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1、动画建模与仿真技术（动画建模与仿真技术（541032541032）教学大纲）教学大纲0101教学单位：教学单位：软件学院0202课程编号：课程编号：5410320303课程名称：课程名称：动画建模与仿真技术0404课程英文名称：课程英文名称：Technology of animation modeling and simulation0505课程学时：课程学时： 32 学时，其中含实验 0 学时0606课程学分：课程学分： 2 学分0707课程类别：课程类别：专业教育课0808课程性质：课程性质：选修0909开课学期：开课学期：第 6 学期1010面向专业：面向专业：软件工程1111选用教材选
2、用教材1、侯鹏志等， 3ds Max 2010 中文版从入门到精通 ，电子工业出版社，2010年2、杨丽等， 城市仿真建模工具:Creator 软件教程 ，同济大学出版社，2007年3、王孝平等， Vega Prime 实时三维虚拟现实开发技术 ，西南交通大学出版社，2012 年1212主要参考书主要参考书1、鲍虎军等， 计算机动画的算法基础 ，浙江大学出版社，2000 年。2、Robert Bridson， Fluid Simulation for Computer Graphics ，A K Peters，2007.1313课程教学目的与任务课程教学目的与任务课程目的：主要讲授利用三维建模
3、软件 3ds Max 2010 和 Multigen Creator 3.0 进行三维物体和场景建模的基本方法，利用实时视景仿真软件 Multigen Vega Prime 提供的 Lynx Prime 软件和 Vega API 进行视景仿真的基本方法。课程任务：一、掌握利用 3ds Max 创建三维模型的方法二、掌握利用 Multigen Creator 创建三维模型及生成地形的方法三、掌握利用 Multigen Vega Prime 进行实时视景仿真的方法。1414课程教学基本要求课程教学基本要求课程讲授环节：1）理解并掌握使用 3ds max 2010 进行 3D 模型建模的方法2）掌握
4、使用 Multigen Creator 进行层次化模型建模的方法3）掌握使用 Vega Prime 进行视景仿真的方法教学辅助：1）习题：i每次课留出一定时间让学生有亲自动手实践的机会，深化对课堂讲授知识的理解。2）作业：i基于 3ds max 2010 的复杂模型建模。ii基于 Creator 的大规模场景建模。iii.基于作业 1 和作业 2，采用 Vega Prime 进行简单的视景仿真。3）考试：采用平时成绩和三次作业成绩的加权平均法。其中，平时出勤占 40%，三次作业占 60%，每次作业各占 20%。1515预备知识或先修课程要求预备知识或先修课程要求先修课程为：程序设计基础。动画建
5、模与仿真技术课程主要向学生讲解三款软件（3ds max 2010， multigen creator 和 multigen vega prime）的使用方法，介绍动画建模与仿真领域最新的技术和方法，代码开发采用 Visual Studio 2003。1616课程教学内容、要求及学时分配课程教学内容、要求及学时分配第一章：基础知识第一章：基础知识(2(2 学时学时) )第第 1 1 节：计算机图形学基础（节：计算机图形学基础（1 1 学时）学时）主要内容：图形在计算机中的表示方式（曲线、曲面、网格、实体等） ；多边形，法线，插值。重点：理解计算机中曲线的表示方式：折线，Bezier 曲线，B 样
