三维虚拟仿真大纲

1、三维虚拟仿真课程教学大纲课程编号：（暂可不写）课程名称：三维虚拟仿真总学时数和学分：本课程计划 144学时，8学分实验或上机学时：108学时先修及后续课程要求：先修课程：3ds max基础：要求学生了解3ds max各个功能模块和 基本制作流程。掌握常用工具及简单模型的制作方法、掌握基础灯光、 材质的调节方法。图形图像处理PS要求掌握常用工具的使用方法，把握 图层、蒙版、图层样式以及图层叠加方式的作用和意义，熟练掌握调 色工具及滤镜的使用，深入理解通道的作用。后续课程：工作室实训、毕业设计（说明部分）.课程性质三维虚拟仿真是利用计算机图形学技术，在计算机中对真实的客 观世界进行逼真的模拟再现。

2、通过利用传感器技术等辅助技术手段， 让用户在虚拟空间中有身临其境之感，能与虚拟世界的对象进行相互 作用且得到自然的反馈，并让人产生构想。本课程通过3ds max软件强大的三维图像技术制作出逼真的虚拟空间环境， 再通过VR呼台 加入交互功能，从而形成一种超现实的虚拟体验。 本课程主要解决如何生成具有真实感的虚拟空间，通过 3ds max的建模工具创建场景 模型，通过材质贴图以及灯光的综合应用模拟自然世界的真实质感及 光影效果，再通过渲染设置调节出最终效果。 最后使用贴图烘焙的方 式将最终渲染效果转为贴图贴回场景，并导入到VRP中进行交互式制 作。本课程是一门综合性学科，与其相关的学科种类繁多，如

3、计算机 视觉、数字图像处理、模式识别、人工智能、计算机网络、科学计算 可视化、输入输出设备、人机交互、自动化控制、生理学、心理学等， 其与虚拟现实都有十分紧密的联系。本课程重点在于如何在计算机中 生成虚拟环境并通过VR呼台将其转化为具有交互功能的空间环境。 其中需要大量的实践决定了本课程主要以技法为主，并兼顾理论的学习。能制作出完整、真实的交互式虚拟场景是本课程的最终教学目的。.教学目标及意义本门课教学目标在于使学生在熟练地掌握 3ds max软件的 基础之上系统的学习VR汽互式平台软件。在熟练掌握模型创建、材 质贴图的赋予、灯光布光方案及调节方法的基础上，创建出具有沉浸 感与交互性的虚拟现实

4、作品。借助本系强大的工作室电脑硬件及所购 的20节点VR瞰件可以进行大型场景的虚拟现实作品表现。使学生 在校园里就能拥有公司级别的制作条件，为优秀作品的制作提供了先 决条件，并使学生在实战训练中提高其市场竞争力，为进军这一新兴 行业奠定坚实的基础。.教学内容及教学要求一、场景模型的创建。（50学时）二维曲线建模方式的学习。）多边形模型的创建方法。）场景的布局及层管理器的使用。）如何控制多边形面数，并优化场景。实例讲解：.场景布局及大小比例关系的调整。.路灯及道具的制作。.主体建筑的创建。.场景优化与整合。教学要求：本课程的教学是整个课程的基础部分， 虚拟场景的视 觉效果何真实性极大地影响着沉浸

5、感的强弱， 优秀的模型对于后期的 材质灯光以及交互式平台的制作都有极强的帮助，因此，本课程作为基础部分，需通过大量的实践联系是学生能够熟练使用各种建模工具 对场景模型进行创建，注重细节的表现与整体布局的把握。 能对场景 进行合理的管理，为后面的流程做好准备。材质灯光部分（60课时）1）材质编辑器及常用材质类型的把握。2）常见物体材质的参数调节。3）贴图类型的掌握与使用。UV斓辑器的使用。4）贴图绘制的制作。5）灯光的参数调节及常见布光方案的解决方法。Vray渲染器及灯光材质的制作。实例讲解：金属、水、玻璃等常见材质的调节。UV展开及UV斓辑器的使用，演示贴图展开后将 UV导入 PS进行绘制并在

