《虛擬現(xiàn)實》教學(xué)大綱

1、虛擬現(xiàn)實教學(xué)大綱課程名稱（中文/英文）：虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）課程編號：學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：總學(xué)時48學(xué)時學(xué)時分配：講授學(xué)時：32實驗學(xué)時：0上機(jī)學(xué)時：16討論學(xué)時：0其他學(xué)時：0 課程負(fù)責(zé)人：張書臺一、課程簡介課程概況本課程是空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課程。通過課程的學(xué)習(xí)，可以建立虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計思 維，擁有虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)工具使用技能，培養(yǎng)正確的交互設(shè)計理念和科學(xué)的工作方法。主要講述虛擬現(xiàn) 實/增強(qiáng)現(xiàn)實的原理、方法、技術(shù)和應(yīng)用，核心是高真實感虛實融合中所需要的關(guān)鍵技術(shù)，包括即時定位與 地圖構(gòu)建SLAM、光照一致性、人機(jī)交互等原理、方法和實現(xiàn)技術(shù)，深入理解虛擬現(xiàn)實/增

2、強(qiáng)現(xiàn)實方法，體驗 系統(tǒng)軟件的開發(fā)過程，進(jìn)一步提升計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)素養(yǎng)。This course is a professional compulsory course for the specialty of spatial information and digital technology. Through the study of the course, this course provides a preliminary, systematic training of the design methods of visual reality system and the skill

3、s of the development tools of virtual reality system. The correct design ideas of interaction and scientific working methods will be developed. It mainly describes the principles, methods, technologies and applications of virtual reality / augmented reality. The core is the key technologies required

4、 in the integration of virtual reality and reality with high realism, including the principles, methods and implementation technologies of real-time positioning and map building slam, lighting consistency, human-computer interaction, etc., deeply understand the methods of virtual reality / augmented

5、 reality, experience the development process of system software, and further improve the professional quality of computer science and technology.課程目標(biāo)隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（AR）在全球范圍內(nèi)的興起，其在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也 越來越多，對于提高工作效率和學(xué)習(xí)效果具有重要的意義。課程目標(biāo)1：理解增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的復(fù)雜性，包括二維UI界面設(shè)計、三維數(shù)字資產(chǎn)建模、核心算法研究、 前后端平臺開發(fā)等，能夠組建合理的團(tuán)隊共同完成工程（畢業(yè)要求2.

6、4：（分析與總結(jié)）能夠運(yùn)用基本原 理，借助文獻(xiàn)研究，分析空間信息獲取、處理、分析和應(yīng)用過程中的影響因素，獲得有效結(jié)論）。課程目標(biāo)2：理解高真實感虛實融合中所需要的關(guān)鍵技術(shù)，包括即時定位與地圖構(gòu)建SLAM、光照一致 性、人機(jī)交互等原理、方法和實現(xiàn)技術(shù)，能夠?qū)Σ煌到y(tǒng)和方法的優(yōu)劣進(jìn)行比照和分析（畢業(yè)要求3.4： （非技術(shù)層面）能夠在社會、健康、平安、法律、文化以及環(huán)境等制約因素下，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度對設(shè)計 方案的可行性進(jìn)行評價）。課程目標(biāo)3：理解現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（AR）中各模塊的功能和實現(xiàn)方法，能夠針 對真實生活中的具體需求場景設(shè)計虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，能夠以團(tuán)隊合作形式完成

7、從需求分析、功能 設(shè)計、代碼實現(xiàn)、系統(tǒng)搭建全流程（畢業(yè)要求5. 3：（選用或開發(fā)）針對空間信息領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題，能夠開發(fā)或選用恰當(dāng)?shù)姆抡婊蛟O(shè)計工具和技術(shù)，模擬與預(yù)測空間信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，并能 夠分析其局限性。）課程目標(biāo)4：能夠虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)前沿開展，能夠運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息來撰 寫技術(shù)報告和設(shè)計文稿，對前沿成果及設(shè)計思路能夠清晰表達(dá)。（畢業(yè)要求12.1：（學(xué)習(xí)意識）能夠根據(jù)空 間信息領(lǐng)域的前沿開展現(xiàn)狀和趨勢，理解技術(shù)英語開展和技術(shù)進(jìn)步對于知識和能力的影響和要求，樹立正 確的學(xué)習(xí)觀念，擁有健康體魄，能夠正確認(rèn)識自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性；）3.課程支持的畢也

