三维渲染技术-实验大纲.doc

(完整版)三维渲染技术_实验大纲
《三维渲染技术》实验教学大纲
课程总学时:32学时
学分：2学分
实验学时：24学时 　
实验个数： 6个
实验学分:1.5学分
课程性质:专业选修课
适用专业：数字媒体技术
教材及参考书：数字绘图的光照与渲染技术（第二版)
大纲执笔人：刘云安 　　
大纲审定人：数字媒体学院学术委员会

一、实验课的性质与任务
本课程是数字媒体技术专业的选修专业课之一,是《三维渲染技术》的同步实验课。实验目的是让学生细致深入地了解三维渲染的原理和技法，尤其针对实时渲染和非实时渲染的区别，选择不同的渲染方法。实验课是为理论课服务的，通过开设实验课，学生能够掌握地理信息系统的原理及相应软件的使用操作，加深理解理论课内容.注重从事理论研究、实验工作的能力和严谨的科学作风的培养,提倡创新精神.

二、实验目的与要求
1．实验目的
掌握灯光和真实感的形成原理，从而在任何3D应用程序中制作出专业效果把3D模型合成到真实环境中；应用高级渲染技术，比如次表面散射、全局光照、焦散、遮挡及高动态范围图像；设计真实材质并绘制详细纹理;模拟现实生活中摄影机属性，比如光圈级数、曝光时间、景深和具有照片级逼真度的自然色温；理解视觉效果和动画工作室的生产流水线.
2．实验要求
（1）掌握渲染的基础知识.
（2）计算机的灯光模拟。
（3）理解视觉效果和动画工作室的生产流水线。
（4）模拟现实生活中摄影机属性。

三、实验项目及内容提要
三维渲染技术实验 （)
序号
实验编号
实验名称
学时
必做
选做
实验类型
内容提要
基本操作
验证
综合
设计
1

光照设计基础
2
√

√

光源出发点、光源类型、 点光源、聚光灯
2

光照控制与选项
2
√

√

控制与选项、衰减、
漫反射与镜面反射、
灯光链接
3

阴影的视觉功能与算法
6
√

√

阴影的视觉功能、定义空间关系、展现不同的角度、增强构图
4

光照中的遮挡
6
√

√

环境光遮挡、全局光照中的遮挡、其他类型的遮挡
5

全局光照与焦散
4
√

√

间接光、实际光源、全局光照光子贴图
6

光影造型
4
√

√

三点照明、光的功能、合理配置主光、补光、反射光、轮廓光

四、实验内容安排
实验一 光照设计基础
(基本操作性实验 2学时）
1。 目的要求
熟悉三维环境中各种光源类型
2．实验内容
（1）光源出发点
(2）光源类型
（3）点光源
（4）聚光灯
(5）平行光
（6）区域光
（7）模型光
（8）环境球
（9)环境光
3．主要实验仪器设备
计算机、3dmax2010软件环境。

实验二 控制与选项
(基本操作性实验 2学时)
1。 目的要求
了解光线在渲染过程中的漫反射与镜面反射、灯光链接等知识。
2．实验内容
（1）控制与选项
(2）衰减
（3）漫反射与镜面反射
（4）灯光链接
(5）灯光制作规范
（6）反馈循环
3．主要实验仪器设备
计算机、3dmax2010软件环境。

实验三 阴影的视觉功能与算法
（基本操作性实验 6学时）
1. 目的要求
通过实验理解和掌握阴影二级阴影的视觉功能以及阴影算法。
2．实验内容
(1）阴影的视觉功能
（2）定义空间关系
（3)展现不同的角度
（4）增加对比度
（5）暗示屏外空间
（6）整合元素
（7）何种光线需要阴影
（8）阴影混乱
（9)阴影颜色
（10)阴影大小与透视
（11）阴影算法
3．主要实验仪器设备
计算机、3dmax2010软件环境。

实验四 光照中的遮挡
（基本操作性实验 6学时）
1。 目的要求
掌握遮挡的概念、伪阴影以及烘焙照明
2．实验内容
(1）遮挡
(2）环境光遮挡
（3）全局光照中的遮挡
（4）其他类型的遮挡
(5）伪阴影
（6)负光线
（7）只有阴影的光
（8)阴影对象
(9)烘焙照明
3．主要实验仪器设备
计算机、3dmax2010软件环境。

实验五 全局光照与焦散
(综合性实验 4学时）
1。 目的要求
了解全局光照、光子贴图及焦散的概念
2．实验内容
(1）昼光
（2）天光
（3）间接光
（4）实际光源
（5）全局光照
(6)光子贴图
（7)最终采集
（8）焦散
3．主要实验仪器设备
计算机、3dmax2010软件环境。

