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数字漫游虚拟仿真拍摄实验

主讲教师:孙锐

教师团队:共8

  • 高琳
  • 孙锐
  • 孔文霞
  • 郜菲
  • 尹璐
  • 鹿小强
  • 尚雅莉
  • 张振亚
学校: 中原工学院
开课院系: 艺术设计学院
专业大类: 影视动画
开课专业: 数字漫游
学分: 2
课时: 30
数字漫游虚拟仿真实验介绍
本项目是基于通过虚拟仿真技术模拟出动作捕捉系统采集体验者的相关数据,然后与学生自己构建的虚拟漫游场景和交互环节进行数据绑定,从而达到体验者能够在虚拟的场景中进行体验与交互。学生可以在开展实验前,提前熟悉和了解该实验的原理、布局和操作,从而有效提升该实验教学的效率。打破了传统实验教学的诸多羁绊,结合了数字化、虚拟化的特征,拓展了实验教学的广度和深度,延伸了实验教学时间和空间,优化了实验教学资源。
实验教学团队

高琳

职称:副教授

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

职位:教研室主任

孙锐

职称:讲师

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

孔文霞

职称:高级实验师

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

职位:动画数字影像实验中心主任

郜菲

职称:讲师

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

职位:教研室副主任

尹璐

职称:讲师

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

鹿小强

职称:讲师

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

尚雅莉

职称:副教授

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

张振亚

职称:讲师

单位:中原工学院

部门:艺术设计学院

职位:摄影教研室主任

教学方法

1、对学生进行数字漫游虚拟仿真拍摄实验的理论教学,需要将实验的相关内容,包括:实验原理、实验流程、实验目标、注意事项以及实验前期准备(方案构思、创作原理、前期剧本安排等)讲解给学生。

2、进行具体的上机操作,将前次策划好的漫游方向进行下一步的实施,其中包含二维设定部分和三维模型制作部分,主要每个团队成员将前期策划好的实验方案进行实现的过程,数字漫游的内容、场所、虚拟人物的设定以及场景建筑空间的搭建,为下一步的具体实施做好准备。

3、虚拟仿真拍摄前期的实地场景搭建,按照所制作的虚拟空间模型进行1:1 的搭建空间,细致到每扇门、墙壁隔断、桌椅家具、灯开关等,这些空间摆设只需要使用模型及空间大小一样的简单模型即可。

4、现场实践拍摄环节,主要分为两个环节:第一,角色动态捕捉拍摄以及信息采集,这个环节主要是让学生利用动态捕捉设备对真人的动作进行拍摄,如果漫游中涉及到场景道具的交互的话,也需要对场景道具进行拍摄;第二,VR虚拟仿真现场拍摄,通过佩戴虚拟仿真演示头盔,可以通过显示眼镜观看到虚拟空间,并能够在空间中进行漫游走动并与虚拟场景中的道具进行交互,同时还可以与其中的虚拟角色进行互动。

5、成果的输出,通过Unity3D游戏引擎进行后期合成与制作并输出实验作品,然后,通过现场测试进行教学成果的评价考核,并给出每组团队相应的分数。

实施效果:预计实施后得到一部较为完整的数字漫游VR虚拟仿真成果,与原来的数字漫游实验形成鲜明的成果对比,从观看角度、体验感、视觉化效果、交互体验的数量以及虚拟仿真的程度这几个方面从新认识数字漫游。让每一位学生都能够熟练掌握这门实验课程的内容、过程以及效果并从中收获满满。

实验步骤

1学生通过直接登录或者注册新用户登录到实验用户指南界面,通过点击实验原理、试验步骤和实验考核方式进行阅读实验要求;

2正式进入虚拟仿真实验界面,第一步骤是动作捕捉系统的摄像头的选择和调价界面学生在界面左边界面中通过左右箭头来选择动捕实验空间中的拍摄镜头数量,数量有6头、8头和16头;

3第二步需要学生在界面的右侧的摄像头调剂界面对所选的摄像头的机位进行位置的校准操作,操作正确现实绿色,错误显示红色。最后点击下一步;