8、要求序號支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求的具體內(nèi)容12.4（分析與總結(jié)）能夠運(yùn)用基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析空間信息獲 取、處理、分析和應(yīng)用過程中的影響因素，獲得有效結(jié)論23.4（非技術(shù)層面）能夠在社會、健康、平安、法律、文化以及環(huán)境等制約因 素下，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度對設(shè)計方案的可行性進(jìn)行評價35.3（選用或開發(fā)）針對空間信息領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題，能夠開發(fā)或選用 恰當(dāng)?shù)姆抡婊蛟O(shè)計工具和技術(shù)，模擬與預(yù)測空間信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題 的解決方案，并能夠分析其局限性。412. 1（學(xué)習(xí)意識）能夠根據(jù)空間信息領(lǐng)域的前沿開展現(xiàn)狀和趨勢，理解技術(shù) 英語開展和技術(shù)進(jìn)步對于知識和能力的影響和要求，樹立正確的學(xué)習(xí)觀 念，擁有健

9、康體魄，能夠正確認(rèn)識自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性；課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣畢業(yè)要求2.43.45.312. 1課程目標(biāo)1V課程目標(biāo)2V課程目標(biāo)3V課程目標(biāo)4V二、教學(xué)內(nèi)容理論教學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容學(xué)時備注支撐課程目標(biāo)1234第一講虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本概念.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要研究對象.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用2為教臺作 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)VV5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開展和現(xiàn)狀第二講虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入/輸出設(shè)備.三維位置跟蹤器.人機(jī)交互設(shè)備.圖形顯示設(shè)備.聲音設(shè)備.觸覺反應(yīng)4為教臺作 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)VVV第三講虛擬現(xiàn)實的計算體系結(jié)構(gòu).繪制流水線.圖形體系結(jié)構(gòu).分布式體系

10、結(jié)構(gòu)4為教臺作 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)VV第四講三維建模工具3ds Max （6學(xué)時）.三維建模工具概述. 3ds Max基本操作.基于3ds Max的建模技術(shù)4為教臺作 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)VVV第五講虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺Unity3D （10學(xué)時）.虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺概述. Unity3D基本操作. Unity3D中的腳本編寫.Unity3D中的交互、碰撞等高級技術(shù)6為教臺作 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)V第六講虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)技術(shù)（2學(xué)時）L三維網(wǎng)格技術(shù)4為教臺作一 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)一VV.網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用實例.三維全景技術(shù).全景技術(shù)應(yīng)用實例第七講增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù).增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)概述.增強(qiáng)現(xiàn)實核心技術(shù).移動增強(qiáng)現(xiàn)

11、實技術(shù).增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用4VVV第八講虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實前沿技術(shù)探索.增如何參加學(xué)術(shù)會議.如何查找文獻(xiàn).前沿成果展示.參觀VR/AR設(shè)備4為教臺作 業(yè)上平的 作網(wǎng)學(xué)上業(yè)VVV實驗教學(xué)安排實驗教學(xué)內(nèi)容概況：根據(jù)虛擬現(xiàn)實相關(guān)的技術(shù)和知識點(diǎn)，設(shè)計8節(jié)必修實驗1-實驗8。同時為更好的發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，設(shè)計輔助實驗9-11作為選做實驗內(nèi)容。實驗報告要求：完成相關(guān)作品的設(shè)計與制作，依靠在線網(wǎng)上平臺進(jìn)行實驗的管理，同時設(shè)置學(xué)生之間的互評。主要儀器設(shè)備:用PC機(jī)和Unity 3D, 3DS Max, Maya, Object to VR, Photo要op等相關(guān)軟件。實驗工程名稱學(xué) 時實驗 類型實驗要 求每組

12、 人數(shù)對課程目標(biāo)的支撐B 標(biāo)1目 標(biāo) 2目 標(biāo)3目標(biāo)4實驗1： VR/AR的應(yīng)用前景及其案例研究2綜合必修1V實驗2： VRML實驗2驗證必修1VV實驗3：二維全景實驗2設(shè)計必修1VV實驗4： Cult 3D虛擬場景交互設(shè)計與制作2設(shè)計必修1VV實驗5： 3Ds Max幾何三維建模2設(shè)計必修1VV實驗6： Maya虛擬顯示建模實驗2設(shè)計必修1VV實驗7： Unity 3D三維地形建模2設(shè)計必修1實驗8： Unity 3D小球吃金幣制作2綜合必修1VVVV實驗9：二維全景拍攝實驗綜合選修1VVV實驗10：全息影像制作綜合選修1VVVV實驗11：三維眼鏡制作綜合選修1VVVV實驗12：全息顯示設(shè)備