6、绘制完成后重新贴回模型。凹凸贴图及透明贴图的使用。面片树的制作。三点布光法的使用。体积光及投影类型的调节。教学要求：本课程是整个课程的核心部分，虚拟场景真实感能否 体现很大程度上取决于光照及质感的制作。优秀的光照及材质效果的 制作能够在视觉效果上取得极强的真实感。 本课程的学习不仅仅是对 软件的熟悉及参数命令的掌握，更为重要的是对色彩，光影关系及美 学知识的理解与贯彻。因此，本课程的学习需要学生在熟练掌握命令 与参数调节的基础之上，更多的将所学习的美学知识融会贯通到制作 中来。动画、渲染器及VRP的学习(工作室实训34课时)摄像机动画及动力学动画的制作。Vray渲染器及其材质、灯光的编辑方法。

7、贴图烘焙的制作。VRP中对烘焙模型处理及最终文件的制作教学要求：要求学生掌握常用动力学动画及摄像机动画的制作方 法，并能熟练使用Vray渲染器进行材质、灯光及贴图烘焙输出设置。学习VR瞰件的使用，能正确将烘焙模型导入，并能通过编辑生成正 确文件，使场景具有良好的交互性及沉浸感。.教学重点、难点建模方式的掌握及灵活应用。材质类型的使用及常用材质类型的调节方法。贴图与材质的关系及贴图类型的使用。UV愉辑器的正确使用。贴图的绘制与通道的使用。灯光与材质的配合，特殊材质的调节。灯光特效的使用与布光方案的解决。对Vray渲染器、材质及灯光的熟练掌握。渲染面板的正确设置，掌握如何在时间与质量之间平衡。贴图

8、烘焙类型的正确选择与路径的制定。导入VRP后对模型的调节与动画的制作。最终文件生成要点的把握。.教学方法与手段本课程以上机实践为主，配合课堂教学的内容和进度进行。课程采用理论与实验相结合的方式，在理论上讲授相关的知识及要求，并通过实战训练使学生更好的掌握所学内容。本课鼓励学生发挥学习自主性，在实验课上鼓励学生 在做好课实验的基本上进一步去制作及学习其它的相应内容本课鼓励学生相互之间进行学习、交流。学生之间的 交流能更好的提升双方的学习积极性和学习效率。6.教材及主要参考书3ds max灯光 材质 贴图 渲染 李娜 李卓 中国青年出版社，2018年 出版。3ds max与虚拟现实.九州星火传媒.

9、电子工业出版社.2006.5年出版。模块一 3dsMax建模准则一、教学要求.掌握模型的创建与简模的制作。.掌握模型的简化与拓扑结构的分布。.能够制作布线合理的简模。二、教学内容第一节：建模方式的学习知识要点：.掌握二维曲线建模方式。.掌握多边形建模方式。.掌握二维曲线与多边形建模各自的特点以及结合使用方法。.模型的简化与拓扑结构的调整。.通过练习熟练掌握两种建模方式。第二节：场景模型的创建知识要点：.掌握场景的布局与比例关系的变化。.掌握层管理器的使用与管理。.掌握小道具与主体模型的制作要求.模型细节与整体关系的把握。.大型复杂场景的实践训练。三、重点、难点提示和教学手段教学重点：.二维建模

10、方式的应用范围。.多边形建模中点、边、面编辑手法的掌握。.对模型中多余的点、边以及错面的处理方式的掌握。.拓扑结构的正确理解与简模的制作要求。教学难点：.学生对建模方式的灵活掌握。.如何降低模型所占资源，制作出满足后期流程中的简模。.大型场景的管理。教学手段.通过启发、引导、组织学生自主学习的形式，充分发挥每位学生 的主体性和创造性。.培养学生的观察意识，注意物体的构造的细节。.学法引导，鼓励学生的自主学习和相互学习能力。.自主学习（收集相关素材制作课件书写调查报告等）、合作学习、 实践活动、范图展示、学生欣赏、讨论、课堂组织形式：开放式、讨论、师生互动、学生活动、学生自评、互评。四、思考与练

