虚拟现实技术课程教学大纲

《虚拟现实技术》课程教学大纲

课程名称：虚拟现实技术 / Virtual Reality Technology

课程代码：020170

学时：32 学分：2 讲课学时：24 上机/实验学时：8 考核方式：考查

先修课程：计算机图形学、高级语言程序设计

适用专业：计算机科学与技术

开课院系：电子电气工程学院计算机科学系

教材：Grigore C.Burdea. 虚拟现实技术. 第二版. 电子工业出版社. 2005

主要参考书：

[1] 张茂军著. 虚拟现实系统. 科学出版社. 2001

[2] William R. Sherman, Alan B. Craig. 虚拟现实系统——接口、应用与设计. 电子工业出版社. 2004

一、课程的性质和任务

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。

二、教学内容和基本要求

基本要求

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。

教学内容

第一章 VR系统简介

1. 虚拟现实的3I特性

2. 虚拟现实的发展简史

3. 构成VR系统的五个典型组成部分

第二章输入设备：跟踪器、漫游和手势接口

1．三维位置跟踪器：性能参数；机械、电磁、超声波、光学、混合惯性跟踪器

2. 漫游和操纵接口：基于跟踪器的漫游／操纵接口；跟踪球；三维探针

3．手势接口

第三章输出设备：图形、三维声音和触觉显示设备

1. 图形显示设备

2. 声音显示设备

3. 触觉反馈

第四章 VR的计算体系结构

1. 绘制流水线

2. 基于PC的图形体系结构

3. 基于工作站的体系结构

4. 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

1. 几何建模

2. 运动建模

3. 物理建模

4. 行为建模

5. 模型管理

第六章 VR编程

1. 工具包和场景图

2. World ToolKit：几何建模与外观；场景图；传感器和动作函数；网络开发

3. JAVA 3D——几何建模与外观；场景图；传感器和行为；网络开发

第七章 VR中的“人的因素”

1. 研究方法和专业术语

2. 使用者表现研究

3. VR健康和安全问题

4. VR与社会

第八章传统的VR应用

1. VR在医疗中的应用

2. VR在教育、艺术以及娱乐中的应用

3. VR在军事中的应用

第九章新型的VR应用

1. VR在制造业中的应用

2. VR在机器人领域中的应用

3. 信息可视化——VR在油气勘探和完善管理中的应用；体数据的可视化

三、实验（上机、习题课或讨论课）内容和基本要求

上机内容

1. World ToolKit——几何建模与外观；场景图；传感器和行为；网络开发

2. JAVA 3D——几何建模与外观；场景图；传感器和行为；网络开发

3. VR编程实例

基本要求

可以根据给定的主题或项目建立虚拟环境，掌握构造、交互和控制虚拟现实系统的基本方法。

五、对学生能力培养的要求

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；掌握构造、交互和控制虚拟现实系统的基本方法，培养根据给定的主题或项目建立虚拟环境的能力。

六、说明

1．本课程与其它课程的联系与分工

先修课程为计算机图形学、高级语言程序设计

2．课程内容的重点、难点

VR的计算体系结构，VR建模与VR编程

3．有关课程考核问题

考核形式：根据给定的主题，建立虚拟现实环境，并撰写文献报告

4．其它需要说明的问题