探析VR技術(shù)于展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)中的應用
論文關(guān)鍵詞：VR技術(shù) 視覺識別與導向 教改 多媒體
論文內(nèi)容摘要：隨著VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)在教學中的深入運用，多媒體輔助教學系統(tǒng)的開發(fā)與完善作為現(xiàn)代技術(shù)改革的一個重要方面在教學中的應用越來越廣泛。文章是針對展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)第五章第二節(jié)的動線及導向設(shè)計的研究來進行的，指出通過使用3DSMax 輔助VRML （虛擬現(xiàn)實標記）進行虛擬場景的構(gòu)建，對空間中的動線及導向識別系統(tǒng)進行設(shè)計分析，可以幫助學生理解并掌握在空間中動線和導向設(shè)計的要點。
展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)的開發(fā)，應以展示設(shè)計教學大綱為依據(jù)，并根據(jù)教學目的與要求，發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，深入確切地表達教學內(nèi)容，還要考慮教與學的互動。隨著三維圖形技術(shù)的飛速發(fā)展以及計算機多媒體技術(shù)的日益普及，“虛擬現(xiàn)實”作為新的學科越來越深入人們生活的各個方面，引起人們的重視。與展示設(shè)計傳統(tǒng)教育相比，利用VR技術(shù)在展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)的運用、開發(fā)與完善，有著更加深入表達教學內(nèi)容的優(yōu)勢。展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)的運用對學生獲取知識、發(fā)展自身能力、培養(yǎng)良好設(shè)計思維有較好的作用，同時建立了一個互動的平臺，在設(shè)計思維的培養(yǎng)方面有益于學生的個性發(fā)展。
國內(nèi)外研究計算機動畫在教學中的應用主要集中在多媒體教學系統(tǒng)中的應用，這方面的研究近年也取得了重要的成果。雖然開發(fā)成熟的多媒體輔助教學系統(tǒng)非常有意義也很必要，但并不是所有單位都具備多媒體教學系統(tǒng)的硬件條件，因此，不可能一下就開發(fā)出很完善的輔助教學系統(tǒng)。一個較好的途徑是先制作教學系統(tǒng)中需要的動態(tài)演示內(nèi)容，再著手開發(fā)具體的系統(tǒng)，這種方式既解決了在不具備條件背景下的課程內(nèi)容的動態(tài)演示問題， 又可在條件具備時提供完整的輔助教學系統(tǒng)。本文就是基于這樣的一個思路，通過展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)的第五章第二節(jié)的動線和導向設(shè)計的研究來進行。
展示設(shè)計第五章為展示專項設(shè)計。第一節(jié)內(nèi)容是展示空間設(shè)計，第二節(jié)是動線和導向設(shè)計的研究。動線，即為觀眾在展示空間中參觀流動的路線，動線和導向設(shè)計必須將空間與時序相結(jié)合來研究。第一，應根據(jù)展示內(nèi)容來確定參觀走向；第二，必須充分考慮原有空間的局限，盡力使二者協(xié)調(diào)一致；第三，空間的經(jīng)營與場地切塊、動線與平面計劃的擬定。宏觀與微觀空間的構(gòu)成等設(shè)計應同步展開。動線的設(shè)計：必須根據(jù)展示主題、結(jié)構(gòu)順序和功能區(qū)分等來考慮，根據(jù)展示的規(guī)模與性質(zhì)，參觀動線的順序也可有可無。動線的基本形態(tài)主要由點、線和網(wǎng)格的設(shè)計所決定的。導向設(shè)計作為引導和區(qū)分空間關(guān)系的媒介，除了圖形、色彩、信息等要素外，更要注重在環(huán)境中的實際應用。以人體工程學角度來分析，人對信息的接受主要是通過視覺，導向裝置的安置要充分考慮人的視覺感受。在導向設(shè)計時要充分考慮到相關(guān)人機學的要求，不能夠只考慮圖形、信息版式、色彩符號、情感構(gòu)成而忽略了信息接受者空間的視覺尺度問題。在展示環(huán)境空間設(shè)計的構(gòu)成中，信息接受者是導向設(shè)計的重要研究對象。合理的動線及導向設(shè)計是整個展示環(huán)境空間設(shè)計中人與空間互動的重要環(huán)節(jié)。
根據(jù)以上動線和導向設(shè)計的特點和要求，設(shè)定了大型博覽會、博物館和商業(yè)環(huán)境這三類典型的空間，運用3DSMax 輔助VRML 完成虛擬場景的開發(fā)與真實感繪制、聲音模擬等有關(guān)的重要技術(shù)。具體內(nèi)容包括：幾何建模技術(shù)（包括B-Rep 表示法、曲面造型、粒子系統(tǒng)等內(nèi)容），真實感實時繪制技術(shù)（包括紋理映射、環(huán)境映射、凹凸紋理、光照方程等內(nèi)容），三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術(shù)，實時碰撞檢測技術(shù)，基于圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù)（包括全景圖、同心拼圓、光流場等內(nèi)容）。已經(jīng)運用到場景表現(xiàn)方面的許多重要概念和原理，如LOD（Level of Detail）技術(shù)、Billboard 技術(shù)、紋理映射技術(shù)、高程圖、光照參數(shù)，等等，能夠提供一個較為真實的環(huán)境平臺。例如，在博物館空間環(huán)境中，可以根據(jù)圖紙建立起一座虛擬的博物館。要完全符合設(shè)定的各項要求，如位置、氣候、照明設(shè)施、人群等。有了這樣一個模型，可以先調(diào)出其平面圖紙進行動線設(shè)計的分析。為了更好地引導觀眾的行動，再加上各個動線上的視覺導示，最后把大家的不同想法輸入計算機里設(shè)定的欄目，然后計算機器渲染生成虛擬現(xiàn)實的圖像或影片，最后以動畫漫游隨著設(shè)定之動線游覽整個場館的方式呈現(xiàn)出來。每組同學拿出之前的設(shè)計說明進行比照，看有沒有可以改進之處。還可以把幾套不同的色彩體系放進去，看看不同的色彩系統(tǒng)所營造的不同的環(huán)境氛圍，甚至還可以模擬觀眾受導向系統(tǒng)設(shè)計的標示的影響度的大小、評估出入口的規(guī)模是否合適等。VR技術(shù)把教師和學生以及學生之間的互動通過計算機有效聯(lián)系起來，更直接地把教學內(nèi)容深刻地傳達給學生； 學生的學習也不再是單純的接受，而是參與到獲取知識的過程之中，由被動變主動，學習效果更好。
通過3DSMax 輔助VRML作為展示空間設(shè)計動線和導向設(shè)計的研究，插值器、動畫生成、虛擬場景的創(chuàng)建和交互功能的實現(xiàn)等都發(fā)揮了不同的作用。在教學中有以下幾個特點：發(fā)揮計算機多媒體的優(yōu)勢，采用恰當?shù)谋憩F(xiàn)方法，將復雜問題簡單化；激發(fā)學生積極性，打破被動接受的教學形式，變?yōu)榻膛c學互動；具有科學性無疑是重要的原則，演示、模擬實驗符合科學性；設(shè)計及案例分析更清晰明了，影響更深刻。VR技術(shù)在很多國防和高新技術(shù)的演示和研究評估方面已經(jīng)運用了多年，取得了很好的效果。隨著VR技術(shù)的發(fā)展和科技進步，在展示設(shè)計多媒體輔助教學系統(tǒng)的開發(fā)中，VR技術(shù)的運用也將會越來越深入和廣泛。
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