《虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)基礎(chǔ)》 課程大綱

1、虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)基礎(chǔ)教學(xué)大綱課程編號：課程名稱：虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)基礎(chǔ)英文名稱： Fundementals of Virtual Reality Development 先修課程： C#、Java 、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)總學(xué)時(shí)數(shù)： 32 理論學(xué)時(shí) +8 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)一、教學(xué)目的本課程可作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)等相關(guān)本科專業(yè)的必修課，也可作為其他本科專業(yè)的選修課，或者其他專業(yè)低年級研究生的選修課。本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生理解虛擬現(xiàn)技術(shù)的基本知識，并掌握各類系統(tǒng)的技實(shí)踐方法，為學(xué)生今后從事相關(guān)領(lǐng)域的研究工作或項(xiàng)目開發(fā)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課題的特色之一是側(cè)重虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，比較全面地介紹與虛擬現(xiàn)

2、實(shí)開發(fā)關(guān)的基礎(chǔ)知識，及各種類型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。具體來講，要使學(xué)生理解虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念、特點(diǎn)、應(yīng)用并掌握與之相關(guān)的感知、硬件、數(shù)學(xué)、編程、建模等的基礎(chǔ)知識；掌握頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、基于投影的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、 混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以及 VR 全景視頻系統(tǒng)等多種 VR 應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)方法；理解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的評價(jià)方法并掌握它們的應(yīng)用方法。二、教學(xué)要求深入淺出，突出重點(diǎn)，在重視基礎(chǔ)理論的同時(shí)，注意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手能力。學(xué)科基礎(chǔ)知識。在實(shí)施方法上，應(yīng)采取啟發(fā)式教學(xué)方法，在簡要介紹應(yīng)用需求和流程現(xiàn)場 VR 系統(tǒng)體驗(yàn)等多種傳授方法，提高學(xué)生興趣。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，應(yīng)促進(jìn)學(xué)生對講授知識的理解，開拓

3、眼界，提升實(shí)踐能力。三、教學(xué)內(nèi)容本課程內(nèi)容共分為 12 章。概述（2）【內(nèi)容】虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類，發(fā)展歷史與趨勢，應(yīng)用領(lǐng)域。【重點(diǎn)】虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類，虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢，虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（3）局部坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的變換。【重點(diǎn)】坐標(biāo)系、矢量與矩陣，空間旋轉(zhuǎn)變換表示與計(jì)算，坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換?！倦y點(diǎn)】空間旋轉(zhuǎn)變換表示與計(jì)算，坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。感知基礎(chǔ)（3）【內(nèi)容】人的視覺、聽覺、觸覺、體覺等感知方面的基礎(chǔ)及其在VR 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的用?！局攸c(diǎn)】視覺、聽覺、觸覺、體覺等感知方面的基本原理及在VR系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。【難點(diǎn)】在 VR 系統(tǒng)中多感知的原理和特點(diǎn)。

4、硬件基礎(chǔ)（4）【內(nèi)容】虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的常見輸入設(shè)備、輸出設(shè)備及其工作原理。【重點(diǎn)】輸入設(shè)備與輸出設(shè)備的工作原理及提供的數(shù)據(jù)信息?！倦y點(diǎn)】結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的具體應(yīng)用需求，根據(jù)輸入與輸出設(shè)備的工作原理及提供的數(shù)據(jù)信息，分析設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)并選擇合適的交互設(shè)備。編程基礎(chǔ)（4+1）Unity3D 編程基礎(chǔ)知識，投影式 VR VIVE開發(fā)環(huán)境。Unity3D 編程基礎(chǔ)知識，投影式 VR VIVE開發(fā)環(huán)境?！倦y點(diǎn)】投影式 VR 系統(tǒng)開發(fā)中立體投影顯示功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。建?；A(chǔ)（2+1）【內(nèi)容】 3D 模型構(gòu)成的基礎(chǔ)知識， Maya 中客機(jī)模型建模實(shí)例，使用無人機(jī)進(jìn)行建模的實(shí)例?！局攸c(diǎn)】 3D 模型的組成、 3D

5、 建模的主要方法， Maya 中客機(jī)模型建模實(shí)例，使用無人機(jī)進(jìn)行建模的實(shí)例?！倦y點(diǎn)】 3D 建模的主要方法。VR（ 2+1）【內(nèi)容】使用 Instan360 Titan VR 攝像機(jī)進(jìn)行全景視頻錄制，在Untiy3D 中制作個(gè)VR全景視頻播放器，支持 HTC VIVE 進(jìn)行觀看?！局攸c(diǎn)】 VR 視頻錄制， VR 視頻播放器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?！倦y點(diǎn)】 VR 視頻播放器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。VR（2+1）【內(nèi)容】通過兩個(gè)系統(tǒng)案例介紹如何開發(fā)頭戴式VR系統(tǒng)：基于 HTCVIVE的海底探游戲系統(tǒng)、基于智能手機(jī)的虛擬迷宮系統(tǒng)?！局攸c(diǎn)】頭戴式 VR 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。【難點(diǎn)】虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中交互方式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。V

6、R（3+1.5）【內(nèi)容】以虛擬射擊影院系統(tǒng)為具體案例介紹基于投影的VR 系統(tǒng)的基本知識、以基于雙畫顯示技術(shù)的虛擬網(wǎng)球游戲系統(tǒng)為具體案例介紹雙畫顯示技術(shù)的基本原理，沉感較強(qiáng)的房間式互動(dòng)投影系統(tǒng)、 360全景球幕播放系統(tǒng)。【重點(diǎn)】四類基于投影的 VR 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?！倦y點(diǎn)】基于投影的 VR 系統(tǒng)的硬件環(huán)境搭建，多通道交互技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，多用戶的位置跟蹤，基于視點(diǎn)的虛擬場景渲染?；旌犀F(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（ 2+1）【內(nèi)容】基于 HoloLens 的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫課程教學(xué)系統(tǒng)， 基于魚缸的混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)?！局攸c(diǎn)】兩類混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?！倦y點(diǎn)】混合現(xiàn)實(shí)的硬件環(huán)境搭建，多人協(xié)同交互的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，多通道交互的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。全息視頻播放系統(tǒng)（ 2+0.5）【內(nèi)容】全息攝影與全息投影技術(shù)，全息投影視頻制作，Unity3D 實(shí)時(shí)渲染輸出?！局攸c(diǎn)】全息攝影與全息投影技術(shù)，全息投影視頻制作，Unity3D 實(shí)時(shí)渲染輸出?！倦y點(diǎn)】全息攝影與全息投影技術(shù)的基本原理與不同。VR 系統(tǒng)評估（3+1）VR