《虚拟现实技术实验》实验教案

《虚拟现实技术实验》实验教案及试做记录2015-2016学年第二学期授课教师：沈克授课班级：2013级数媒二○一四年实验一虚拟现实相关软件的认识一、实验目的认识虚拟现实开发工具软件VEGA、Virtools和VRP；了解Web3D技术及相关软件。二、实验器材硬件环境：多媒体计算机；Internet。软件环境：（1）WindowsXP操作系统；（2）虚拟现实开发工具软件VEGA、Virtools和VRP；（3）Web3D软件。三、实验原理VR系统是将各种硬件设备和软件技术集成在一起的复杂系统。从底层开发一个VR系统难度较大，不利于VR的广泛运用。因此，提供使用方便、功能强大的系统开发支撑软件尤为重要。四、实验内容1、VegaPrimeVegaPrime（简称VP）由MultiGen-Paradigm公司出品，构建在VSG（VegaSceneGraph）框架之上，包括图形用户界面LynxPrime和一系列可调用的、用C++实现的库文件、头文件。基于VP视景仿真主要包括视景模型的预处理、LynX图形界面设计和视景仿真程序设计等三部分。2、VirtoolsVirtools由法国达索集团（DassaultSystemes）出品，是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境编辑软件，可以将现有常用的档案格式整合在一起，如3D的模型、2D图形或音效等，这使得用户能够快速地熟悉各种功能，包括从简单的变形到复杂的力学功能等。3、VRPVRP系列软件由中视典数字科技有限公司研制出品，以VR-Platform引擎为核心，衍生出VRP-IE（VRP三维网络浏览器）、VRP-BUILDER（VRP虚拟现实编辑器）、VRP-PHYSICS（VRP物理系统）、VRP-DIGICITY（VRP数字城市平台）和VRP-SDK（VRP二次开发工具包）等5个相关产品。4、Web3DWeb3D技术是基于Internet的桌面级虚拟现实技术，是在互联网上实现的交互式三维技术，其本质特征是网络性、三维性和交互性。目前，基于Web3D技术的开发软件及技术非常多，常见的有VRML/X3D、Cult3D、Shockwave3D和Java3D等。实验二VRML实验一、实验目的掌握VRML的语法基础；掌握VRML的空间造型方法；掌握VRML的场景效果制作；掌握VRML的动态交互方法。二、实验器材硬件环境：多媒体计算机。软件环境：（1）WindowsXP操作系统；（2）虚拟现实浏览器插件BSContactVRML-X3D；（3）VRML编辑器VrmlPad。三、实验原理在VRML中，通过时间传感器和插补器节点，即可实现最常用的线性关键帧动画。VRML提供了诸如PositionInterpolator（位置）、OrientationInterpolator（朝向旋转）、ColorInterpolator（颜色）、ScalarInterpolator（标量）等多个插补器节点来控制动画。TimeSensor（时间传感器）节点的作用是创建一个虚拟时钟。四、实验内容地月运行代码：#VRMLV2.0utf8Background{frontUrlsky.jpg}Group{children[DEFearthTransform{childrenShape{appearanceAppearance{materialMaterial{}textureImageTexture{urlearth.jpg}}geometrySphere{radius0.8}}}DEFmoonTransform{translation4.00.00.0center-4.00.00.0childrenShape{appearanceAppearance{materialMaterial{}}geometrySphere{radius0.3}}}DEFClock1TimeSensor{cycleInterval6.0loopTRUE},DEFClock2TimeSensor{cycleInterval2.0loopTRUE},DEFBallPath1OrientationInterpolator{key[0.0,0.5,1.0]keyValue[0.01.00.00.0,0.01.00.03.14,0.01.00.06.28,]},DEFBallPath2OrientationInterpolator{key[0.0,0.5,1.0]keyValue[0.01.00.00.0,0.01.00.03.14,0.01.00.06.28,]},]}ROUTEClock1.fraction_changedTOBallPath1.set_fractionROUTEClock2.fraction_changedTOBallPath2.set_fractionROUTEBallPath1.value_changedTOearth.set_rotationROUTEBallPath2.value_changedTOmoon.set_rotation运行结果：实验三3dsMax实验一、实验目的掌握几何体建模和二维图形建模；掌握材质、贴图、灯光的使用方法；掌握基本三维动画的制作。二、实验器材硬件环境：多媒体计算机。软件环境：（1）WindowsXP操作系统；（2）3dsMax9.0。三、实验原理在3dsMax中，可以制作变换动画（移动、旋转、缩放）、放样动画、粒子动画、管理器动画、动力学动画、正向或反向链接动画、环境动画、材质动画、变形动画等。四、实验内容制作摇摆的圆柱：1．建立模型（1）单击菜单File–Reset，重新设置系统的初始环境。（2）在命令面板Create标签项Geometry面板的StandardPrimitives选项下，单击Cylinder按钮。（3）在透视图中拖动鼠标拉出一个圆柱体。向上移动命令面板，在其Parameters卷展栏中将Radius设为8，Height设为60，HeightSegments设为20.2．建立动画（1）单击动画控制区的AutoKey按钮，开始录制动画。（2）拖动动画控制区中的时间滑动块，将它移至第25/100帧。（3）单击命令面板上的Modify按钮，在修改器的下拉列表中选择Bend，为圆柱体施加一个弯曲的修改功能。（4）将Bend参数面板中的Angle设置为120，使圆柱体在动画的第25帧时沿X轴正方向产生一个120度的均匀弯曲。（5）将时间滑动块移至第75/100帧，把Bend参数面板中的Angle值更改为-120，使圆柱体在动画的第75帧时沿X轴负方向产生一个120度的均匀弯曲。（6）将时间滑动块移至第100/100帧，把Angle值重新设置为0，使圆柱体在动画的第100帧时恢复直立状态。（7）再次单击AutoKey按钮结束动画的录制。单击动画控制区的Play按钮，将看到圆柱体随时间帧的移动而产生左右摇摆的动画效果。（8）单击菜单File–Save，将场景保存为“摇摆的圆柱.max”文件。运行结果：