三D程序設計課程教學大綱

《3D程序設計》教學大綱課程性質專業(yè)限選課課程編號xx436309課程名稱3D程序設計適用專業(yè)軟件工程先修課程《C++語言程序設計》、《計算機圖形學》總學時64其中理論26學時，實驗38學時學分數(shù)4一、課程簡介本課程是軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)限選課，本課程在第六學期課程中講解，是在學生學完2D程序設計課程和C++程序設計基礎課程之后，為加強對學生3D程序設計技術應用能力的培養(yǎng)而開設的表達圖形學和計算機編程綜合應用的一門課程。本課程的目的和任務是使學生獲得3D程序設計的基本理論、基本知識與基本技能,了解3D程序設計的主要流程、調試方法，并了解3D程序設計在虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等前沿技術應用領域的應用。初步具備3D場景的程序設計、3D動畫、以及3D交互等開發(fā)的能力，為走向工作崗位后從事虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實打下良好的基礎。二、課程教學目標通過本課程的學習，學生應實現(xiàn)如下目標：1、知識目標：了解：3D程序設計的基本思想、開展歷史、特點和應用領域。3D程序設計的固定渲染管線以及基本的流程；燈光、色彩、紋理、模型、混合、模板等基本3D程序設計中基本元素。掌握：COM編程的基本原理以及3D程序設計的基本步驟；各種攝像機的創(chuàng)立;3D地形的渲染;粒子系統(tǒng)的實現(xiàn),拾取算法的實現(xiàn)以及交互。2、能力目標：(1)對3D程序設計有初步的認識和了解；(2)掌握3D程序設計中固定渲染管線以及攝像機與地形渲染和交互；三、課程教學基本要求為了更好地掌握本課程的知識，必須先修《C++程序設計》、《計算機圖形學》、等

課程，本課程教學內容實踐性較強，需要在機房里老師現(xiàn)場講解，學生同步實踐。四、課程教學模塊（或教學內容）與學時分配

序號教學模塊知識點學時1必備的數(shù)學知識了解：向量、矩陣以及平面等基本數(shù)學概念掌握：向量、矩陣在3D程序設計的應用22初始化D3D了解：D3D基礎以及COM編程掌握：初始化D3D的實例框架23固定渲染管線了解：定點格式FVF掌握：虛擬攝像機以及固定渲染管線的坐標系；24D3D的繪制了解：D3D繪制的基本框架掌握：利用頂點緩沖區(qū)繪制基本圖元;利用索引緩沖區(qū)繪制基本圖元;D3D繪制幾何體。25D3D中的燈光了解：光照模型和光源的類型掌握：光源、法線、材質、光照模型。3D程序設計中光照效果的實現(xiàn)26D3D中的紋理了解：紋理坐標掌握：紋理過濾、紋理尋址、紋理動畫、多紋理、多級漸進紋理過濾的實現(xiàn)。27D3D中混合了解：混合公式掌握：利用Alpha混合實現(xiàn)半透明、加亮和高光等效果28網(wǎng)格模型了解:Mesh的基本概念掌握：讀取.x文件實現(xiàn)模型動畫;實現(xiàn)骨骼動畫;實現(xiàn)模型幀動畫;實現(xiàn)骨骼蒙皮動畫。29靈活實現(xiàn)各種攝像機了解:攝像機的基本原理掌握：實現(xiàn)第一人稱攝像機;實現(xiàn)第三人稱攝像機210地形的實現(xiàn)了解:高度圖的讀取掌握:實現(xiàn)地形的渲染;獲取地形的高度信息;實現(xiàn)和地形的碰撞檢測。411粒子系統(tǒng)了解:粒子與點精靈掌握:實現(xiàn)粒子系統(tǒng)212拾取了解:鼠標拾取的基本原理掌握:拾取算法2

序號實驗工程名稱內容摘要實驗學時實驗類型開出要求1初始化D3D安裝D3D的環(huán)境，并創(chuàng)立3D程序的框架2設計性必做2繪制正方形掌握固定渲染管線的流程，利用頂點緩沖區(qū)實現(xiàn)繪制一個正方體2設計性必做3繪制正方體利用索引緩沖區(qū)繪制正方體2設計性必做43D燈光熟悉光照實現(xiàn)流程，模擬點光源的效果2設計性必做5場景燈光模擬3D場景中多種燈光的交錯2設計性必做6實現(xiàn)3D中倒影利用多紋理使用倒影的效果2設計性必做7實現(xiàn)3D中瀑布利用單紋理動畫實現(xiàn)瀑布2設計性必做8實現(xiàn)3D的爆炸利用多紋理動畫實現(xiàn)爆炸效果，掌握多紋理動畫實現(xiàn)的流程2設計性必做9實現(xiàn)3D的水面利用凹凸紋理實現(xiàn)2D水面，掌握凹凸紋理渲染流程以及應用范圍2設計性必做10實現(xiàn)3D的水下效果利用ALPHA混合實現(xiàn)水下的效果，掌握ALPHA混合的公式以及實現(xiàn)流程4設計性必做11實現(xiàn)一個3D靜利用.X文件實現(xiàn)一個靜態(tài)模2設計性必做態(tài)人物型的加載，并熟悉3D渲染流程12實現(xiàn)一個3D的角色利用骨骼蒙皮動畫實現(xiàn)3D模型的動畫播放。掌握骨骼蒙皮動畫的原理4設計性必做13第一人稱攝像機實現(xiàn)第一人攝像機，并綁定人物。掌握攝像機的原理2設計性必做14第三人稱攝像機實現(xiàn)第三人稱攝像機，并綁定人物。掌握攝像機與場景的碰撞2設計性必做15鼠標拾取掌握鼠標拾取的原理，實現(xiàn)覺場景中的物體交互2設計性必做163D場景實現(xiàn)一個3D的場景，并交互4設計性必做五、教學方法與策略課程以老師機房講授、學生同步實踐為主，輔以分組進行工程實踐等手段。六、學生學習成效考核方式七、選用教材考核環(huán)節(jié)構成（均為100分制）評分依據(jù)占總成績的比重考勤曠1-2次，扣5分一次，3次及以上10分一次20%課堂表現(xiàn)上課講話，做與課堂無關的事扣分，認真聽講，積極回答下列問題加分10%實驗根據(jù)布置的實驗完成次數(shù)及質量20%工程考核利用所學知識制作一個3d場景并能進行交互，根據(jù)作品完成效果打分50%（美）（rankD.Luna著,《DirectX9.03D游戲開發(fā)編程基礎》,清華大學出版社,2007年八、參考資料1、王欣，《DirectX游戲程序設計》，機械工業(yè)出版社，2014年。2、王德才，《精通DirectX3D圖形與動畫程序設計》，人民郵電出版社，2007年。3、金禾工作