实验六 光影造型
（综合性实验 4学时）
1。 目的要求
掌握光的功能、三点照明、镜面反射光。
2．实验内容
（1）三点照明
（2）光的功能
（3）主光
（4)补光
(5）反射光
（6)轮廓光
（7）Kicker照明
(8)镜面反射光
3．主要实验仪器设备
计算机、3dmax2010软件环境。

五、实验报告的格式(本部分要求各学院设计成表格作为教学大纲附件）
实验完毕,应用专门的实验报告本,根据预习和实验中的现象及数据记录等,及时而认真地写出实验报告。实验报告一般包括以下内容：
实验（序号） 实验名称
(一）实验目的
（二）仪器工具及材料 列出实验中所使用的主要仪器工具及材料。
（三）内容及程序 应简明扼要地写出实验步骤流程。
（四）结果及分析 应用文字、表格、图形等形式将数据表示出来.根据实验要求对数据进行分析和误差处理。
(五)问题讨论 结合有关理论对实验中的现象、产生的误差等进行讨论和分析，以提高自己的分析问题、解决问题的能力，并提出应注意的事项，也为以后的科学研究打下一定的基础。

六、考核方式、方法及实验成绩评定方法
1、考核方式、方法：
三维渲染技术实验课成绩单独按五级记分.凡实验成绩不及格者,该门课程必须重修。学生的实验成绩应以平时考查为主，一般应占总分的70%,其平时成绩又要以实验实际操作的优劣作为主要考核依据。在学期末或课程结束时,为复习和巩固实验教学内容,进一步对学生作补充了解,也可举行一定的实验操作考试，但无论采取何种方式进行考核，都必须按实验课的目的要求，以实际实验工作能力的强弱作为评定成绩的主要依据。因此,最终的集中考试结果只能占总成绩的30％。
2、实验成绩评定方法：
评定各级成绩时，可参考以下标准：
（一)优秀（很好)
能正确理解实验的目的要求，能独立、顺利而正确地完成各项实验操作，会分析和处理实验中遇到的问题，能掌握所学的各项实验技能，能较好地完成实验报告及其它各项实验作业,有一定创造精神和能力。有良好的实验工作作风和习惯。
(二)良好（较好)
能理解实验的目的和要求，能认真而正确地完成各项实验操作，能分析和处理实验中遇到的一些问题。能掌握所学实验技能的绝大部分,对难点较大的操作完成有困难。能一般完成实验报告和其它实验作业。有较好的实验习惯和工作作风。
（三）中等（一般）
能粗浅理解实验目的要求，能认真努力进行各项实验操作，但技巧较差。能分析和处理实验中一些较容易的问题，掌握实验技能的大部分。有30%掌握得不好。能一般完成各项实验作业和报告.处理问题缺乏条理.工作作风较好。能认真遵守各项规章制度。学习努力。
（四)及格（较差)
只能机械地了解实验内容，能一般性地按实验步骤完成实验操作,能完成60%所学的实验技能，有些虽作但不准确.遇到问题常常缺乏解决的办法，在别人启发下能作些简单处理，但效果不理想。能一般完成实验报告，能认真遵守实验室各项规章制度，工作中有小的习惯性毛病（如工作无计划，处理问题缺乏条理）.
（五）不及格（很差)
盲目地操作，只掌握50％的所学实验技能.有些实验虽能作，但一般效果不好，操作不正确。工作忙乱无条理。一般能遵守实验室规章制度，但常有小的错误。实验报告较多的时候有结果，遇到问题时说不明原因,在教师指导下也较难完成各项实验作业。或有些小聪明但不努力，不求上进。

七、实验主要应配套仪器设备及台(套）数（以一个实验教学班40人为标准）
序号
仪器设备名称
数量
备注
1
扫描仪
1套

2
3dmax 2010软件
40套

3
pc计算机
40台

八、主要教材及参考书
［1]《数字绘图的光照与渲染技术（第二版）》(美）波恩 著，清华大学出版社，2008。
[2］《水晶石影视动画精粹:Maya & mentalray影视动画渲染》,水晶石教育、飞思数字创意出版中心，电子工业出版社，2012。

科学管理合理组织，不断深化“双基”建设，狠抓安全技术教育培训工作，全面落实“手指口述安全确认操作、岗位描述”安全管理规范，提高全员安全责任意识和整体操作技能。