虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中職 景點(diǎn)模擬導(dǎo)游 課堂中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中職景點(diǎn)模擬導(dǎo)游課堂中的應(yīng)用內(nèi)容摘要：“景點(diǎn)模仿導(dǎo)游〞課堂通常采取基于視頻的課件資源，即播放視頻由學(xué)生同步講解，該方法最大的不足在于課件的內(nèi)容固定，晦氣于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入課堂，以游覽者自行瀏覽的方式，由學(xué)生根據(jù)瀏覽者的瀏覽路線進(jìn)行講解，可起到課堂教學(xué)“課件庫〞的作用。本文以游覽天獅學(xué)院為例，側(cè)重從虛擬校園景點(diǎn)的課件開發(fā)和課堂運(yùn)用兩個方面闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中職“景點(diǎn)模仿導(dǎo)游〞課堂教學(xué)中的應(yīng)用。本文關(guān)鍵詞語：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；中職；景點(diǎn)模仿導(dǎo)游；課堂教學(xué)“景點(diǎn)模仿導(dǎo)游〞課程是天津天獅學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院游覽〔中職〕專業(yè)必修的核心職業(yè)能力課程。該課程重要以播放視頻錄像由學(xué)生同步講解為主。通過課堂理論發(fā)現(xiàn)，固定的視頻內(nèi)容晦氣于培養(yǎng)學(xué)生的反應(yīng)能力，而且晦氣于二次開發(fā)。例如：視頻是從景點(diǎn)的前門進(jìn)最后從后門出，若改變順序?yàn)閺暮箝T入到前門出，則需要從新拍攝視頻。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)教學(xué)手段不足的問題。采取虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到達(dá)景點(diǎn)模仿的三維視覺效果，能夠在課堂授課時隨機(jī)設(shè)置瀏覽路線和觀察視角，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的反應(yīng)能力，而且教學(xué)資源能夠不斷重用。天津天獅學(xué)院由天獅集團(tuán)投資興辦，每年承當(dāng)著本集團(tuán)營銷隊(duì)伍約2萬多人次的參觀任務(wù)?，F(xiàn)以開發(fā)“瀏覽天獅學(xué)院〞虛擬校園及其在課堂中的應(yīng)用經(jīng)過為例，介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“景點(diǎn)模仿導(dǎo)游〞課堂教學(xué)中的應(yīng)用。景點(diǎn)模仿導(dǎo)游課堂設(shè)計(jì)課堂采取如此圖1所示的虛擬校園。課堂能夠采取兩種方式教學(xué)：〔1〕預(yù)設(shè)路線a和路線b，播放該課件由學(xué)生進(jìn)行配合講解。該方案的好處是老師能夠預(yù)設(shè)問題情境?！?〕由老師用鼠標(biāo)控制行走路線，學(xué)生根據(jù)行走路線進(jìn)行動態(tài)講解。該方案的好處是能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和反應(yīng)能力。建立虛擬校園場景的條理構(gòu)造骨干道在整個校園中起到基線的作用，然后以這條道路作為參照，把獨(dú)立構(gòu)建的各個樓宇、校門、花草樹木及其他場景組合安頓在相應(yīng)的位置。三維場景的建模是虛擬校園的主要構(gòu)成部分，它關(guān)乎虛擬校園能否形象生動地展現(xiàn)。圖2所示為待建模的各場景的構(gòu)造條理。虛擬校園場景的建模流程虛擬校園場景的開發(fā)建模大體分為兩個階段：第一階段是針對校園內(nèi)各個地上建筑分別單獨(dú)建模；第二階段則是把所有已建好模的建筑物集成到虛擬環(huán)境中。〔一〕在3dsmax中構(gòu)造基本模型以校園景觀為內(nèi)容的建模工作既復(fù)雜，量又大，若全部采取編寫vrml代碼的方法，易出錯且效率低。本設(shè)計(jì)選用三維軟件3dsmax來搭建基本場景，其優(yōu)勢是能夠快速高效地構(gòu)造復(fù)雜的三維模型，并設(shè)定材質(zhì)、光效和動畫，同時兼有輸出.wrl格式文件的功能?！