6、条曲线，NURBS曲线；理解计算机中曲面的表示方式：多边形网格、Bezier 曲面、B 样条曲面、NURBS 曲面；理解法向量、插值等基本微分几何概念。难点：B 样条和 NURBS 曲线曲面的概念和应用。教学要求：理解曲线、曲面的数学表示方法，了解在计算机中表示二维和三维形体的方法，特别是 NURBS 方法和网格方法，理解多边形在计算机图形学中的重要作用以及法线、插值等概念的含义和应用。第第 2 2 节：图形在计算机中的渲染原理（节：图形在计算机中的渲染原理（1 1 学时）学时）主要内容：计算机中颜色的种类及含义（RGB，HSV 等）及相互间的转换；计算机中光源类型；光源各项参数的含义及其对场
7、景中物体的影响，计算机中材质的表示方法及其与光照、纹理的相互作用；计算机中纹理的实现及其在真实感图形绘制中的作用。重点： 图形在计算机中的渲染流程，计算机图形学中的光照模型原理，光源各项参数的意义及其对物体外观的影响，材质的含义及其与灯光共同作用的原理，纹理的含义及作用。难点： 材质和光源相互作用教学要求：掌握在计算机中表示颜色的方法，掌握光照、材质、纹理对于增加场景真实感的重要意义以及各项参数的对场景的影响。第二章：第二章：3ds3ds MaxMax 20102010 建模技术（建模技术（1010 学时）学时）第第 1 1 节：节：3ds3ds MaxMax 20102010 的基本操作方法
8、及基本几何形体的创建与修改（的基本操作方法及基本几何形体的创建与修改（1 1 学时）学时）主要内容：3ds Max 2010 的界面，基本操作方法（移动、旋转、缩放等） 、菜单栏、工具栏、命令面板等基本工具的介绍。平面、长方体、球体、圆锥体等简单几何形体的创建及基本参数的设置，几何体旋转、缩放、平移等工具的使用。重点：3ds Max 界面了解，视图区、菜单栏、工具栏、控制面板、状态栏、动画控制、视图调整、关键帧设置、时间线与滑块。 难点：视图控制、菜单栏、控制面板教学要求：掌握 3ds Max 2010 建模的基本操作方法，掌握简单几何体的创建和修改方法以及对几何体进行简单的几何变换的方法。第
9、第 2 2 节：扩展几何体的创建与修改方法（节：扩展几何体的创建与修改方法（1 1 学时）学时）主要内容：扭结、倒角长方体、油桶等扩展几何体的创建方法及创建后的修改方法。重点：扩展几何体的创建方法及创建后的修改方法。掌握使用 3ds Max 2010 的基本方法，掌握创建扩展几何体的方法，理解各项参数对几何体形状的影响。难点： 扩展几何体参数的设置教学要求：掌握使用 3ds Max 2010 的基本方法，掌握创建扩展几何体的方法，理解各项参数对几何体形状的影响。第第 3 3 节：基本的光照、材质和纹理等的设置（节：基本的光照、材质和纹理等的设置（1 1 学时）学时）主要内容：3ds Max 灯
10、光的创建及修改，材质编辑器的使用，摄影机的创建及其作用，场景的渲染，简单的动画效果及渲染。重点： 3ds Max 灯光的创建及修改，材质的含义，材质编辑器的使用，常用材质设置，场景的渲染。难点： 材质编辑器的使用教学要求：掌握简单的灯光设置和材质、纹理的使用，掌握 mental ray 场景渲染器的参数设置及渲染方法，掌握简单动画效果的实现和渲染方法。第第 4 4 节：二维曲线的创建及修改方法（节：二维曲线的创建及修改方法（1 1 学时）学时）主要内容：线段、圆弧等简单二维形状的创建和修改，NURBS 曲线的创建和修改。教学要求：掌握二维形状的创建和修改方法，理解 NURBS 线及在表示二维形
11、状中的作用。重点：线段、圆弧等简单二维形状的创建和修改，NURBS 曲线的创建和修改，扩展曲线类型。难点： NURBS 曲线创建于修改第第 5 5 节：复合物体的创建和修改（节：复合物体的创建和修改（2 2 学时）学时）主要内容：通过讲解和实例演示使学生掌握利用变形、散布、一致、融合、放样、布尔操作等方式生成复杂的几何模型的方法。重点：利用变形、散布、一致、融合、放样、布尔、超级切割等方式生成复杂的几何模型的方法，初步理解 reactor 的功能。难点： 放样、超级切割，reactor教学要求：理解每个复合工具的原理，学会利用各种复合工具进行较复杂形体的创建。第第 6 6 节：节：3ds3ds