4第三步,进入动捕空间的扫场界面,由于该实验步骤真实实验的时候比较耗时,而且技术含量低操作简单,所在虚拟实验中对其过程进行简化,学生需要观看扫场演示视频即可;

5第四步是该实验的重点环节,学生需要给虚拟人物穿戴动捕采集器,人物穿戴采集器一共分为六步交互操作,学生需要分别对人物头部、手臂、手腕、肩部、前胸、后背、腿部和脚步进行采集器的正确粘贴,错误会出现红色提示,正确粘贴后会显示绿色;

6第五步是动作捕捉采集点与虚拟骨骼的绑定实验,学生序号根据采集点的位置和大小来导入虚拟骨骼模型,然后对模型进行位置和大小的调节,正确显示绿色,错误显示红色;

7第六步动作捕信息与虚拟空间的匹配,由于该实验步骤在真实的实验中是需要粘贴采集器后的人物和虚拟空间中人物的运动是同步的,是需要通过游戏引擎进行合成计算,所有在虚拟实验当中对该步骤进行了简化,实验界面左边是动捕空间中的人物,右边是虚拟空间中的虚拟人物,一点数据连匹配后,两者可以达到动作上的同步。

8第七步在界面最右侧进行虚拟场景的选择,该平台后续会添加导入模块,学生可以将自己设计搭建的虚拟空间进行上传到场景库中,可以选择自己制作的空间进行最后的测试

9第八步点击进入选择好的虚拟场景,在该步骤里本专业学生在实验室中可以通过佩戴VR虚拟设备进行漫游体验,最后结束漫游。

10第九步退出漫游空间后,回到第六步的界面,学生可以再选择其他虚拟场景进行体验,也可以选择完成实验,同时,如果整个实验操作不是很理想,在点击完成按钮后也可以选择重新实验。

11、第十步进入成绩考核界面,同时对该实验过程中出现的问题和疑问进行反馈,也可以提出自己的建设性意见,所有反馈会直接反馈给在线教学人员的系统里,在线教学人员会及时给学生与反馈。


实验效果

实验结果必须通过其他组成员进行测试,分别从漫游的体验程度、视觉效果、创意点、虚拟仿真程度、交互性设置、技术质量以及不足甚至是错误的地方等多方面进行相互打分,老师则从实验整个流程的每一环节对学生团队进行评估,从技术的正确性、完成的质量和效果等多方面进行评测,最后教师成绩与学生成绩按照6:4的比例进行换算,得到最后实验结果,确保得到一个较为公正合理的实验结果。

使用该套全景拍摄设备完成一部完整的数字漫游VR虚拟仿真作品。本课程的考核方法为实验成果展示效果,结合学生的在每个操作环节的学习情况、操作情况、完成质量和完整效果作为考查为成绩评定的依据。要求每个团队都要提供完整的实验笔记数据记录,完整的原始信息文件以及完整的实验作品。


实验教学大纲

《数字动画漫游》教学大纲

课程名称:

数字动画漫游

课程编号:

DB0904078 

英文名称:

Digital animation roaming

总学时/学分:

30/2

理论学时:

20

实验学时:

8

上机学时:

2

课外学时:

0

先修课程:

《三维软件基础》、《三维动画设计》

开课学期:

第七学期秋 

一、教学目标和基本要求:

 

教学目标:    

该课程是一门应用性较强的课程,数字漫游技术结合当下较为前言的动作捕捉技术和交互式虚拟空间漫游技术,该课程伴随各种新媒体教学前端设备的开发和应用,普遍应用于各大高校,并成为作为教师教学的重要方式和手段

该课程的教学目标:

1、通过该课程,让学生掌握数字漫游技术的相关理论知识,同时,掌握虚拟仿真拍摄的原理和基本流程。

2、该课程的性质决定了它与行业联系较为紧密,通过该课程让学生了解和掌握数字漫游的前沿信息和技术,为以后能够胜任相关行业的工作打下基础。

3、拓展学生专业学习方向和广度,虚拟仿真拍摄技术的应用领域非常广泛,学生通过该课程所学习到的专业知识能够通过举一反三后应用到其他行业,如:医疗业、建筑业、制造业、旅游业等。