11、习本章学时数（50学时）模块二材质、灯光表现一、教学要求1.掌握材质编辑器的使用方法与材质类型。2,掌握明暗器及材质漫反射、高光、光泽度等基本参数的调节 方法。3,掌握常见材质类型的调节方法。.掌握UV愉辑器的使用方法，并能正确展开 UV.能够在PS中进行正确的贴图绘制，并能将绘制完成的贴图 贴回场景模型。.掌握灯光的创建与布光方案的基本解决方法。.掌握灯光与材质之间的关系，通过调节能够真实地表现物体 质感。.掌握灯光特效及环境光的制作。二、教学内容第一节材质编辑器的使用知识要点：.掌握材质球明暗器的作用。.掌握漫反射、高光、光泽度等的调节。3,掌握不同材质类型的特点。.掌握通过贴图来控制材质

12、属性的方法。第二节 UVW占图编辑器及贴图绘制1, 了解UV的概念及其作用，并能通过UV愉辑器又t模型UV进 行编辑。2.能够正确展开模型UY并能将其输出到PS进行贴图绘制。3,掌握贴图类型以及透明贴图、凹凸贴图、置换贴图的制作方 法。4,通过贴图来展现场景细节，对模型进行精细表现。第三节布光方案及灯光特效1,掌握灯光的创建及其参数调节。2,掌握常用的灯光布光方案。3,掌握投影类型及其灯光高级参数设置。4,掌握体积光等灯光特效的制作方法。三、重点、难点提示和教学手段教学重点：1,常见材质类型调节方式的把握。. uvwE开与贴图绘制的正确。.布光方案的正确解决。教学难点：1,正确表现物体的质感。

13、2,贴图的精细变现。.光影效果的氛围营造。教学手段：.通过启发、引导、组织学生自主学习的形式，充分发挥每位学 生的主体性和创造性。.培养学生的观察意识，注意光影变化及物体质感的区别，通过 欣赏优秀作品提高学生审美意识。.学法引导4.自主学习（收集相关素材制作课件书写调查报告等）、合作学 习、实践活动、范图展示、学生欣赏、讨论、课堂组织形式：开放式、讨论、师生互动、学生活动、学生自评、互评。四、思考与练习五、本章学时数60课时模块三动画、道染器及VRP台一、教学要求1）掌握动力学动画及摄像机动画的制作。2）掌握Vray渲染器渲染面板设置。.掌握Vray渲染器材质及灯光的设置。.掌握最终输出及贴图

14、烘焙的参数设置。.掌握VR瞰件对烘焙场景的管理及编辑方法。.掌握VRPt终文件的生成方法。二、教学内容第一节：动画的学习知识要点:.掌握修改器动画的制作。.掌握动力学动画的制作。.掌握摄像机关键帧动画的制作。.掌握摄像机路径动画的制作。.通过练习熟练掌握动画的制作。第二节：Vray渲染器的学习知识要点：.掌握Vray渲染器的安装及其运算方式。.掌握渲染面板的参数设置。.掌握Vray材质的设置方法。.掌握Vray面片光及太阳光的创建及调节方法。. Vray渲染器下贴图烘焙的制作方法。第三节：VRP勺学习知识要点：.掌握VR瞰件的安装以及与3ds max之间的接口安装.掌握VR两如何对导入的烘焙模型进行调节。.掌握VR两材质编辑及摄像机的创建方法。.掌握VR两对贴图及场景的管理方法。.特效的制作.最终文件的生成。三、重点、难点提示和教学手段教学重点:.摄像机动画的制作及动力学动画的制作。. Vray渲染器的正确设置及参数调节。. Vray材质及灯光的正确调节。.