虚拟现实技术教学大纲

山东体育学院教育技术学专业《虚拟现实与体育仿真》课程教学大纲一、课程基本信息（一）课程编号：1307441110；（二）课程性质：必修课；（三）课程总共54学时和3学分；（四）课程简介：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“3I”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。推荐教材《虚拟现实技术》，刘光然等。二、课程的教育目标通过本课程的学习，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，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；结合上机实验，了解虚拟现实的建模技术，掌握应用系统开发的基本技能。三、教学安排与学时分配学期章节教学内容理论课讲授学时实验课学时实践课讲授学时小计第五学期一VR系统简介4二输入设备：跟踪器、漫游和手势接口4三输出设备：图形、三维声音和触觉显示设备4四VR的计算体系结构4五VR建模4六VR编程4七VR中的“人的因素”4八传统的VR应用4九VRML编程12合计54四、讲授内容第一部分理论讲授内容第一章VR系统概述【教学要求】1.掌握VR系统的五个典型组成部分2.掌握3I特性3.了解虚拟现实技术的发展历史4.了解虚拟现实技术的发展趋势第一节虚拟现实技术概述3I特性；虚拟现实发展历史；虚拟现实技术分类第二节虚拟现实技术组成部分输入设备；输出设备；生成设备；虚拟演播室第三节虚拟现实技术的应用与未来虚拟现实技术的应用；虚拟现实技术的未来第二章VR输入设备【教学要求】1.掌握VR的输入设备有哪些2.掌握三维位置跟踪器的原理3.掌握漫游和操纵接口第一节输入设备跟踪器惯性跟踪器；机械跟踪器；三维扫描仪；红外跟踪器第二节漫游和操纵接口跟踪球；三维探针；体感游戏手柄第三章VR输出设备【教学要求】1.了解VR的输出设备有哪些？2.掌握图形显示设备3.掌握声音显示设备4.掌握立体成像原理第一节VR的输出设备三维显示器；全息影像；立体现实技术；图形显示设备的分类第二节VR输出接口声音显示设备；三维声场；触觉反馈第四章VR的计算机体系结构【教学要求】1.重点掌握绘制流水线构成。2.难点分布式虚拟环境设计。第一节VR的计算机体系结构绘制流水线；基于PC的图形体系结构；基于工作站的体系结构第二节分布式VR体系结构多流水线同步；联合定位绘制流水线，分布式虚拟环境第五章VR建模【教学要求】1.掌握几何建模2.掌握运动建模3．掌握行为建模4.掌握模型管理技术构成5.掌握物理建模第一节VR物理建模三维重建；画家算法；逐渐消隐第二节VR几何建模3MAX；MAYA；WEB3D第三节VR行为建模粒子系统；分形技术第六章VR编程【教学要求】1.掌握VR开发工具包2.掌握VRWorldToolKit工具集3.掌握JAVA3D使用原理第一节VR开发软件几何建模与外观；场景图；传感器和动作函数第二节VR开发工具包传感器和行为；网络开发第三节全景技术鱼眼相机；全景地图；全景镜头第七章VR中人的因素【教学要求】1.掌握VR专业术语2.掌握VR使用者表现3.掌握VR健康和社会安全问题第一节VR中人的因素VR表现；VR使用；VR与社会第八章传统的VR应用【教学要求】1.了解VR的应用领域2.掌握VR在教育中的应用要求第一节VR在医疗中的应用虚拟手术；信息可视化第二节VR在教育中的应用虚拟游戏；三维重建；立体现实；虚拟博物馆第九章VRML编程【教学要求】1.重点：掌握VRML编程语法和技巧2.难点：动画和交互的设计第一节造型群节点；编组节点；视点；锚点第二节环境设计背景光源；点光源；虚拟声音第三节动画效果和交互事件；路由；传感器；插补器第四节VRML实例编程五、考核要求闭卷标准考试，平时成绩包括作业、考勤和课堂表现，占30%，期末试卷成绩占70%。六、实施大纲的措施与要求1.本课程涉及的知识和技术有很强的实用性和前沿性，需要不断补充新的知识。2.本课程在授课时应注重理论讲解与实例演示教学模式。上课时采用多媒体教学方式，上课过程中除了讲清基本理论和基本方法外，还应该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使用。七、主要参考文献1.陈怀友.《虚拟现实技术》.北京，清华大学出版社.2012年。2.刘光然.《虚拟现实技术》.北京，清华大学出版社.2011年。3.张菁.《虚拟现实技术及应用》.北京，清华大学出版社.2011年。