探析VR技術(shù)于展示設計多媒體輔助教學(xué)系統中的應用

展示設計多媒體輔助教學(xué)系統的開(kāi)發(fā)，應以展示設計教學(xué)大綱為依據，并根據教學(xué)目的與要求，發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，深入確切地表達教學(xué)內容，還要考慮教與學(xué)的互動(dòng)。隨著(zhù)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。與展示設計傳統教育相比，利用VR技術(shù)在展示設計多媒體輔助教學(xué)系統的運用、開(kāi)發(fā)與完善，有著(zhù)更加深入表達教學(xué)內容的優(yōu)勢。展示設計多媒體輔助教學(xué)系統的運用對學(xué)生獲取知識、發(fā)展自身能力、培養良好設計思維有較好的作用，同時(shí)建立了一個(gè)互動(dòng)的平臺，在設計思維的培養方面有益于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

國內外研究計算機動(dòng)畫(huà)在教學(xué)中的應用主要集中在多媒體教學(xué)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(kāi)發(fā)成熟的多媒體輔助教學(xué)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(xué)系統的硬件條件，因此，不可能一下就開(kāi)發(fā)出很完善的輔助教學(xué)系統。一個(gè)較好的途徑是先制作教學(xué)系統中需要的動(dòng)態(tài)演示內容，再著(zhù)手開(kāi)發(fā)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(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。本文就是基于這樣的一個(gè)思路，通過(guò)展示設計多媒體輔助教學(xué)系統的第五章第二節的動(dòng)線(xiàn)和導向設計的研究來(lái)進(jìn)行。

展示設計第五章為展示專(zhuān)項設計。第一節內容是展示空間設計，第二節是動(dòng)線(xiàn)和導向設計的研究。動(dòng)線(xiàn)，即為觀(guān)眾在展示空間中參觀(guān)流動(dòng)的路線(xiàn)，動(dòng)線(xiàn)和導向設計必須將空間與時(shí)序相結合來(lái)研究。第一，應根據展示內容來(lái)確定參觀(guān)走向；第二，必須充分考慮原有空間的局限，盡力使二者協(xié)調一致；第三，空間的經(jīng)營(yíng)與場(chǎng)地切塊、動(dòng)線(xiàn)與平面計劃的擬定。宏觀(guān)與微觀(guān)空間的構成等設計應同步展開(kāi)。動(dòng)線(xiàn)的設計：必須根據展示主題、結構順序和功能區分等來(lái)考慮，根據展示的規模與性質(zhì)，參觀(guān)動(dòng)線(xiàn)的順序也可有可無(wú)。動(dòng)線(xiàn)的基本形態(tài)主要由點(diǎn)、線(xiàn)和網(wǎng)格的設計所決定的。導向設計作為引導和區分空間關(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)際應用。以人體工程學(xué)角度來(lái)分析，人對信息的接受主要是通過(guò)視覺(jué)，導向裝置的安置要充分考慮人的視覺(jué)感受。在導向設計時(shí)要充分考慮到相關(guān)人機學(xué)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(jué)尺度問(wèn)題。在展示環(huán)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(dòng)線(xiàn)及導向設計是整個(gè)展示環(huán)境空間設計中人與空間互動(dòng)的重要環(huán)節。

根據以上動(dòng)線(xiàn)和導向設計的特點(diǎn)和要求，設定了大型博覽會(huì )、博物館和商業(yè)環(huán)境這三類(lèi)典型的空間，運用3DSMax 輔助VRML 完成虛擬場(chǎng)景的開(kāi)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、粒子系統等內容），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、光照方程等內容），三維虛擬聲音的實(shí)現技術(shù)，實(shí)時(shí)碰撞檢測技術(shù)，基于圖像的虛擬現實(shí)技術(shù)（包括全景圖、同心拼圓、光流場(chǎng)等內容）。已經(jīng)運用到場(chǎng)景表現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，等等，能夠提供一個(gè)較為真實(shí)的環(huán)境平臺。例如，在博物館空間環(huán)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(gè)模型，可以先調出其平面圖紙進(jìn)行動(dòng)線(xiàn)設計的分析。為了更好地引導觀(guān)眾的行動(dòng)，再加上各個(gè)動(dòng)線(xiàn)上的視覺(jué)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(shí)的圖像或影片，最后以動(dòng)畫(huà)漫游隨著(zhù)設定之動(dòng)線(xiàn)游覽整個(gè)場(chǎng)館的方式呈現出來(lái)。每組同學(xué)拿出之前的設計說(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所營(yíng)造的不同的環(huán)境氛圍，甚至還可以模擬觀(guān)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(shù)把教師和學(xué)生以及學(xué)生之間的互動(dòng)通過(guò)計算機有效聯(lián)系起來(lái)，更直接地把教學(xué)內容深刻地傳達給學(xué)生； 學(xué)生的學(xué)習也不再是單純的接受，而是參與到獲取知識的過(guò)程之中，由被動(dòng)變主動(dòng)，學(xué)習效果更好。

通過(guò)3DSMax 輔助VRML作為展示空間設計動(dòng)線(xiàn)和導向設計的研究，插值器、動(dòng)畫(huà)生成、虛擬場(chǎng)景的創(chuàng )建和交互功能的實(shí)現等都發(fā)揮了不同的作用。在教學(xué)中有以下幾個(gè)特點(diǎn)：發(fā)揮計算機多媒體的優(yōu)勢，采用恰當的表現方法，將復雜問(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)驗符合科學(xué)性；設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(zhù)VR技術(shù)的發(fā)展和科技進(jìn)步，在展示設計多媒體輔助教學(xué)系統的開(kāi)發(fā)中，VR技術(shù)的運用也將會(huì )越來(lái)越深入和廣泛。

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