三D程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱

《3D程序設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程性質(zhì)專業(yè)限選課課程編號(hào)xx436309課程名稱3D程序設(shè)計(jì)適用專業(yè)軟件工程先修課程《C++語言程序設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》總學(xué)時(shí)64其中理論26學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)38學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)4一、課程簡(jiǎn)介本課程是軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)限選課，本課程在第六學(xué)期課程中講解，是在學(xué)生學(xué)完2D程序設(shè)計(jì)課程和C++程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程之后，為加強(qiáng)對(duì)學(xué)生3D程序設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)而開設(shè)的體現(xiàn)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)編程綜合應(yīng)用的一門課程。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生獲得3D程序設(shè)計(jì)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能，了解3D程序設(shè)計(jì)的主要流程、調(diào)試方法，并了解3D程序設(shè)計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等前沿技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用。初步具備3D場(chǎng)景的程序設(shè)計(jì)、3D動(dòng)畫、以及3D交互等開發(fā)的能力，為走向工作崗位后從事虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)打下良好的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：1、知識(shí)目標(biāo)：了解：3D程序設(shè)計(jì)的基本思想、發(fā)展歷史、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。3D程序設(shè)計(jì)的固定渲染管線以及基本的流程；燈光、色彩、紋理、模型、混合、模板等基本3D程序設(shè)計(jì)中基本元素。掌握：COM編程的基本原理以及3D程序設(shè)計(jì)的基本步驟；各種攝像機(jī)的創(chuàng)建;3D地形的渲染;粒子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),拾取算法的實(shí)現(xiàn)以及交互。2、能力目標(biāo)：（1）對(duì)3D程序設(shè)計(jì)有初步的認(rèn)識(shí)和了解；（2）掌握3D程序設(shè)計(jì)中固定渲染管線以及攝像機(jī)與地形渲染和交互；三、課程教學(xué)基本要求為了更好地掌握本課程的知識(shí)，必須先修《C++程序設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》、等課程，本課程教學(xué)內(nèi)容實(shí)踐性較強(qiáng)，需要在機(jī)房里老師現(xiàn)場(chǎng)講解，學(xué)生同步實(shí)踐。四、課程教學(xué)模塊（或教學(xué)內(nèi)容）與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)模塊知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)1必備的數(shù)學(xué)知識(shí)了解：向量、矩陣以及平面等基本數(shù)學(xué)概念掌握：向量、矩陣在3D程序設(shè)計(jì)的應(yīng)用22初始化D3D了解：D3D基礎(chǔ)以及COM編程掌握：初始化D3D的實(shí)例框架23固定渲染管線了解：定點(diǎn)格式FVF掌握：虛擬攝像機(jī)以及固定渲染管線的坐標(biāo)系；24D3D的繪制了解：D3D繪制的基本框架掌握：利用頂點(diǎn)緩沖區(qū)繪制基本圖元;利用索引緩沖區(qū)繪制基本圖元;D3D繪制幾何體。25D3D中的燈光了解：光照模型和光源的類型掌握：光源、法線、材質(zhì)、光照模型。3D程序設(shè)計(jì)中光照效果的實(shí)現(xiàn)26D3D中的紋理了解：紋理坐標(biāo)掌握：紋理過濾、紋理尋址、紋理動(dòng)畫、多紋理、多級(jí)漸進(jìn)紋理過濾的實(shí)現(xiàn)。27D3D中混合了解:混合公式掌握:利用Alpha混合實(shí)現(xiàn)半透明、加亮和高光等效果28網(wǎng)格模型了解:Mesh的基本概念掌握:讀取.x文件實(shí)現(xiàn)模型動(dòng)畫;實(shí)現(xiàn)骨骼動(dòng)畫;實(shí)現(xiàn)模型幀動(dòng)畫;實(shí)現(xiàn)骨骼蒙皮動(dòng)畫。