12、 MaxMax 修改器的使用方法（修改器的使用方法（2 2 学时）学时）主要内容：讲解 3ds Max 渲染管线的概念，讲解MeshSelect、DeleteMesh、EditMesh、MeshSmooth、XForm、Cap Holes、FFD、Lattice、HSDS、Subdivision、Bevel、Lathe、Extrude 等常用修改器的使用方法。重点：讲解 3ds Max 的修改器的基本原理，常用修改器的操作，包括弯曲、锥化、FFD、噪波、挤出、挤压、车削、倒角、倒角剖面、晶格修改器。教学要求：使学生掌握利用修改器对几何形体的顶点、边、面、多边形、元素进行修改的方法。难点： 修改
13、器参数调整。教学要求：使学生掌握利用修改器对几何形体的顶点、边、面、多边形、元素进行修改的方法。第第 7 7 节：一个复杂三维模型的建立（节：一个复杂三维模型的建立（2 2 学时）学时）主要内容：综合运用之前所学习的理论知识和建模方法，建立一件日常生活用品三维模型，从而达到巩固和深化所学知识的目的。重点： 用 3ds max 创建一件日常生活用品：洗手盆难点： 网格建模，网格编辑方法教学要求：通过对日常生活用品建模，使学生牢固掌握用 3ds Max 进行三维建模的各种方法。第三章：第三章：MultigenMultigen CreatorCreator 建模技术（建模技术（8 8 学时）学时）第
14、第 1 1 节：节：MultigenMultigen CreatorCreator 软件简介（软件简介（1 1 学时）学时）主要内容：Multigen Creator 的界面和基本操作方法、菜单栏、工具栏、视图面板、坐标面板、选择面板的基本使用方法，栅格的作用，基本几何形体的创建（平面多边形、圆、空间球体、圆柱体等） ，3ds Max 与 Multigen Creator 之间的区别，在 Multigen Creator 中导入 3ds Max 模型的方法。重点： Multigen Creator 的界面和基本操作方法，包括菜单栏、工具栏、视图面板等工具的使用，用 Creator 创建基本几何
15、形体，在 Creator 中导入 3ds Max的模型的方法。难点： 菜单栏、工具栏、视图面板的使用教学要求：使学生掌握用 Multigen Creator 创建基本几何形体的方法，理解用 3ds Max 和 Multigen Creator 创建几何形体的异同。第第 2 2 节：复杂几何形体的创建及修改（节：复杂几何形体的创建及修改（1 1 学时）学时）主要内容：利用 Wall、Peak、Revolve、Loft 等方法生成复杂几何形体的方法，对几何形体进行 Mirror、Slice、Taper、Twist 等方式的修改。重点：利用几何体工具箱中的 Wall、Peak、Revolve、Lof
16、t 等工具生成复杂几何形体的方法，以及使用几何体修改工具性对几何形体进行Mirror、Slice、Taper、Twist 等修改的方法，使学生掌握利用几何工具创建复杂形体的方法。难点： 几何体修改工具箱的使用方法教学要求：使学生掌握利用几何工具创建复杂形体的方法。第第 3 3 节：基本的光照、材质、纹理等的设置及层次模型和数据库管理（节：基本的光照、材质、纹理等的设置及层次模型和数据库管理（1 1 学时）学时）主要内容：Multigen Creator 灯光类型及其创建方法，材质和纹理的载入与应用；Multigen Creator 管理场景的层次数据库模型及其修改方法，层次模型在实时视景仿真中的作用。重点： 学会设置 Creator 的光照、材质、纹理等参数难点： 调板的概念及调板与物体之间建立联系的方法教学要求：使学生掌握 Multigen Creator 的灯光、材质、纹理的设置方法，理解 Multigen Creator 的层次数据库模型，并掌握组织场景的数据库模型的
