《虚拟现实技术》课程教学大纲

虚拟现实技术课程教学大纲VirtualRealityTechnologyCourseTeachingProgram学时数32其中实验学时0课外学时0学分数2适用专业计算机科学与技术

一、课程性质、任务与目的虚拟现实技术（简称VR）,又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术，一直是信息领域研究开发和应用的热点方向之一本课程立足于虚拟现实的特性，从技术和应用两个方向全面系统地讲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本门课的主要任务与目的是，学习建模能力，VRM1定义了类型丰富的几何、编组、定位等节点，建模能力较强；真实感及渲染能力，通过提供丰富的渲染相关节点，可以很精细地实现光照、着色、纹理贴图、三维立体声源；观察及交互手段，传感器类型丰富，可以感知用户交互，视点可以控制对三维世界的观察方式及动画控制

二、教学基本要求（-）动态环境建模技术学习（-）实时三维图形生成技术学习（H）立体显示和传感器技术学习

（四）虚拟现实技应用系统开发工具学习（ShoUt3D的使用、Java3D的使用、3DMax的使用、ShOCkWave3D的使用）

三、课程的教学内容、重点和难点第一章虚拟现实技术概述

一、虚拟现实的基本概念

（一）虚拟现实的定义

（二）虚拟现实的本质特征（H）虚拟现实系统的组成

二、虚拟现实系统的分类

（一）桌面虚拟现实系统

（二）沉浸式虚拟现实系统（H）增强虚拟现实系统

（四）分布式虚拟现实系统

三、虚拟现实的发展和现状

（一）虚拟现实的发展历程（-）国外虚拟现实技术的研究现状（H）国内虚拟现实技术的研究现状

（四）虚拟现实技术的发展趋势

四、虚拟现实技术的主要应用领域

（一）军事领域

（二）医疗领域（H）教育领域

（四）文化艺术领域

（五）制造业

（六）商业重点虚拟现实系统交互技术研究难点分布式虚拟现实系统开发第二章虚拟现实系统的硬件设备

一、视觉感知设备概述（-）人类视觉模型备

二、听觉感知设备概述

（二）视觉感知设（-）人类听觉模型触觉和力反馈设备

（二）听觉感知设备

三、（-）触觉和力反馈模型

（二）触觉反馈设备位置跟踪设备

（三）力反馈设备

四、（-）位置跟踪设备概述

（二）机械式位置跟踪设备

（三）电磁式位置跟踪设备

（四）超声波位置跟踪设备

（五）光学式位置跟踪设备

（六）惯性位置跟备

五、虚拟现实的计算设备踪设备

（七）混合位置跟踪设备

（八）常见的三维位置跟踪设（-）高性能个人计算机

（二）高性能图形工作站

（三）高度并行的计算机

（四）分布式网络计算机重点:不同虚拟现实系统硬件设备的了解难点位置跟踪设备的使用第三章虚拟现实的建模技术

一、对象虚拟

（一）几何建模

（二）图像建模

（三）图像与几何相结合的建模方法

（四）三维对象的视觉外观

二、物理建模

（一）分形技术

（二）粒子系统（H）碰撞一响应建模

三、运动建模

（一）对象位置

（二）对象层次（II）虚拟摄像机

（四）行人的运动建模技术

四、行为建模

（一）基于Agent的行为建模

（二）其他行为建模方法

五、声音建模（-）虚拟声音建模

（二）虚拟声音传播和再现重点:图像与几何相结合的建模方法难点对象建模技术的掌第四章虚拟现实的技术Web3D

一、Web3D技术概述（-）Web3D技术的发展

（二）Web3D技术的特点

（三）Web3D发展方向及应用前景

二、三维全景技术

（一）全景技术概述

（二）全景技术常用设备

（三）全景作品的制作

三、CUlt3D技术

（一）CUIt3D技术概述

（二）Cult3D窗口介绍

（三）CUIt3D制作流程

（四）CUIt3D应用实例

四、基于Web的其他技术

（一）Java3D

（二）Viewpoint

（三）Atmosphere

（四）Shout3D

（五）ShockWaveSD重点Web3D软件的应用难点三维全景作品的制作第五章三维建模工具3dsMax

一、三维建模工具简介二3dsMax的基础知识