29靈活實(shí)現(xiàn)各種攝像機(jī)了解:攝像機(jī)的基本原理掌握:實(shí)現(xiàn)第一人稱攝像機(jī);實(shí)現(xiàn)第三人稱攝像機(jī)210地形的實(shí)現(xiàn)了解:高度圖的讀取掌握:實(shí)現(xiàn)地形的渲染;獲取地形的高度信息;實(shí)現(xiàn)和地形的碰撞檢測(cè)。411粒子系統(tǒng)了解:粒子與點(diǎn)精靈掌握:實(shí)現(xiàn)粒子系統(tǒng)212拾取了解:鼠標(biāo)拾取的基本原理掌握:拾取算法2序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容摘要實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型開出要求1初始化D3D安裝D3D的環(huán)境，并創(chuàng)建3D程序的框架2設(shè)計(jì)性必做2繪制正方形掌握固定渲染管線的流程，利用頂點(diǎn)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)繪制一個(gè)正方體2設(shè)計(jì)性必做3繪制正方體利用索引緩沖區(qū)繪制正方體2設(shè)計(jì)性必做43D燈光熟悉光照實(shí)現(xiàn)流程，模擬點(diǎn)光源的效果2設(shè)計(jì)性必做5場(chǎng)景燈光模擬3D場(chǎng)景中多種燈光的交錯(cuò)2設(shè)計(jì)性必做6實(shí)現(xiàn)3D中倒影利用多紋理使用倒影的效果2設(shè)計(jì)性必做7實(shí)現(xiàn)3D中瀑布利用單紋理動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)瀑布2設(shè)計(jì)性必做8實(shí)現(xiàn)3D的爆炸利用多紋理動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)爆炸效果，掌握多紋理動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)的流程2設(shè)計(jì)性必做9實(shí)現(xiàn)3D的水面利用凹凸紋理實(shí)現(xiàn)2D水面，掌握凹凸紋理渲染流程以及應(yīng)用范圍2設(shè)計(jì)性必做10實(shí)現(xiàn)3D的水下效果利用ALPHA混合實(shí)現(xiàn)水下的效果，掌握ALPHA混合的公式以及實(shí)現(xiàn)流程4設(shè)計(jì)性必做11實(shí)現(xiàn)一個(gè)3D靜態(tài)人物利用.X文件實(shí)現(xiàn)一個(gè)靜態(tài)模型的加載，并熟悉3D渲染流程2設(shè)計(jì)性必做12實(shí)現(xiàn)一個(gè)3D的角色利用骨骼蒙皮動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)3D模型的動(dòng)畫播放。掌握骨骼蒙皮動(dòng)畫的原理4設(shè)計(jì)性必做13第一人稱攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)第一人攝像機(jī)，并綁定人物。掌握攝像機(jī)的原理2設(shè)計(jì)性必做14第三人稱攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)第三人稱攝像機(jī)，并綁定人物。掌握攝像機(jī)與場(chǎng)景的碰撞2設(shè)計(jì)性必做15鼠標(biāo)拾取掌握鼠標(biāo)拾取的原理，實(shí)現(xiàn)覺場(chǎng)景中的物體交互2設(shè)計(jì)性必做163D場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)一個(gè)3D的場(chǎng)景，并交互4設(shè)計(jì)性必做五、教學(xué)方法與策略課程以老師機(jī)房講授、學(xué)生同步實(shí)踐為主，輔以分組進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐等手段。六、學(xué)生學(xué)習(xí)成效考核方式考核環(huán)節(jié)構(gòu)成（均為100分制）評(píng)分依據(jù)占總成績(jī)的比重考勤曠1-2次，扣5分一次，3次及以上10分一次20%課堂表現(xiàn)上課講話，做與課堂無關(guān)的事扣分，認(rèn)真聽講，積極回答問題加分10%實(shí)驗(yàn)根據(jù)布置的實(shí)驗(yàn)完成次數(shù)及質(zhì)量20%項(xiàng)目考核利用所學(xué)知識(shí)制作一個(gè)3d場(chǎng)景并能進(jìn)行交互，根據(jù)作品完成效果打分50%七、選用教材（美）FrankD.Luna著，《DirectX9.03D游戲開發(fā)編程基礎(chǔ)》，清華大學(xué)出版社，2007年八、參考資料1、王欣，《DirectX游戲程序設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2014年。2、王德才，《精通DirectX3D圖形與動(dòng)畫程序設(shè)計(jì)》，人民郵電出版社，2007年。