13、制作綜合選修1VVVV注：實驗類型：演示、驗證、設(shè)計、綜合實驗要求：必修、選修三、教學(xué)方法本課程采用線下和線上相結(jié)合的授課方式，學(xué)生每天需完成當(dāng)天的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括在線學(xué)習(xí)和練習(xí)。 然后走進(jìn)教室參與課堂教學(xué)。課前學(xué)習(xí)進(jìn)行的是基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)注重難點(diǎn)重點(diǎn)的學(xué)習(xí)，注重綜 合運(yùn)用知識的能力。四、考核與評價方式及標(biāo)準(zhǔn)1 .考核內(nèi)容和要求：作為一門高年級開設(shè)的課程，本課程著眼于讓學(xué)生了解更多前沿的知識和行業(yè)的動態(tài)，為今后的就業(yè) 作導(dǎo)向。因此沒有采取考試的方式，而主要以實驗報告和提交論文或者設(shè)計報告的形式進(jìn)行考核，考查的 主要內(nèi)容包括：（1）學(xué)生在學(xué)習(xí)完VR/AR相關(guān)基礎(chǔ)知識以后，對VR/AR系統(tǒng)進(jìn)

14、行設(shè)計、運(yùn)維和工程應(yīng)用方面的實踐動 手能力。（畢業(yè)要求2.4, 5.3）（2）針對給定的論文、設(shè)計題目，查找相關(guān)資料，綜合分析、歸納總結(jié)的能力。（畢業(yè)要求 2. 4, 3. 4, 5. 3, 12. 1）（3）撰寫論文或設(shè)計文稿并能夠進(jìn)行獨(dú)立思考，清晰表達(dá)的能力。（畢業(yè)要求2. 4, 5.3,12.1）（4）對于給定的論文或設(shè)計題目，能夠撰寫或設(shè)計具有國際視野，便于跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流 的成果。（畢業(yè)要求2. 4, 3. 4, 5. 3, 12. 1）4. 2.考核標(biāo)準(zhǔn):成績二期末大作業(yè)成績*40%+平時成績*60%。（1）期末大作業(yè)成績：采用期末大作業(yè)的形式，需要學(xué)生提交一份作品，一份

15、作品的設(shè)計報告，一份5-7分鐘的講解報告。大作業(yè)內(nèi)容應(yīng)能客觀反映出學(xué)生對本門課程主要內(nèi)容的理解、掌握程度及綜合運(yùn)用能力。（2）平時成績：平時成績包括課堂表現(xiàn)和作業(yè)。作業(yè)：平時作業(yè)量應(yīng)不少于16學(xué)時，在每個小節(jié)講授完之后，布置一定量的作業(yè)，旨在加深學(xué)生對所 學(xué)知識的理解、運(yùn)用。學(xué)生作業(yè)主要使用學(xué)校教學(xué)管理平臺自動進(jìn)行評閱。課堂表現(xiàn)：通過課堂點(diǎn)名、回答下列問題及階段練習(xí)等形式，考察學(xué)生的出勤情況。對于3次缺席的同學(xué), 按規(guī)定取消期末考試資格（已辦理免聽同學(xué)除外）。1、考核與評價方式課程目標(biāo)成績比例（）合計平時成績期末大作業(yè)課堂表現(xiàn)作業(yè)155515210101535310101535455515合計

16、（成績構(gòu)成）3030401002、考核與評價標(biāo)準(zhǔn)細(xì)那么1）平時成績（1）課堂表現(xiàn)評價標(biāo)準(zhǔn):課程目標(biāo)課堂表現(xiàn)評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(90-100)良好(75-89)合格(60-74)不合格（60以下）1能夠獨(dú)立思考，對 VR/AR技術(shù)有全面深入 的理解，能夠在課堂內(nèi) 外提出有價值的問題能夠獨(dú)立思考，對 VR/AR技術(shù)有較為完 整的理解，課堂上積 極交流對VR/AR有基本的 理解對VR/AR理解不清 楚，或者思路不清楚2能夠?qū)o定應(yīng)用問題提 出相應(yīng)的技術(shù)方案，并 在課堂內(nèi)外與老師主動 交流，比照分析能夠?qū)o定的應(yīng)用問 題構(gòu)建設(shè)計合理的技 術(shù)方案，進(jìn)行比照分 析能夠?qū)o定的應(yīng)用 問題構(gòu)建局部技術(shù) 方案，具有一

17、定的 比照分析能力不能對給定應(yīng)用問 題設(shè)計技術(shù)方案，無 法比照分析3熟練掌握現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實 技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實 技術(shù)（AR）中各模塊的 功能和實現(xiàn)方法，能夠具備一定的理解現(xiàn)有 虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR） 和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（AR） 中各模塊的功能和實具備基本的VR/AR 的相關(guān)技術(shù)和能 力，根據(jù)需求場景無法完成對場景的 功能設(shè)計和場景實 現(xiàn)（2）作業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)針對真實生活中的具體 需求場景設(shè)計虛擬現(xiàn)實 和增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，能夠以團(tuán)隊合作形式完 成從需求分析、功能設(shè) 計、代碼實現(xiàn)、系統(tǒng)搭 建全流程現(xiàn)方法的能力，能夠 針對真實生活中的具 體需求場景設(shè)計虛擬 現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)具有基本的知識和 體系4能夠熟練掌握

