探究VR技术于展示设计多媒体辅助教学系统中的应用

论文关键词：VR技术视觉识别与导向教改多媒体

论文内容摘要：随着VR（虚拟现实）技术在教学中的深入运用，多媒体辅助教学系统的开发与完善作为现代教育技术改革的一个重要方面在教学中的应用越来越广泛。文章是针对展示设计多媒体辅助教学系统第五章第二节的动线及导向设计的研究来进行的，指出通过使用3DSMax 辅助VRML （虚拟现实标记语言）进行虚拟场景的构建，对空间中的动线及导向识别系统进行设计分析，可以帮助学生理解并掌握在空间中动线和导向设计的要点。

展示设计多媒体辅助教学系统的开发，应以展示设计教学大纲为依据，并根据教学目的与要求，发挥计算机多媒体的优势，深入确切地表达教学内容，还要考虑教与学的互动。随着三维图形技术的飞速发展以及计算机多媒体技术的日益普及，“虚拟现实”作为新的学科越来越深入人们生活的各个方面，引起人们的重视。与展示设计传统教育相比，利用VR技术在展示设计多媒体辅助教学系统的运用、开发与完善，有着更加深入表达教学内容的优势。展示设计多媒体辅助教学系统的运用对学生获取知识、发展自身能力、培养良好设计思维有较好的作用，同时建立了一个互动的平台，在设计思维的培养方面有益于学生的个性发展。

国内外研究计算机动画在教学中的应用主要集中在多媒体教学系统中的应用，这方面的研究近年也取得了重要的成果。虽然开发成熟的多媒体辅助教学系统非常有意义也很必要，但并不是所有单位都具备多媒体教学系统的硬件条件，因此，不可能一下就开发出很完善的辅助教学系统。一个较好的途径是先制作教学系统中需要的动态演示内容，再着手开发具体的系统，这种方式既解决了在不具备条件背景下的课程内容的动态演示问题， 又可在条件具备时提供完整的辅助教学系统。本文就是基于这样的一个思路，通过展示设计多媒体辅助教学系统的第五章第二节的动线和导向设计的研究来进行。

展示设计第五章为展示专项设计。第一节内容是展示环境空间设计，第二节是动线和导向设计的研究。动线，即为观众在展示空间中参观流动的路线，动线和导向设计必须将空间与时序相结合来研究。第一，应根据展示内容来确定参观走向；第二，必须充分考虑原有建筑空间的局限，尽力使二者协调一致；第三，空间的经营与场地切块、动线与平面计划的拟定。宏观与微观空间的构成等设计应同步展开。动线的设计：必须根据展示主题、结构顺序和功能区分等来考虑，根据展示的规模与性质，参观动线的顺序也可有可无。动线的基本形态主要由点、线和网格的设计所决定的。导向设计作为引导和区分空间关系的传播媒介，除了图形、色彩、信息等要素外，更要注重在环境中的实际应用。以人体工程学角度来分析，人对信息的接受主要是通过视觉，导向装置的安置要充分考虑人的视觉感受。在导向设计时要充分考虑到相关人机学的要求，不能够只考虑图形、信息版式、色彩符号、情感构成而忽略了信息接受者空间的视觉尺度问题。在展示环境空间设计的构成中，信息接受者是导向设计的重要研究对象。合理的动线及导向设计是整个展示环境空间设计中人与空间互动的重要环节。 根据以上动线和导向设计的特点和要求，设定了大型博览会、博物馆和商业环境这三类典型的空间，运用3DSMax 辅助VRML 完成虚拟场景的开发与真实感绘制、声音模拟等有关的重要技术。具体内容包括：几何建模技术（包括B-Rep 表示法、曲面造型、粒子系统等内容），真实感实时绘制技术（包括纹理映射、环境映射、凹凸纹理、光照方程等内容），三维虚拟声音的实现技术，实时碰撞检测技术，基于图像的虚拟现实技术（包括全景图、同心拼圆、光流场等内容）。已经运用到场景表现方面的许多重要概念和原理，如LOD（Level of Detail）技术、Billboard 技术、纹理映射技术、高程图、光照参数，等等，能够提供一个较为真实的环境平台。例如，在博物馆空间环境中，可以根据图纸建立起一座虚拟的博物馆。要完全符合设定的各项要求，如地理位置、气候、照明设施、人群等。有了这样一个模型，可以先调出其平面图纸进行动线设计的分析。为了更好地引导观众的行动，再加上各个动线上的视觉导示，最后把大家的不同想法输入计算机里设定的栏目，然后计算机器渲染生成虚拟现实的图像或影片，最后以动画漫游随着设定之动线游览整个场馆的方式呈现出来。每组同学拿出之前的设计说明进行比照，看有没有可以改进之处。还可以把几套不同的色彩体系放进去，看看不同的色彩系统所营造的不同的环境氛围，甚至还可以模拟观众受导向系统设计的标示的影响度的大小、评估出入口的规模是否合适等。VR技术把教师和学生以及学生之间的互动通过计算机有效联系起来，更直接地把教学内容深刻地传达给学生； 学生的学习也不再是单纯的接受，而是参与到获取知识的过程之中，由被动变主动，学习效果更好。

通过3DSMax 辅助VRML作为展示空间设计动线和导向设计的研究，插值器、动画生成、虚拟场景的创建和交互功能的实现等都发挥了不同的作用。在教学中有以下几个特点：发挥计算机多媒体的优势，采用恰当的表现方法，将复杂问题简单化；激发学生积极性，打破被动接受的教学形式，变为教与学互动；具有科学性无疑是重要的原则，演示、模拟实验符合科学性；设计及案例分析更清晰明了，影响更深刻。VR技术在很多国防和高新技术的演示和研究评估方面已经运用了多年，取得了很好的效果。随着VR技术的发展和科技进步，在展示设计多媒体辅助教学系统的开发中，VR技术的运用也将会越来越深入和广泛。

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