课程简介
《虚拟现实技术》教学大纲
总学时：64 理论课学时：32 实验课学时：32学分：4
一、课程的性质
专业领域选修课
二、课程的目的与教学基本要求
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。

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。

要求：
1. 理解VR中的3I特性；
2．了解VR中的输入、输出设备；
3．了解VR的建模方法；
4．了解VR的编程工具与方法；
5. 了解VR的应用情况。

三、课程适用专业
工业设计专业理科生源的学生。

四、课程的教学内容、要求与学时分配
第1部分 VR系统简介（4学时）
具体内容：
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
4）VR技术的分类
重点：
掌握VR系统的五个典型组成部分。

第2部分输入输出设备（2学时）
具体内容：
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
4)体感输入
5）图形显示设备
6）声音显示设备
7）触觉反馈
重点：
三维位置跟踪器的设计原理与应用范围。

图形显示设备的分类与应用。

难点：
体感输入的应用前景，立体图像的生程技术
第3部分 VR的计算体系结构（2学时）
具体内容：
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；分布式虚拟环境重点：
掌握绘制流水线构成。

难点：
分布式虚拟环境设计。

第4部分 VR建模（4学时）
具体内容：
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
重点：
掌握几何建模、运动建模、行为建模、模型管理技术构成。

难点：
物理建模和模型管理技术。

第5部分 VR编程（14学时）
具体内容：
1）工具包和场景图
2）EON：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
4）OpenGL 利用三维图形库进行底层开发
重点：
掌握工具包和场景图技术构成、Java3D、OpenGL编程。

难点：
基于OpenGL设计场景图及交互
第6部分 VR中的“人的因素”（2学时）
具体内容：
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
重点：
掌握研究方法和专业术语。

难点：
VR与社会应用的结合。

第7部分传统的VR应用（2学时）
具体内容：
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
重点：
掌握VR的应用范围。

难点：
VR的应用深度。

第8部分新型的VR应用（2学时）
具体内容：
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
重点：
掌握VR相关的信息可视化技术构成。

难点：
VR与具体行业的结合。

五、教材和主要参考资料
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
六、课程考核方式
平时成绩及课程设计各占50%。