（一）3dsMax的操作界面

（二）三维标准基本几何体简介（H）变换物体

（四）操作视图

（五）三维坐标系统的概念

（六）选择物体的方法

（七）使用组

（八）克隆物体

（九）三个常用工具

三、修改三维几何体

（一）修改器介绍（-）常用对象空间修改器（H）“编辑网格”修改器

四、样条曲线建模方法

（一）创建样条曲线（-）样条曲线的可视化（H）样条曲线的插值

（四）样条曲线的基本修改方法

（五）常用对象空间修改器

（六）样条曲线的放样

（七）放样物体的编辑

五、材质与贴图

（一）材质与贴图的概念

（二）材质和贴图的类型（H）材质编辑器的使用

（四）标准材质的设置

六、灯光与摄影机

（一）灯光简介

（二）灯光的基本参数（H）摄影机简介

七、生成动画

（一）生成动画的基本流程

（二）小球滚动动画实例

八、综合实例

（一）演播大厅的制作

（二）相机模型的制隹重点3dsMax软件生成动画的基本流程难点3dsMax软件的熟练应用第六章虚拟现实开发平台EON

一、虚拟现实系统开发平台概述（-）虚拟现实系统开发平台的基本功能虚拟现（-）虚拟现实系统开发平台的发展趋势（H）常见的虚拟现实系统开发平台

二、实开发平台EON概述

（一）EoN技术简介（-）EON产品（S）EoN技术在国内外的研究与应用

三、认识EONStudio

（一）安装EONStUdio

（二）EoNRaPtor的安装与使用（S）EoNSmdiO操作界面

四、EON的节点和元件

（一）节点

（二）元件

五、创建EoN应用程序

（一）EoN坐标系统

（二）导入3D物体（H）交互程序开发

（四）发布交互程序

六、EON与其他软件的整合

（一）EOnX属性设置（~）EoN通信接口（E）EON文件嵌入PPT

（四）EoN和网页文件的通信重点EoN交互程序的开发难点EON与其他软件的整合第七章虚拟现实系统综合实例

一、室内漫游交互系统（-）虚拟漫游系统说明

（二）EON漫游系统的开发

二、机器虚拟拆装训练系统（-）虚拟拆装训练系统说明

（二）素材准备

（三）交互功能开发

（四）打包发布重点机器虚拟拆装训练系统交互功能的开发难点EoN漫游系统的开发

四、课程各教学环节要求

（一）教与学模式建立《虚拟现实技术》的电子教案和多媒体课件或积件，以任务驱动为主线，采用多媒体演播教学、讲授、自主学习、协作学习、小组讨论、上机实验等多种教与学模式

（二）实验教学本课程教学强调学生实践能力的培养，通过实验，要求学生达到•掌握运用3dsMax和Java3D等工具进行虚拟现实系统设计的基本原理、基本方法、以及设计制作技巧•通过实验，培养和提高学生的自主学习能力和实际应用能力、提高学生运用3dsMax和Java3D等工具进行虚拟现实系统设计的综合运用能力•培养和提高学生分析问题和解决问题的能力■每人独立设计制作1至2虚拟现实系统设计的作品（H）考核要求考核采用实验成绩与期末考核相结合方式，其中实验成绩占30%,期末考核占70%,期末考核按指定的要求在规定时间内完成一个完整的作品，总评成绩及格者获2个学分

五、学时分配作业题量备注教学内容各教学环节学时分配讲讨论习题课其它小计章节主要内容授实验外第一章虚拟现实技术概述222虚拟现实系统的硬件第一早2设备4第二早4虚拟现实的建模技术2第四章2虚拟现实的Web3D技术三维建模工具3ds4第五章4Max虚拟现实开发平台2第八早2EON4虚拟现实系统综合实第七章4例合计3232

六、课程与其它课程的联系通过本课程的学习，使学生了解并掌握虚拟现实的基本概念和术语、系统组成及应用领域；掌握构造、交互和控制虚拟现实系统的基本方法，培养根据给定的主题或项目建立虚拟环境的能力本课程以计算机应用基础、美术等课程为基础，同时本课程又是以二维动画制作、三维动画制作以及其他数字媒体制作技术课程为基础的

七、教材与教学参考书

（一）教材刘光然.《虚拟现实技术》.北京清华大学出版社，2011年

（二）教学参考书[11钟玉琢，沈洪.《多媒体计算机与虚拟现实技术》.北京清华出版社，2009年[21申蔚.《虚拟现实技术》.北京清华出版社，2009年。