18、虛擬現(xiàn)實 技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)前 沿開展，能夠運(yùn)用現(xiàn)代 信息技術(shù)獲取相關(guān)信息 來撰寫技術(shù)報告和設(shè)計 文稿，對前沿成果及設(shè) 計思路能夠清晰表達(dá)。具有一定虛擬現(xiàn)實技 術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)前 沿開展的能力，具有 一定的運(yùn)用現(xiàn)代信息 技術(shù)獲取相關(guān)信息來 撰寫技術(shù)報告和設(shè)計 文稿的能力。具有基本虛擬現(xiàn)實 技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實技 術(shù)前沿開展的能 力，具有基本的運(yùn) 用現(xiàn)代信息技術(shù)獲 取相關(guān)信息來撰寫 技術(shù)報告和設(shè)計文 稿的能力。無法認(rèn)識和了解虛 擬現(xiàn)實前沿開展，無 法撰寫技術(shù)報告和 設(shè)計報告課程目標(biāo)作業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(90-100)良好(75-89)合格(60-74)不合格（60以下）1能通過實現(xiàn)的系統(tǒng)很好 的展示VR/

19、AR的各關(guān)鍵 技術(shù)模塊，概念清晰，邏 輯清晰能通過實現(xiàn)系統(tǒng)較 好地展示各關(guān)鍵技 術(shù)，概念清楚能功過實現(xiàn)系統(tǒng)展示 各關(guān)鍵技術(shù)及各基礎(chǔ) 模塊無法實現(xiàn)系統(tǒng)或者 無法展示系統(tǒng)的各 模塊2能通過實現(xiàn)的系統(tǒng)展示 關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)題問題思 路清晰，能呈現(xiàn)完整解 決方案，評估不同技術(shù) 的優(yōu)缺點(diǎn)及分析理由能通過實現(xiàn)系統(tǒng)展 示關(guān)鍵技術(shù)，思路 較為清晰，能夠呈 現(xiàn)較為完整的解決 方案能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)展示關(guān) 鍵技術(shù)無法實現(xiàn)系統(tǒng)或者 展示各模塊3熟練掌握現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實 技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實技 術(shù)（AR）中各模塊的功能 和實現(xiàn)方法，能夠針對 真實生活中的具體需求 場景設(shè)計虛擬現(xiàn)實和增 強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)具備一定的理解現(xiàn) 有虛擬現(xiàn)實技術(shù)

20、（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實 技術(shù)（AR）中各模塊 的功能和實現(xiàn)方法 的能力，能夠針對 真實生活中的具體 需求場景設(shè)計虛擬 現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實系 統(tǒng)具備基本的VR/AR的 相關(guān)技術(shù)和能力，根 據(jù)需求場景具有基本 的知識和體系無法完成對場景的 功能設(shè)計和場景實 現(xiàn)4按時交作業(yè)；能夠理解VR/AR的基本思想，掌握VR/AR的一般方法和實按時交作業(yè)；能夠 理解VR/AR的基本 思想，掌握VR/AR的 一般方法和實現(xiàn)步按時交作業(yè)；基本能 夠理解VR/AR的基本 思想，掌握VR/AR的 一般方法和實現(xiàn)步不能按時交作業(yè)； 有抄襲現(xiàn)象；或者 概念不清楚、論述 不清楚?，F(xiàn)步驟，論述邏輯清楚； 層次清楚，語言規(guī)范。驟，論述清

21、楚，語言 較規(guī)范。驟，論述基本清楚，語 言較規(guī)范。2）期末大作業(yè)要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容撰寫期末大作業(yè)的形式，包括（作品，報告和視頻講解），主要考核學(xué)生對VR/AR思想和方法以及設(shè)計VR/AR作品的能力。期末大作業(yè)成績的具體評分標(biāo)準(zhǔn)如下:課程目標(biāo)期末大作業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(90-100)良好(75-89)合格（60-74）不合格（60以下）1能夠?qū)λx擇的主題所選 主題進(jìn)行方案的設(shè)計、開 發(fā)和實現(xiàn)，能夠進(jìn)行清晰 的講解，提出獨(dú)到的見解 和觀點(diǎn)能夠?qū)λx擇的主 題所選主題進(jìn)行方 案的設(shè)計、開發(fā)和實 現(xiàn)，結(jié)果進(jìn)行講解能夠?qū)λx擇的 主題所選主題進(jìn) 行方案的設(shè)計、 開發(fā)和實現(xiàn)，能 夠進(jìn)行局部講解無法對所選主題進(jìn) 行方案的設(shè)計、開 發(fā)和實現(xiàn)2針對所選問題，能夠很好 地建立模型。設(shè)計方法和 優(yōu)化策略正確，思路清晰。針對所選問題，能夠 完成模型的