探析VR技術(shù)于展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用
論文關(guān)鍵詞：VR技術(shù) 視覺(jué)識(shí)別與導(dǎo)向 教改 多媒體
論文內(nèi)容摘要：隨著VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)在教學(xué)中的深入運(yùn)用，多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與完善作為現(xiàn)代技術(shù)改革的一個(gè)重要方面在教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。文章是針對(duì)展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)第五章第二節(jié)的動(dòng)線及導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究來(lái)進(jìn)行的，指出通過(guò)使用3DSMax 輔助VRML （虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)記）進(jìn)行虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建，對(duì)空間中的動(dòng)線及導(dǎo)向識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，可以幫助學(xué)生理解并掌握在空間中動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。
展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)，應(yīng)以展示設(shè)計(jì)教學(xué)大綱為依據(jù)，并根據(jù)教學(xué)目的與要求，發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢(shì)，深入確切地表達(dá)教學(xué)內(nèi)容，還要考慮教與學(xué)的互動(dòng)。隨著三維圖形技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的日益普及，“虛擬現(xiàn)實(shí)”作為新的學(xué)科越來(lái)越深入人們生活的各個(gè)方面，引起人們的重視。與展示設(shè)計(jì)傳統(tǒng)教育相比，利用VR技術(shù)在展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用、開發(fā)與完善，有著更加深入表達(dá)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)勢(shì)。展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用對(duì)學(xué)生獲取知識(shí)、發(fā)展自身能力、培養(yǎng)良好設(shè)計(jì)思維有較好的作用，同時(shí)建立了一個(gè)互動(dòng)的平臺(tái)，在設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)方面有益于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。
國(guó)內(nèi)外研究計(jì)算機(jī)動(dòng)畫在教學(xué)中的應(yīng)用主要集中在多媒體教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)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(xué)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(xué)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(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較好的途徑是先制作教學(xué)系統(tǒng)中需要的動(dòng)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(dòng)態(tài)演示問(wèn)題， 又可在條件具備時(shí)提供完整的輔助教學(xué)系統(tǒng)。本文就是基于這樣的一個(gè)思路，通過(guò)展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的第五章第二節(jié)的動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究來(lái)進(jìn)行。
展示設(shè)計(jì)第五章為展示專項(xiàng)設(shè)計(jì)。第一節(jié)內(nèi)容是展示空間設(shè)計(jì)，第二節(jié)是動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究。動(dòng)線，即為觀眾在展示空間中參觀流動(dòng)的路線，動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)必須將空間與時(shí)序相結(jié)合來(lái)研究。第一，應(yīng)根據(jù)展示內(nèi)容來(lái)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(yíng)與場(chǎng)地切塊、動(dòng)線與平面計(jì)劃的擬定。宏觀與微觀空間的構(gòu)成等設(shè)計(jì)應(yīng)同步展開。動(dòng)線的設(shè)計(jì)：必須根據(jù)展示主題、結(jié)構(gòu)順序和功能區(qū)分等來(lái)考慮，根據(jù)展示的規(guī)模與性質(zhì)，參觀動(dòng)線的順序也可有可無(wú)。動(dòng)線的基本形態(tài)主要由點(diǎn)、線和網(wǎng)格的設(shè)計(jì)所決定的。導(dǎo)向設(shè)計(jì)作為引導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用。以人體工程學(xué)角度來(lái)分析，人對(duì)信息的接受主要是通過(guò)視覺(jué)，導(dǎo)向裝置的安置要充分考慮人的視覺(jué)感受。在導(dǎo)向設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到相關(guān)人機(jī)學(xué)的要求，不能夠只考慮圖形、信息版式、色彩符號(hào)、情感構(gòu)成而忽略了信息接受者空間的視覺(jué)尺度問(wèn)題。在展示環(huán)境空間設(shè)計(jì)的構(gòu)成中，信息接受者是導(dǎo)向設(shè)計(jì)的重要研究對(duì)象。合理的動(dòng)線及導(dǎo)向設(shè)計(jì)是整個(gè)展示環(huán)境空間設(shè)計(jì)中人與空間互動(dòng)的重要環(huán)節(jié)。
根據(jù)以上動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求，設(shè)定了大型博覽會(huì)、博物館和商業(yè)環(huán)境這三類典型的空間，運(yùn)用3DSMax 輔助VRML 完成虛擬場(chǎng)景的開發(fā)與真實(shí)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(shí)感實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)技術(shù)，實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)技術(shù)，基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（包括全景圖、同心拼圓、光流場(chǎng)等內(nèi)容）。已經(jīng)運(yùn)用到場(chǎng)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(gè)較為真實(shí)的環(huán)境平臺(tái)。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(xiàng)要求，如位置、氣候、照明設(shè)施、人群等。有了這樣一個(gè)模型，可以先調(diào)出其平面圖紙進(jìn)行動(dòng)線設(shè)計(jì)的分析。為了更好地引導(dǎo)觀眾的行動(dòng)，再加上各個(gè)動(dòng)線上的視覺(jué)導(dǎo)示，最后把大家的不同想法輸入計(jì)算機(jī)里設(shè)定的欄目，然后計(jì)算機(jī)器渲染生成虛擬現(xiàn)實(shí)的圖像或影片，最后以動(dòng)畫漫游隨著設(shè)定之動(dòng)線游覽整個(gè)場(chǎng)館的方式呈現(xiàn)出來(lái)。每組同學(xué)拿出之前的設(shè)計(jì)說(shuō)明進(jìn)行比照，看有沒(méi)有可以改進(jìn)之處。還可以把幾套不同的色彩體系放進(jìn)去，看看不同的色彩系統(tǒng)所營(yíng)造的不同的環(huán)境氛圍，甚至還可以模擬觀眾受導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)示的影響度的大小、評(píng)估出入口的規(guī)模是否合適等。VR技術(shù)把教師和學(xué)生以及學(xué)生之間的互動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)有效聯(lián)系起來(lái)，更直接地把教學(xué)內(nèi)容深刻地傳達(dá)給學(xué)生； 學(xué)生的學(xué)習(xí)也不再是單純的接受，而是參與到獲取知識(shí)的過(guò)程之中，由被動(dòng)變主動(dòng)，學(xué)習(xí)效果更好。
通過(guò)3DSMax 輔助VRML作為展示空間設(shè)計(jì)動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究，插值器、動(dòng)畫生成、虛擬場(chǎng)景的創(chuàng)建和交互功能的實(shí)現(xiàn)等都發(fā)揮了不同的作用。在教學(xué)中有以下幾個(gè)特點(diǎn)：發(fā)揮計(jì)算機(jī)多媒體的優(yōu)勢(shì)，采用恰當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)方法，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化；激發(fā)學(xué)生積極性，打破被動(dòng)接受的教學(xué)形式，變?yōu)榻膛c學(xué)互動(dòng)；具有科學(xué)性無(wú)疑是重要的原則，演示、模擬實(shí)驗(yàn)符合科學(xué)性；設(shè)計(jì)及案例分析更清晰明了，影響更深刻。VR技術(shù)在很多國(guó)防和高新技術(shù)的演示和研究評(píng)估方面已經(jīng)運(yùn)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(jìn)步，在展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)中，VR技術(shù)的運(yùn)用也將會(huì)越來(lái)越深入和廣泛。
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