捕忱L制場景平面圖為了使場景真實(shí)、比例協(xié)調(diào)，對場景進(jìn)行合理的布局是至關(guān)主要的。我們在autocad中繪制了場景布局的平面圖，生成.dwg格式的矢量文件。該文件通過調(diào)整圖層和文件塊的形式，能夠?qū)氲?dsmax中，定位道路、樓群和其他建筑物將來的立體布局。圖3所示為場景布局的平面圖導(dǎo)入3dsmax中的效果。〔三〕收集需要的紋理照片為了制造出真切的三維對象，同時又簡少建模工作量，在制造一些特定對象時，需要在校園內(nèi)收集紋理圖片數(shù)據(jù)，包含磚紋圖片、門窗圖片、草地圖片等。所收集的紋理圖片，在photoshop中將其處理成可無縫平鋪的貼圖。〔四〕構(gòu)建場景三維模型借助于平面布局圖和需要的紋理收集圖片，用3dsmax構(gòu)建各個三維對象的基本模型。vrml〔虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言〕通過節(jié)點(diǎn)來描繪敘述場景實(shí)體，3dsmax能夠?qū)⑵洵h(huán)境中的模型以vrml的格式輸出，即將各個三維模型轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，以便被相應(yīng)的瀏覽器解釋并繪制?！参濉吃趘rmlpad中編纂3dsmax輸出的vrml文件固然能上網(wǎng)發(fā)布，但場景物體不全、交互性不足。所以，還應(yīng)該翻開已生成的.wrl文件，參加聲音及其他交互行為以完善系統(tǒng)功能。如在場景中參加background、viewpoint、billboard、inline等節(jié)點(diǎn)。再利用造型節(jié)點(diǎn)的條理細(xì)分和編組節(jié)點(diǎn)對場景對象的相應(yīng)代碼作進(jìn)一步的組織、校驗(yàn)和完善建模流程。虛擬場景建模的一般流程如此圖4所示?！擦掣髦匾獔鼍暗慕ＰｉT是游覽者見到的第一個建筑。在校門場景構(gòu)建中要解決的第一個問題是造型外觀的控制。造型的外觀是通過材料控制的，材料屬性包含造型的顏色，能否發(fā)光，所發(fā)光的顏色，能否透明，透明到什么水平等。在基本建模完成后，編纂節(jié)點(diǎn)時可使用appearance和material節(jié)點(diǎn)來控制作型的顏色、發(fā)光顏色和透明度。例如，在校門場景的建模中，傳達(dá)室是由兩個正方體造型構(gòu)成的，外部是半透明的玻璃。在校門場景構(gòu)建中要解決的第二個問題是漢字的顯示。根據(jù)vrml規(guī)范，它支持包含漢字在內(nèi)的所有utf8字符，但很多插件都不支持漢字顯示。原因不在于其語言自己，而是在于vrml瀏覽器的3d引擎。為了在vrml中實(shí)現(xiàn)3d字的渲染，通常有兩種方法：第一種是用多邊形圍成字體；第二種是對字體進(jìn)行紋理渲染。本設(shè)計(jì)采取的是第二種方法。校門場景的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)代碼如下：transform{rotation0.01.00.0-0.52translation602children[shape{appearanceappearance{materialmaterial{diffusecolor0.50.50.5}textureimagetexture{url"tianshi.jpg"}#使用歐陽中石先生手書“天津天獅學(xué)院〞的紋理貼圖}geometrybox{size6.752.00.5}}]}transform節(jié)點(diǎn)是一個組節(jié)點(diǎn)，這個節(jié)點(diǎn)是整個程序設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，幾乎每一個模型的建立都用到了transform。因而，對transform的靈敏運(yùn)用尤為主要，該節(jié)點(diǎn)包含一個子節(jié)點(diǎn)的列表。這些子節(jié)點(diǎn)能夠是shape節(jié)點(diǎn)、其他group節(jié)點(diǎn)或transform節(jié)點(diǎn)。translation用來指定造型的位置，children域是指定受該節(jié)點(diǎn)變換影響的子節(jié)點(diǎn)。校門場景如此圖5所示?！财摺硤鼍暗慕M合當(dāng)各部分場景構(gòu)建完成后，便可使用行插入節(jié)點(diǎn)“inline〞將這些場景組合成為一個完好的三維虛擬校園。inline節(jié)點(diǎn)有一個url域，該域值指定了一個url，這個url就是將要插入到vrml中的文件位置。