4、提升校企合作,建立高校与企业产学研合作关系。该课程融入数字媒体前沿技术,目标在于满足相关行业人才所需,缩短高校人才培养与社会所需人才之间的差距,立在培养出能够很快胜任工作的有能力、有效率、有实力的人才。

基本要求:

、知识、能力、素质的基本要求:

要求每位学生在开始这门实验课程以前,需要掌握新媒体艺术概论、二维软件基础、游戏原画设定、三维软件技术、三维动画制作、高级交互动画制作等相关基础课程。同时,学生需要具有一定的美术修养、审美能力、策划能力,手绘能力强并具有一定的三维模型制作能力。

数字漫游VR虚拟仿真拍摄技术是目前较为前瞻的行业,该技术覆盖了数字电影、数字动画、数字游戏和所有具备数字化虚拟交互体验的行业,如:医疗行业、航空航天、化工制造、军队虚拟化作战等行业。所以首先,需要我们的学生对数字漫游行业有一个比较深入的了解;其次,还需要他们掌握数字漫游所服务的行业的技术要求、产品型号及参数、运行原理等等知识的学习研究能力,对不了解的技术和知识的相关论文、资料的查询能力和综述能力及研究能力;最后,需要我们的学生具有一定创新能力,数字漫游技术的服务行业比较宽广,所有每个行业对数字漫游虚拟仿真技术和形式的要求是不一样的,学生需要将自己在该实验课程中所学到的知识和技术进行创新,并且要与所从事的行业的相关知识和技术进行有机的结合后才能够胜任或做好这项工作。创新力已经成为一个行业永葆活力的核心力量。

、教学模式基本要求:

教学通过课堂教学和上机操作相结合,课堂教学讲授基本理论,通过多媒体手段结合实例讲解。利用课堂演示,讲解动画漫游设计软件的基本设计方法和流程,让学生掌握动画漫游的方法并独立设计完成设计任务。

、考核方法基本要求:

本课程的考核成绩分为两个部分:

第一部分:学生平时成绩,其中包括课堂练习和考勤。总占60%

第二部分:学生最后节课成绩,其中包括学生实际上机操作实验成绩和最后大作业成绩。总占40%

具体的考核要求:

1、学生的课堂练习要按时按要求准时完成和提交,完成质量高者分值高;没能按时提交课程练习作业或者作业完成质量不高者扣除相应分值。

2、学生考勤包括理论学习出勤率和上机实验的上机率,学生出现三次旷课就按照重修处理。迟到和早退按照分值比例进行扣分处理。

3、学生上机试验操作必须按照系统规定的方法和步骤进行,软件系统可以记录学生每一步试验步骤操作的正确度,如果学生没有按照实验步骤进行实验或者每一步实验步骤不认真操作,都将被系统记录并扣除相应的分数,在实验完成后现实学生实验操作的最后成绩。

4、最后结课作业成绩:学生在经过反复的虚拟仿真实验以后,虚拟仿真操作成绩合格后,利用所掌握的技术后,利用真实的实验设备进行最后大作业的创作。

三个成绩加在一起按照60%、20%、20%的八分比例进行换算,最终取得该实验课程的最终考核成绩。

以下是整个实验考核细化表:

一级指标

二级指标

考核内容

分值

考核依据

数字漫游VR虚拟仿真拍摄实验最终考核成绩

课堂练习成绩

1、课堂作业按时完成,得10分,没有按时完成扣5分。

2、按照作业要求完成,得10分,每不符合1个要求扣1分。
3、课堂练习做认真高质量完成,得15分,完成质量差的扣3分。作业简化偷工减料的扣3分。

4、作业存在借鉴抄袭他们的按0分处理。

40

专业教师按照教学日历课堂作业要求进行评分

考勤成绩

1、准时上课,没有旷课、迟到、早退现象的得20分。

2、迟到一次扣2分,旷课一次扣5分,早退一次扣5分。

3、迟到5次以上者按照0分处理,旷课和早退达3次及以上者按照0分处理。

20

按照教师课程点名册实际点名名单评分

上机虚拟实验

1、完整认真按照虚拟仿真实验步骤完成实验得20分。

2、虚拟仿真实验最后系统会根据学生的实际操作情况给与分值,该分值乘以20%后即为该环节学生成绩。

20

按照实验系统给出的实验分值评分

结课作业成绩

1、按要求按时完成最后结课作业者得10分,没有按时完成作业者扣5分。

2、按照作业要求完成,得10分,每不符合1个要求扣1分。
3、课堂练习做认真高质量完成,得15分,完成质量差的扣3分。作业简化偷工减料的扣3分。

4、作业存在借鉴抄袭他们的按0分处理。

 

20

专业教师按照教学日历结课作业要求进行评分

 

 

二、课程简要说明:

《数字动画漫游》是动画专业的专业选修课程,是在三维动画制作课程上的延续和提高。课程实践中注重对各专业基础课程的衔接,如三维建模、三维动画设计、导向设计等课程的统合和整体应用。数字动画漫游是一门综合的课程,它是跨学科的学术领域,是在各门相关学科中提取相关的内容要素而综合起来的系统学科。

三、教学重点、难点:

重点:

1、掌握Unity3D三维动画建模的设计流程和设计方法;

2、动作捕捉采集服装道具的正确穿戴与佩戴;

3、熟练掌握数字漫游VR虚拟仿真拍摄实验的上次操作;

4、利用所学软件制(Unity3D)制作出带有交互操作的虚拟现实数字漫游作品。

难点:

1、Unity 3D 交互软件的交互式编码及合成;

2、虚拟仿真实验的原理和流程;

3、动作捕捉系统的参数设定和采集数据的分析与输出设置。

四、课程章节主要内容及学时分配:

第一章    课程介绍与Unity3D环境搭建(理论教学1学时)

第二章    游戏场景基本操作(理论教学1学时)

第三章    游戏场景制作3D模型(理论教学1学时)

第四章    3D模型美化之材质球(理论教学1学时)

第五章    3D模型重用之预制体(理论教学1学时)

第六章    基本组件之摄像机(理论教学1学时)

第七章    基本组件之灯光(理论教学1学时)

第八章    组件与脚本(理论教学1学时)

第九章    鼠标键盘输入(理论教学1学时)

第十章    使用变换组件移动游戏物体(理论教学1学时)

第十一章  物理组件之刚体(理论教学1学时)

第十二章  物理组件之碰撞体(理论教学1学时)

第十三章  刚体常用方法介绍(理论教学1学时)

第十四章  刚体碰撞事件监测与处理(理论教学1学时)

第十五章  刚体触发事件监测与处理(理论教学1学时)

第十六章  网格组件之网格过滤器和渲染器(理论教学1学时)

第十七章  疯狂教室案例开发 (理论教学2学时)

第十八章   PC端游戏打包与发布(理论教学2学时)

上机实验  数字漫游VR虚拟仿真拍摄实验(上机实验2学时)

实验课程  动作捕捉系统的安装调试(实验2学时)

          动作捕捉信息采集、绑定与输出(实验2学时)

          虚拟空间搭建(实验2学时)

          Unity 3D数字漫游程序输出与调试(实验2学时)

五、教材名称及主要参考书:

推荐教材

优美缔软件(上海)有限公司 :《Unity 5.X从入门到精通》,中国铁道出版社,2016。

主要参考书

撰写人:

 

 审订人:

 


大纲制定委员会主任:







 

制订日期:2018年11月

 

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 数字漫游实验介绍视频
视频
.mp4
2019-09-23 322.61MB
4.1 数字漫游作品
视频
.mov
2018-10-23 82.23MB
4.2 VR数字拍摄作品
视频
.mp4
2018-10-23 143.90MB
5.2 数字漫游实验引导视频
视频
.mp4
2019-09-23 435.49MB
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