三維虛擬仿真大綱

1、三維虛擬仿真課程教學(xué)大綱課程編號：（暫可不寫）課程名稱：三維虛擬仿真總學(xué)時數(shù)和學(xué)分：本課程計劃 144學(xué)時，8學(xué)分實驗或上機學(xué)時：108學(xué)時先修及后續(xù)課程要求：先修課程：3ds max基礎(chǔ)：要求學(xué)生了解3ds max各個功能模塊和 基本制作流程。掌握常用工具及簡單模型的制作方法、掌握基礎(chǔ)燈光、 材質(zhì)的調(diào)節(jié)方法。圖形圖像處理PS要求掌握常用工具的使用方法，把握 圖層、蒙版、圖層樣式以及圖層疊加方式的作用和意義，熟練掌握調(diào) 色工具及濾鏡的使用，深入理解通道的作用。后續(xù)課程：工作室實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計（說明部分）.課程性質(zhì)三維虛擬仿真是利用計算機圖形學(xué)技術(shù)，在計算機中對真實的客 觀世界進行逼真的模擬再現(xiàn)。

2、通過利用傳感器技術(shù)等輔助技術(shù)手段， 讓用戶在虛擬空間中有身臨其境之感，能與虛擬世界的對象進行相互 作用且得到自然的反饋，并讓人產(chǎn)生構(gòu)想。本課程通過3ds max軟件強大的三維圖像技術(shù)制作出逼真的虛擬空間環(huán)境， 再通過VR呼臺 加入交互功能，從而形成一種超現(xiàn)實的虛擬體驗。 本課程主要解決如何生成具有真實感的虛擬空間，通過 3ds max的建模工具創(chuàng)建場景 模型，通過材質(zhì)貼圖以及燈光的綜合應(yīng)用模擬自然世界的真實質(zhì)感及 光影效果，再通過渲染設(shè)置調(diào)節(jié)出最終效果。 最后使用貼圖烘焙的方 式將最終渲染效果轉(zhuǎn)為貼圖貼回場景，并導(dǎo)入到VRP中進行交互式制 作。本課程是一門綜合性學(xué)科，與其相關(guān)的學(xué)科種類繁多，如

3、計算機 視覺、數(shù)字圖像處理、模式識別、人工智能、計算機網(wǎng)絡(luò)、科學(xué)計算 可視化、輸入輸出設(shè)備、人機交互、自動化控制、生理學(xué)、心理學(xué)等， 其與虛擬現(xiàn)實都有十分緊密的聯(lián)系。本課程重點在于如何在計算機中 生成虛擬環(huán)境并通過VR呼臺將其轉(zhuǎn)化為具有交互功能的空間環(huán)境。 其中需要大量的實踐決定了本課程主要以技法為主，并兼顧理論的學(xué)習(xí)。能制作出完整、真實的交互式虛擬場景是本課程的最終教學(xué)目的。.教學(xué)目標(biāo)及意義本門課教學(xué)目標(biāo)在于使學(xué)生在熟練地掌握 3ds max軟件的 基礎(chǔ)之上系統(tǒng)的學(xué)習(xí)VR汽互式平臺軟件。在熟練掌握模型創(chuàng)建、材 質(zhì)貼圖的賦予、燈光布光方案及調(diào)節(jié)方法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建出具有沉浸 感與交互性的虛擬現(xiàn)實

4、作品。借助本系強大的工作室電腦硬件及所購 的20節(jié)點VR瞰件可以進行大型場景的虛擬現(xiàn)實作品表現(xiàn)。使學(xué)生 在校園里就能擁有公司級別的制作條件，為優(yōu)秀作品的制作提供了先 決條件，并使學(xué)生在實戰(zhàn)訓(xùn)練中提高其市場競爭力，為進軍這一新興 行業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。.教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求一、場景模型的創(chuàng)建。（50學(xué)時）二維曲線建模方式的學(xué)習(xí)。）多邊形模型的創(chuàng)建方法。）場景的布局及層管理器的使用。）如何控制多邊形面數(shù)，并優(yōu)化場景。實例講解：.場景布局及大小比例關(guān)系的調(diào)整。.路燈及道具的制作。.主體建筑的創(chuàng)建。.場景優(yōu)化與整合。教學(xué)要求：本課程的教學(xué)是整個課程的基礎(chǔ)部分， 虛擬場景的視 覺效果何真實性極大地影響著沉浸