url“告訴〞vrml瀏覽器怎樣能獲得這個文件，在哪里能找到這個文件以及這個文件的文件名。url還能夠指出該文件是在web上還是在本機(jī)的硬盤中。在場景組合時，還經(jīng)常需要調(diào)整各部分場景之間的物理位置和比例。下面的代碼將構(gòu)建好的校門場景安設(shè)在虛擬校園中：transform{translation00-150rotation010-1.396children[defjxainline{url""}]}#校門場景的組合運(yùn)用上面的方法，能夠依次將各虛擬場景安設(shè)在虛擬校園的相應(yīng)位置中，需要改變的是各虛擬場景之間的物理位置和比例。部分代碼如下：transform{translation00-120rotation010-1.127children[deftsginline{url""}]}#圖書館場景的組合組合后的場景效果如此圖6所示。除了對上述重要建模場景的組合外，為了增長虛擬校園的真實(shí)感，還需參加路燈、圍欄、綠化植被以及操場等輔助場景。最終，全部虛擬場景組合后的效果如此圖7所示。〔八〕設(shè)置視點(diǎn)切換為了給用戶提供更多角度和方位的觀察效果，讓虛擬場景能夠根據(jù)用戶動作做出一定的反應(yīng)，本系統(tǒng)自定義了兩個視點(diǎn)，用戶能夠在vrml瀏覽器中使用菜單或按鈕自立選擇試點(diǎn)進(jìn)行更為便捷地瀏覽。在瀏覽虛擬校園的經(jīng)過中，用戶可能已經(jīng)體驗(yàn)到視點(diǎn)的變化：當(dāng)拖動鼠標(biāo)或按動箭頭鍵時，虛擬境界就會旋轉(zhuǎn)或縮放，這實(shí)際上是在調(diào)整用戶的視點(diǎn)位置或視角。在虛擬場景的主要位置還能夠自定義視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，它們是虛擬境界創(chuàng)作者給用戶推薦的上佳欣賞方位，在vrml瀏覽器中，用戶就能夠通過鼠標(biāo)右鍵選擇作者推薦的各個視點(diǎn)。這里，我們在虛擬校園場景中定義兩個視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：defview1viewpoint{position0200description"view1"}defview2viewpoint{position503080description"view2"}其中的坐標(biāo)表示視點(diǎn)在場景中的位置，坐標(biāo)的單位是米，視點(diǎn)的名稱將會在瀏覽器的菜單或按鈕中提示出來供用戶選擇。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“景點(diǎn)模仿導(dǎo)游〞課堂教學(xué)中的應(yīng)用極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效提升了課件的使用效率，使老師不必為每個問題單獨(dú)開發(fā)教學(xué)資源，學(xué)生面臨的問題由原來的靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，到達(dá)了培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和應(yīng)變能力的目的。以下為參考文獻(xiàn):[1]李欣．基于vrml技術(shù)的虛擬數(shù)字校園場景建模研究[j]．浙江師范大學(xué)學(xué)報，2005，28〔4〕：402-406.[2]陳啟祥，蘇艷，鄭慶花，等．基于vrml的三維建模技術(shù)[j]．計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2007，38〔5〕：161-163.[3]張占龍，羅辭勇，何為．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述[j]．計(jì)算機(jī)仿真，2005，22〔3〕：1-3,7.[4]陳錦昌，詹偉杰，何正國．虛擬校園中三維景物外表貼圖的研究[j]．東華大學(xué)學(xué)報〔天然科學(xué)版〕，2005，〔4〕：57-62.[5]張昌明，張虹．基于vrml-java的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)[j]．計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2005，〔9〕：2410-2413.[6]張青峰，吳發(fā)啟，周淑琴，等．校園虛擬遨游設(shè)計(jì)初探[j]．測繪科學(xué)，2005，〔30〕：124-126.[7]方賢勇，潘志庚，徐丹．圖像拼接