《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》教學大綱

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1、課程簡介 課程名稱 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 課程英文名 Virtual Reality Tech no logy 學 分 4 學 時 64 中文課程內(nèi) 容簡介 本課程進行初步、系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計思維和虛擬現(xiàn) 實開系統(tǒng)開發(fā)工具使用技能的訓練，培養(yǎng)正確的交互設(shè)計理念 和科學的工作方法。要對設(shè)計體系的初步認識，對設(shè)計過程的 感性認識和一般了解。循序漸進的人機交互設(shè)計理論體系和專 業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握初步的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)及技術(shù)概念和理論。 英文課程內(nèi) 容簡介 This course provides a preliminary, systematic training of the des

2、ign methods of visual reality system and the skills of the development tools of virtual reality system. The correct design ideas of in teract ion and scie ntific work ing methods will be developed. The preliminary knowledge of design system, the perceptual knowledge and the com mon knowledge of desi

3、g n system should be achieved. The system of design theory of human-computer interaction and professional basic knowledge should be learned step by step and preliminary knowledge, tech no logical con cept and theories of virtual reality system should be mastered. 任課教師簡 介 熊巍，博士/副教授，從事虛擬交互設(shè)計、 人機交互技

4、術(shù)、 自動控制設(shè)計等方面的研究，講授課程有《工程制圖》、《虛擬 現(xiàn)實技術(shù)》等。 《虛擬現(xiàn)實技術(shù) 》教學大綱 總學時： 64 理論課學時： 32 實驗課學時： 32 學分： 4 一、 課程的性質(zhì) 專業(yè)領(lǐng)域選修課 二、課程的目的與教學基本要求 虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種最為強大的人機交互技術(shù)， 一直是信息領(lǐng)域研究開發(fā)和應(yīng)用的熱 點方向之一。 本課程立足于虛擬現(xiàn)實的“ 3I ”特性， 從技術(shù)和應(yīng)用兩個方向全面系統(tǒng)地講述 虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)理論和實踐技能， 包括對虛擬現(xiàn)實最新硬件設(shè)備和高級軟件技術(shù)的講解， 以 及虛擬現(xiàn)實傳統(tǒng)應(yīng)用和最新應(yīng)用的介紹。 通過本課程的學習， 使學生了解并

5、掌握虛擬現(xiàn)實的基本概念和術(shù)語、 系統(tǒng)組成及應(yīng)用領(lǐng) 域，了解虛擬現(xiàn)實的計算機體系結(jié)構(gòu)、 輸入輸出設(shè)備， 以及有關(guān)的人的因素； 結(jié)合上機實驗， 了解虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)，掌握應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本技能。 要求： 1. 理解VR中的31特性； 2. 了解VR中的輸入、輸出設(shè)備; 3. 了解VR的建模方法； 4?了解VR的編程工具與方法； 5. 了解VR的應(yīng)用情況。 三、課程適用專業(yè) 工業(yè)設(shè)計專業(yè)理科生源的學生。 四、課程的教學內(nèi)容、要求與學時分配 第 1 部分 VR 系統(tǒng)簡介( 4 學時) 具體內(nèi)容： 1) 虛擬現(xiàn)實的 3I 特性 2) 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展簡史 3) 構(gòu)成VR系統(tǒng)的五

6、個典型組成部分 4) VR技術(shù)的分類 重 點： 掌握VR系統(tǒng)的五個典型組成部分。 第 2 部分 輸入輸出設(shè)備( 2 學時) 具體內(nèi)容： 1) 三維位置跟蹤器：性能參數(shù)；機械、電磁、超聲波、光學、混合慣性跟蹤器 2) 漫游和操縱接口：基于跟蹤器的漫游／操縱接口；跟蹤球；三維探針 3) 手勢接口 4) 體感輸入 5) 圖形顯示設(shè)備 6) 聲音顯示設(shè)備 7) 觸覺反饋 重 點： 三維位置跟蹤器的設(shè)計原理與應(yīng)用范圍。 圖形顯示設(shè)備的分類與應(yīng)用。 難 點： 體感輸入的應(yīng)用前景，立體圖像的生程技術(shù) 第 3 部分 VR 的計算體系結(jié)構(gòu)( 2 學時) 具體內(nèi)容： 1) 繪制流水

7、線 2) 基于 PC 的圖形體系結(jié)構(gòu) 3) 基于工作站的體系結(jié)構(gòu) 4) 分布式 VR 體系結(jié)構(gòu)：多流水線同步；聯(lián)合定位繪制流水線；分布式虛擬環(huán)境 重 點： 掌握繪制流水線構(gòu)成。 難 點： 分布式虛擬環(huán)境設(shè)計。 第 4 部分 VR 建模( 4 學時) 具體內(nèi)容： 1) 幾何建模 2) 運動建模 3) 物理建模 4) 行為建模 5) 模型管理 重 點： 掌握幾何建模、運動建模、行為建模、模型管理技術(shù)構(gòu)成。 難 點： 物理建模和模型管理技術(shù)。 第 5 部分 VR 編程( 14 學時) 具體內(nèi)容： 1) 工具包和場景圖 2) EON幾何建模與外觀；場景圖；傳感器

8、和動作函數(shù)；網(wǎng)絡(luò)開發(fā) 3) JAVA 3D——幾何建模與外觀；場景圖；傳感器和行為；網(wǎng)絡(luò)開發(fā) 4) OpenGL 利用三維圖形庫進行底層開發(fā) 重點： 掌握工具包和場景圖技術(shù)構(gòu)成、 Java3D、OpenGL編程。 難點： 基于OpenGL設(shè)計場景圖及交互 第 6 部分 VR 中的“人的因素” ( 2 學時) 具體內(nèi)容： 1) 研究方法和專業(yè)術(shù)語 2) 使用者表現(xiàn)研究 3) VR健康和安全問題 4) VR 與社會 重 點： 掌握研究方法和專業(yè)術(shù)語。 難 點： VR與社會應(yīng)用的結(jié)合。 第 7 部分 傳統(tǒng)的 VR 應(yīng)用( 2 學時) 具體內(nèi)容： 1) VR在醫(yī)療中的應(yīng)用

9、 2) VR在教育、藝術(shù)以及娛樂中的應(yīng)用 3) VR在軍事中的應(yīng)用 重 點： 掌握VR的應(yīng)用范圍。 難 點： VR的應(yīng)用深度。 第8部分新型的VR應(yīng)用(2學時) 具體內(nèi)容： 1) VR 在制造業(yè)中的應(yīng)用 2) VR在機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用 3) 信息可視化一一VR在油氣勘探和完善管理中的應(yīng)用；體數(shù)據(jù)的可視化 重 點： 掌握VR相關(guān)的信息可視化技術(shù)構(gòu)成。 難 點： VR與具體行業(yè)的結(jié)合。 五、 教材和主要參考資料 教材： Grigore C.Burdea. 虛擬現(xiàn)實技術(shù) . 第二版 . 電子工業(yè)出版社 . 2005 主要參考書： [1] 張茂軍著 . 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) . 科學出版社 . 2001 [2] William R. Sherman, Alan B. Craig. 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)——接口、應(yīng)用與設(shè)計 . 電子 工業(yè)出版社 . 2004 六、 課程考核方式 平時成績及課程設(shè)計各占 50%。