5、感的強弱， 優(yōu)秀的模型對于后期的 材質(zhì)燈光以及交互式平臺的制作都有極強的幫助，因此，本課程作為基礎(chǔ)部分，需通過大量的實踐聯(lián)系是學(xué)生能夠熟練使用各種建模工具 對場景模型進行創(chuàng)建，注重細節(jié)的表現(xiàn)與整體布局的把握。 能對場景 進行合理的管理，為后面的流程做好準(zhǔn)備。材質(zhì)燈光部分（60課時）1）材質(zhì)編輯器及常用材質(zhì)類型的把握。2）常見物體材質(zhì)的參數(shù)調(diào)節(jié)。3）貼圖類型的掌握與使用。UV斕輯器的使用。4）貼圖繪制的制作。5）燈光的參數(shù)調(diào)節(jié)及常見布光方案的解決方法。Vray渲染器及燈光材質(zhì)的制作。實例講解：金屬、水、玻璃等常見材質(zhì)的調(diào)節(jié)。UV展開及UV斕輯器的使用，演示貼圖展開后將 UV導(dǎo)入 PS進行繪制并在

6、繪制完成后重新貼回模型。凹凸貼圖及透明貼圖的使用。面片樹的制作。三點布光法的使用。體積光及投影類型的調(diào)節(jié)。教學(xué)要求：本課程是整個課程的核心部分，虛擬場景真實感能否 體現(xiàn)很大程度上取決于光照及質(zhì)感的制作。優(yōu)秀的光照及材質(zhì)效果的 制作能夠在視覺效果上取得極強的真實感。 本課程的學(xué)習(xí)不僅僅是對 軟件的熟悉及參數(shù)命令的掌握，更為重要的是對色彩，光影關(guān)系及美 學(xué)知識的理解與貫徹。因此，本課程的學(xué)習(xí)需要學(xué)生在熟練掌握命令 與參數(shù)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)之上，更多的將所學(xué)習(xí)的美學(xué)知識融會貫通到制作 中來。動畫、渲染器及VRP的學(xué)習(xí)(工作室實訓(xùn)34課時)攝像機動畫及動力學(xué)動畫的制作。Vray渲染器及其材質(zhì)、燈光的編輯方法。

7、貼圖烘焙的制作。VRP中對烘焙模型處理及最終文件的制作教學(xué)要求：要求學(xué)生掌握常用動力學(xué)動畫及攝像機動畫的制作方 法，并能熟練使用Vray渲染器進行材質(zhì)、燈光及貼圖烘焙輸出設(shè)置。學(xué)習(xí)VR瞰件的使用，能正確將烘焙模型導(dǎo)入，并能通過編輯生成正 確文件，使場景具有良好的交互性及沉浸感。.教學(xué)重點、難點建模方式的掌握及靈活應(yīng)用。材質(zhì)類型的使用及常用材質(zhì)類型的調(diào)節(jié)方法。貼圖與材質(zhì)的關(guān)系及貼圖類型的使用。UV愉輯器的正確使用。貼圖的繪制與通道的使用。燈光與材質(zhì)的配合，特殊材質(zhì)的調(diào)節(jié)。燈光特效的使用與布光方案的解決。對Vray渲染器、材質(zhì)及燈光的熟練掌握。渲染面板的正確設(shè)置，掌握如何在時間與質(zhì)量之間平衡。貼圖

