541032动画建模与仿真技术

动画建模与仿真技术（541032）教学大纲01．教学单位：软件学院02．课程编号：54103203．课程名称：动画建模与仿真技术04．课程英文名称：Technology of animation modeling and simulation05．课程学时： 32学时，其中含实验0学时06．课程学分： 2学分07．课程类别：专业教育课08．课程性质：选修09．开课学期：第6学期10．面向专业：软件工程11．选用教材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12．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，2007.13．课程教学目的与任务课程目的：主要讲授利用三维建模软件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。

14．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%。

15．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。

16．课程教学内容、要求及学时分配第一章：基础知识(2学时)第1节：计算机图形学基础（1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2节：图形在计算机中的渲染原理（1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：3ds Max 2010 建模技术（10学时）第1节：3ds Max 2010 的基本操作方法及基本几何形体的创建与修改（1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2节：扩展几何体的创建与修改方法（1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3节：基本的光照、材质和纹理等的设置（1学时）主要内容：3ds Max灯光的创建及修改，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4节：二维曲线的创建及修改方法（1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5节：复合物体的创建和修改（2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6节：3ds Max 修改器的使用方法（2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7节：一个复杂三维模型的建立（2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：Multigen Creator 建模技术（8学时）第1节：Multigen Creator 软件简介（1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2节：复杂几何形体的创建及修改（1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、Loft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（1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方法。

第4节：工具箱的使用方法（1学时）主要内容：讲解Creator中工具箱的使用方法。

重点： Creator的大部分工具箱的功能和使用方法，重点讲述调整工具箱、复制工具箱(Duplicate)、多边形修改工具箱(ModFace)、修改顶点（Mod Vertex）难点：工具箱使用背后的数学方法教学要求：使学生掌握Creator中工具箱的功能和使用方法。