探析VR技術于展示設計多媒體輔助教學系統中的應用
論文關鍵詞：VR技術 視覺識別與導向 教改 多媒體
論文內容摘要：隨著VR（虛擬現實）技術在教學中的深入運用，多媒體輔助教學系統的開發與完善作為現代技術改革的一個重要方面在教學中的應用越來越廣泛。文章是針對展示設計多媒體輔助教學系統第五章第二節的動線及導向設計的研究來進行的，指出通過使用3DSMax 輔助VRML （虛擬現實標記）進行虛擬場景的構建，對空間中的動線及導向識別系統進行設計分析，可以幫助學生理解并掌握在空間中動線和導向設計的要點。
展示設計多媒體輔助教學系統的開發，應以展示設計教學大綱為依據，并根據教學目的與要求，發揮多媒體的優勢，深入確切地表達教學內容，還要考慮教與學的互動。隨著三維圖形技術的飛速發展以及計算機多媒體技術的日益普及，“虛擬現實”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。與展示設計傳統教育相比，利用VR技術在展示設計多媒體輔助教學系統的運用、開發與完善，有著更加深入表達教學內容的優勢。展示設計多媒體輔助教學系統的運用對學生獲取知識、發展自身能力、培養良好設計思維有較好的作用，同時建立了一個互動的平臺，在設計思維的培養方面有益于學生的個性發展。
國內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。雖然開發成熟的`多媒體輔助教學系統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的硬件條件，因此，不可能一下就開發出很完善的輔助教學系統。一個較好的途徑是先制作教學系統中需要的動態演示內容，再著手開發具體的系統，這種方式既解決了在不具備條件背景下的課程內容的動態演示問題， 又可在條件具備時提供完整的輔助教學系統。本文就是基于這樣的一個思路，通過展示設計多媒體輔助教學系統的第五章第二節的動線和導向設計的研究來進行。
展示設計第五章為展示專項設計。第一節內容是展示空間設計，第二節是動線和導向設計的研究。動線，即為觀眾在展示空間中參觀流動的路線，動線和導向設計必須將空間與時序相結合來研究。第一，應根據展示內容來確定參觀走向；第二，必須充分考慮原有空間的局限，盡力使二者協調一致；第三，空間的經營與場地切塊、動線與平面計劃的擬定。宏觀與微觀空間的構成等設計應同步展開。動線的設計：必須根據展示主題、結構順序和功能區分等來考慮，根據展示的規模與性質，參觀動線的順序也可有可無。動線的基本形態主要由點、線和網格的設計所決定的。導向設計作為引導和區分空間關系的媒介，除了圖形、色彩、信息等要素外，更要注重在環境中的實際應用。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。在導向設計時要充分考慮到相關人機學的要求，不能夠只考慮圖形、信息版式、色彩符號、情感構成而忽略了信息接受者空間的視覺尺度問題。在展示環境空間設計的構成中，信息接受者是導向設計的重要研究對象。合理的動線及導向設計是整個展示環境空間設計中人與空間互動的重要環節。
根據以上動線和導向設計的特點和要求，設定了大型博覽會、博物館和商業環境這三類典型的空間，運用3DSMax 輔助VRML 完成虛擬場景的開發與真實感繪制、聲音模擬等有關的重要技術。具體內容包括：幾何建模技術（包括B-Rep 表示法、曲面造型、粒子系統等內容），真實感實時繪制技術（包括紋理映射、環境映射、凹凸紋理、光照方程等內容），三維虛擬聲音的實現技術，實時碰撞檢測技術，基于圖像的虛擬現實技術（包括全景圖、同心拼圓、光流場等內容）。已經運用到場景表現方面的許多重要概念和原理，如LOD（Level of Detail）技術、Billboard 技術、紋理映射技術、高程圖、光照參數，等等，能夠提供一個較為真實的環境平臺。例如，在博物館空間環境中，可以根據圖紙建立起一座虛擬的博物館。要完全符合設定的各項要求，如位置、氣候、照明設施、人群等。有了這樣一個模型，可以先調出其平面圖紙進行動線設計的分析。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定的欄目，然后計算機器渲染生成虛擬現實的圖像或影片，最后以動畫漫游隨著設定之動線游覽整個場館的方式呈現出來。每組同學拿出之前的設計說明進行比照，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所營造的不同的環境氛圍，甚至還可以模擬觀眾受導向系統設計的標示的影響度的大小、評估出入口的規模是否合適等。VR技術把教師和學生以及學生之間的互動通過計算機有效聯系起來，更直接地把教學內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作為展示空間設計動線和導向設計的研究，插值器、動畫生成、虛擬場景的創建和交互功能的實現等都發揮了不同的作用。在教學中有以下幾個特點：發揮計算機多媒體的優勢，采用恰當的表現方法，將復雜問題簡單化；激發學生積極性，打破被動接受的教學形式，變為教與學互動；具有科學性無疑是重要的原則，演示、模擬實驗符合科學性；設計及案例分析更清晰明了，影響更深刻。VR技術在很多國防和高新技術的演示和研究評估方面已經運用了多年，取得了很好的效果。隨著VR技術的發展和科技進步，在展示設計多媒體輔助教學系統的開發中，VR技術的運用也將會越來越深入和廣泛。
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