8、烘焙類型的正確選擇與路徑的制定。導(dǎo)入VRP后對模型的調(diào)節(jié)與動畫的制作。最終文件生成要點的把握。.教學(xué)方法與手段本課程以上機實踐為主，配合課堂教學(xué)的內(nèi)容和進度進行。課程采用理論與實驗相結(jié)合的方式，在理論上講授相關(guān)的知識及要求，并通過實戰(zhàn)訓(xùn)練使學(xué)生更好的掌握所學(xué)內(nèi)容。本課鼓勵學(xué)生發(fā)揮學(xué)習(xí)自主性，在實驗課上鼓勵學(xué)生 在做好課實驗的基本上進一步去制作及學(xué)習(xí)其它的相應(yīng)內(nèi)容本課鼓勵學(xué)生相互之間進行學(xué)習(xí)、交流。學(xué)生之間的 交流能更好的提升雙方的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。6.教材及主要參考書3ds max燈光 材質(zhì) 貼圖 渲染 李娜 李卓 中國青年出版社，2018年 出版。3ds max與虛擬現(xiàn)實.九州星火傳媒.

9、電子工業(yè)出版社.2006.5年出版。模塊一 3dsMax建模準(zhǔn)則一、教學(xué)要求.掌握模型的創(chuàng)建與簡模的制作。.掌握模型的簡化與拓撲結(jié)構(gòu)的分布。.能夠制作布線合理的簡模。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：建模方式的學(xué)習(xí)知識要點：.掌握二維曲線建模方式。.掌握多邊形建模方式。.掌握二維曲線與多邊形建模各自的特點以及結(jié)合使用方法。.模型的簡化與拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)整。.通過練習(xí)熟練掌握兩種建模方式。第二節(jié)：場景模型的創(chuàng)建知識要點：.掌握場景的布局與比例關(guān)系的變化。.掌握層管理器的使用與管理。.掌握小道具與主體模型的制作要求.模型細節(jié)與整體關(guān)系的把握。.大型復(fù)雜場景的實踐訓(xùn)練。三、重點、難點提示和教學(xué)手段教學(xué)重點：.二維建模

10、方式的應(yīng)用范圍。.多邊形建模中點、邊、面編輯手法的掌握。.對模型中多余的點、邊以及錯面的處理方式的掌握。.拓撲結(jié)構(gòu)的正確理解與簡模的制作要求。教學(xué)難點：.學(xué)生對建模方式的靈活掌握。.如何降低模型所占資源，制作出滿足后期流程中的簡模。.大型場景的管理。教學(xué)手段.通過啟發(fā)、引導(dǎo)、組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)的形式，充分發(fā)揮每位學(xué)生 的主體性和創(chuàng)造性。.培養(yǎng)學(xué)生的觀察意識，注意物體的構(gòu)造的細節(jié)。.學(xué)法引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和相互學(xué)習(xí)能力。.自主學(xué)習(xí)（收集相關(guān)素材制作課件書寫調(diào)查報告等）、合作學(xué)習(xí)、 實踐活動、范圖展示、學(xué)生欣賞、討論、課堂組織形式：開放式、討論、師生互動、學(xué)生活動、學(xué)生自評、互評。四、思考與練

11、習(xí)本章學(xué)時數(shù)（50學(xué)時）模塊二材質(zhì)、燈光表現(xiàn)一、教學(xué)要求1.掌握材質(zhì)編輯器的使用方法與材質(zhì)類型。2,掌握明暗器及材質(zhì)漫反射、高光、光澤度等基本參數(shù)的調(diào)節(jié) 方法。3,掌握常見材質(zhì)類型的調(diào)節(jié)方法。.掌握UV愉輯器的使用方法，并能正確展開 UV.能夠在PS中進行正確的貼圖繪制，并能將繪制完成的貼圖 貼回場景模型。.掌握燈光的創(chuàng)建與布光方案的基本解決方法。.掌握燈光與材質(zhì)之間的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)能夠真實地表現(xiàn)物體 質(zhì)感。.掌握燈光特效及環(huán)境光的制作。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)材質(zhì)編輯器的使用知識要點：.掌握材質(zhì)球明暗器的作用。.掌握漫反射、高光、光澤度等的調(diào)節(jié)。3,掌握不同材質(zhì)類型的特點。.掌握通過貼圖來控制材質(zhì)

