术，

特殊是建模和编程的基本学问；3）为高校生在相关领域的就业，供应有针对性地培训，拓展其

就业空间。通过本课程的学习，学生能够虚拟仿真技术的基本理念，熟识开发的基本技巧和流程,

并具备从事该领域工作的基本技能。

（二）学问、实力及技能方面的基本要求

通过本课程的学习，使学生了解并理取虚拟现实的基本概念和术语、系统组成及应用领域,

了解虚拟现实的计算机体系结构、输入输出设备，以及有关的人的因素；结合上机试验，了解虚

拟现实的建模技术，驾驭应用系统开发的基本技能。

要求：

1.理解VR中的31特性；

2.了解VR中的输入、输出设备；

3.了解VR的建模方法；

4.了解YR的编程工具与方法；

5.了解VR的应用状况。

（三）实施说明

本课程涉及的学问和技术在社会上的实际需求越来越大，好用性强。

本课程在授课时应注意理论讲解与实例演示教学模式c上课时采纳多媒体教学方式，上课过

程中除了讲清基本理论和基本方法外，还应当在课堂上通过多媒体手段现场演示程序的执行及编

译器的运用。督促并采纳肯定的方法使学生在课外时间安装相关软件进行操作实践。

该大纲的实施过程中，应站在培育人才的整体高度上，老师传授的不仅仅是字问，更重要的

是如何获得学问。因此，在整个课程的教学过程中，老师应成为学生的导师，指导学生如何学习；

还应充当课堂探讨的组织者及引导者；扮演实践环节中应用软件项目开发的负责人。

（四）、对习题，试验，实践环节的要求

本课程由于涵盖内容较多，因此没有开设课内试验，因此更要求授课老师抓好学生课外自学

的程度与效果。

（五）、对先修课程的要求

面对对象程序设计C++、数据结构、计算机图形学

（六）对习题课、实践不节的要求

1.课后布置适量的作业，适时反馈作业问题。作业应当以小程序、小任务为主要形式，学

生必需独立按时完成作业，隹业的完成状况应作为评定课程成果的一部分。

2.老师应刚好检查学生的操作性作业。

（七）课程考核方式

1.考核方式：考查（可采纳在规定时间内统一上机完成指定题目的形式）

2.考核目标：重点考核学生的主要VR软件的操做实力。

3.成果构成：本课程的总成果主要由两部分组成：平常成果（包括作业状况、出勤状况、

小测验等）占20%,期末考试成果占80以

（八）参考书目

1.《虚拟现实系统》张茂军著.科学出版社.

2.《虚拟现实系统-接口、应用与设计》.WilliamR.Sherman,AlanB.Craig.电子

工业出版社.

3.《VisualC++深化误解》，孙鑫余安萍著，电子工业出版社

4.《计算机图形学》，唐泽圣，清华高校出版社

二、中文摘要

虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术，始终是信息领域探讨开发和应用的热点方

向之一。本课程立足于虚拟现实的“31”特性，从技术和应用两个方向全面系统地讲解并描述虚

拟现实的基础理论和实践技能，包括对虚拟现实最新硬件设备和高级软件技术的讲解，以及虚拟

现实传统应用和最新应用的介绍。

三、课程学时安排表

序号教学内容学时讲课试验上机

1VR系统简介22

2输入输出设备22

2.1VR中的输入设备1

2.2VR中的输出设备1

3VR的计算体系结构22

4VR建模1082

4.1几何建模4

4.2运动建模1

4.3物理建模，行为建模1

4.4模型管理2

5VR编程1082

5.1工具包和场景图1

5.2WorldToolKit1

5.3JAVA3D1

5.4OpenGl.利用三维图形库进行底层开发5

6VR中的“人的因素”22

7传统的VR应用22

8新型的VR应用22

合计3232

四、教学内容及基本要求

第1部分VR系统简介

总学时（单位：学时）：2讲课：2试验：0上机：0

详细内容：

1）虚拟现实的31特性

2）虚拟现实的发展简史

3）构成VR系统的五个典型组成部分

4）VR技术的分类

重点：

驾驭VR系统的五个典型组成部分。

第2部分输入输出设备

总学时（单位：学时）：2讲课：2试验：0上机：0

详细内容：

1）三维位置跟踪器：性能参数；机械、电磁、超声波、光学、混合惯性跟踪器

2）漫游和操纵接口:基于跟踪器的漫游/操纵接口；跟踪球；三维探针

3）手势接口

Q体感输入

5）图形显示设备

6）声音显示设备

7）触觉反馈

重点：

三维位置跟踪器的设计原理与应用范围。

图形显示设备的分类与应用。

难点：

体感输入的应用前景，立体图像的生程技术

笫3部分VR的计算体系结构

总学时（单位：学时）：2讲课：2试验：0上机：0

详细内容：

D绘制流水线

2）基于PC的图形体系纭构

3）基于工作站的体系结构

4）分布式VR体系结构：多流水线同步；联合定位绘制流水线；分布式虚拟环境

重点：

驾驭绘制流水线构成。

难点：

分布式虚拟环境设计。

第4部分VR建模

总学时（单位：学时）：10讲课：8试验：2上机：0

详细内容：

D几何建模

2）运动建模

3）物理建模

4）行为建模

5）模型管理

重点：

驾驭几何建模、运动建模、行为建模、模型管理技术沟成。

难点：

物理建模和模型管理技术。

第5部分VR编程

总学时（单位：学时）：10讲课：8试验：2上机：0

详细内容：

1）工具包和场景图

2）WorldToolKit:几何建模与外观；场景图；传感器和动作函数；网络开发

3）JAVA3D一一几何建模与外观；场景图；传感器和行为；网络开发

4）OpenGL利用三维图形库进行底层开发

重点：

驾驭工具包和场景图技术构成、Java3D、OpenGL编程。

难点：

基于OpenGL设计场景图及交互

第6部分VR中的“人的因素”

总学时（单位：学时）：2讲课：2试验：0上机：0

详细内容：

D探讨方法和专业术语

2）运用者表现探讨

3）VR健康和平安问题

4）VR与社会

重点：

驾驭探讨方法和专业术语。

难点：

VR与社会应用的结合。

第7部分传统的VR应用

总学时（单位：学时）：2讲课：2试验：0上机：0

详细内容：

DVR在医疗中的应用

2）VR在教化、艺术以及消遣中的应用

3）VR在军事中的应用

重点：

驾驭VR的应用范围。

难点：

VR的应用深度。

第8部分新型的VR应用

总学时（单位：学时）：2讲课：2试验：0上机：0

详细内容：

DVR在制造业中的应用

2）VR在机器人领域中其应用

3）信息可视化一一VR在油气勘探和完善管理中的应用；体数据的可视化

重点：

驾驭VR相关的信息可视化技术构成。

难点：