12、屬性的方法。第二節(jié) UVW占圖編輯器及貼圖繪制1, 了解UV的概念及其作用，并能通過UV愉輯器又t模型UV進 行編輯。2.能夠正確展開模型UY并能將其輸出到PS進行貼圖繪制。3,掌握貼圖類型以及透明貼圖、凹凸貼圖、置換貼圖的制作方 法。4,通過貼圖來展現(xiàn)場景細節(jié)，對模型進行精細表現(xiàn)。第三節(jié)布光方案及燈光特效1,掌握燈光的創(chuàng)建及其參數(shù)調(diào)節(jié)。2,掌握常用的燈光布光方案。3,掌握投影類型及其燈光高級參數(shù)設(shè)置。4,掌握體積光等燈光特效的制作方法。三、重點、難點提示和教學(xué)手段教學(xué)重點：1,常見材質(zhì)類型調(diào)節(jié)方式的把握。. uvwE開與貼圖繪制的正確。.布光方案的正確解決。教學(xué)難點：1,正確表現(xiàn)物體的質(zhì)感。

13、2,貼圖的精細變現(xiàn)。.光影效果的氛圍營造。教學(xué)手段：.通過啟發(fā)、引導(dǎo)、組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)的形式，充分發(fā)揮每位學(xué) 生的主體性和創(chuàng)造性。.培養(yǎng)學(xué)生的觀察意識，注意光影變化及物體質(zhì)感的區(qū)別，通過 欣賞優(yōu)秀作品提高學(xué)生審美意識。.學(xué)法引導(dǎo)4.自主學(xué)習(xí)（收集相關(guān)素材制作課件書寫調(diào)查報告等）、合作學(xué) 習(xí)、實踐活動、范圖展示、學(xué)生欣賞、討論、課堂組織形式：開放式、討論、師生互動、學(xué)生活動、學(xué)生自評、互評。四、思考與練習(xí)五、本章學(xué)時數(shù)60課時模塊三動畫、道染器及VRP臺一、教學(xué)要求1）掌握動力學(xué)動畫及攝像機動畫的制作。2）掌握Vray渲染器渲染面板設(shè)置。.掌握Vray渲染器材質(zhì)及燈光的設(shè)置。.掌握最終輸出及貼圖

14、烘焙的參數(shù)設(shè)置。.掌握VR瞰件對烘焙場景的管理及編輯方法。.掌握VRPt終文件的生成方法。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：動畫的學(xué)習(xí)知識要點:.掌握修改器動畫的制作。.掌握動力學(xué)動畫的制作。.掌握攝像機關(guān)鍵幀動畫的制作。.掌握攝像機路徑動畫的制作。.通過練習(xí)熟練掌握動畫的制作。第二節(jié)：Vray渲染器的學(xué)習(xí)知識要點：.掌握Vray渲染器的安裝及其運算方式。.掌握渲染面板的參數(shù)設(shè)置。.掌握Vray材質(zhì)的設(shè)置方法。.掌握Vray面片光及太陽光的創(chuàng)建及調(diào)節(jié)方法。. Vray渲染器下貼圖烘焙的制作方法。第三節(jié)：VRP勺學(xué)習(xí)知識要點：.掌握VR瞰件的安裝以及與3ds max之間的接口安裝.掌握VR兩如何對導(dǎo)入的烘焙模型進行調(diào)節(jié)。.掌握VR兩材質(zhì)編輯及攝像機的創(chuàng)建方法。.掌握VR兩對貼圖及場景的管理方法。.特效的制作.最終文件的生成。三、重點、難點提示和教學(xué)手段教學(xué)重點:.攝像機動畫的制作及動力學(xué)動畫的制作。. Vray渲染器的正確設(shè)置及參數(shù)調(diào)節(jié)。. Vray材質(zhì)及燈光的正確調(diào)節(jié)。.