虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中職“景點模擬導(dǎo)游”課堂中的應(yīng)用

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中職“景點模擬導(dǎo)游”課堂中的應(yīng)用摘要：“景點模擬導(dǎo)游”課堂通常采用基于視頻的課件 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，不利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力。將虛擬 現(xiàn)實技術(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，著重從虛擬校園景點 的課件開發(fā)和課堂運用兩個方面論述虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中職 “景點模擬導(dǎo)游”課堂教學(xué)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；中職；景點模擬導(dǎo)游；課堂 教學(xué)“景點模擬導(dǎo)游”課程是天津天獅學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院 旅游（中職）專業(yè)必修的核心職業(yè)能力課程。該課程主要 以播

2、放視頻錄像由學(xué)生同步講解為主。通過課堂實踐發(fā)現(xiàn), 固定的視頻內(nèi)容不利于培養(yǎng)學(xué)生的反應(yīng)能力，而且不利于 二次開發(fā)。例如：視頻是從景點的前門進最后從后門出， 若改變順序為從后門入到前門出，則需要重新拍攝視頻。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)教學(xué)手段不足的問題。 采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)達到景點模擬的三維視覺效果，可以在 課堂授課時隨機設(shè)置瀏覽路線和觀察視角，從而鍛煉學(xué)生 的反應(yīng)能力，而且教學(xué)資源可以不斷重用。天津天獅學(xué)院由天獅集團投資興辦，每年承擔(dān)著本集 團營銷隊伍約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)用過程為例，介紹虛 擬現(xiàn)實技術(shù)在“景點模擬導(dǎo)游”課堂教學(xué)中的應(yīng)用。景點模

3、擬導(dǎo)游課堂設(shè)計課堂釆用如圖1所示的虛擬校園。課堂可以采用兩種 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 行配合講解。該方案的好處是教師可以預(yù)設(shè)問題情境。（2） 由教師用鼠標(biāo)控制行走路線，學(xué)生根據(jù)行走路線進行動態(tài) 講解。該方案的好處是可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用能力和反 應(yīng)能力。建立虛擬校園場景的層次結(jié)構(gòu)主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，把獨立構(gòu)建的各個樓宇、校門、花草樹木及 其他場景組合安放在相應(yīng)的位置。三維場景的建模是虛擬 校園的重要組成部分，它關(guān)乎虛擬校園能否形象生動地展 示。圖2所示為待建模的各場景的結(jié)構(gòu)層次。虛擬校園場景的建模流程虛擬校園場景的開發(fā)建模

4、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3dsma x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 部采用編寫vrml代碼的方法，易出錯且效率低。本設(shè)計選 用三維軟件3dsma x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。（二）繪制場景平面圖為了使場景真實、比例協(xié)調(diào)，對場景進行合理的布局 是至關(guān)重要的。我們在autoc ad中繪制了場景布局的平面 圖，生成.dw g格式的矢量文件。該文件通過調(diào)整圖層和文 件塊的形

5、式，可以導(dǎo)入到3dsmax中，定位道路、樓群和其 他建筑物未來的立體布局。圖3所示為場景布局的平面圖 導(dǎo)入3dsma x中的效果。（三）采集必要的紋理照片為了制作出逼真的三維對象，同時又簡少建模工作量, 在制作一些特定對象時，需要在校園內(nèi)采集紋理圖片數(shù) 據(jù)，包括磚紋圖片、門窗圖片、草地圖片等。所采集的紋 理圖片，在ph otoshop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必要的紋理采集圖片，用3dsma x 構(gòu)建各個三維對象的基本模型。vrml （虛擬現(xiàn)實建模語言） 通過節(jié)點來描述場景實體，3dsmax可以將其環(huán)境中的模型 以vr ml的格式輸出，即將各個三維模

6、型轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的節(jié)點, 以便被相應(yīng)的瀏覽器解釋并繪制。（五）在vrmlpa d中編輯3dsm ax輸出的vrml文件雖然能上網(wǎng)發(fā)布，但場景物 體不全、交互性不足。所以，還應(yīng)該打開已生成的.wrl文 件，加入聲音及其他交互行為以完善系統(tǒng)功能。如在場景 中力口入 ba ckground> v iewpoint、b illboards i nline 等 節(jié)點。再利用造型節(jié)點的層次細分和編組節(jié)點對場景對象 的相應(yīng)代碼作進一步的組織、校驗和完善建模流程。虛擬 場景建模的一般流程如圖4所示。（六）各主要場景的建模校門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

7、的外觀是通 過材料控制的，材料屬性包括造型的顏色，是否發(fā)光，所 發(fā)光的顏色，是否透明，透明到什么程度等。在基本建模 完成后，編輯節(jié)點時可使用appear ance和mater ial節(jié)點 來控制造型的顏色、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。 按照vrml規(guī)范，它支持包括漢字在內(nèi)的所有u tf8字符， 但許多插件都不支持漢字顯示。原因不在于其語言本身， 而是在于vrml瀏覽器的3d引擎。為了在vrml中實現(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; 第二種是對字體進行

8、紋理渲染。本設(shè)計采用的是第二種方 法。校門場景的具體實現(xiàn)代碼如下：tra nsformrot ationtran slation602 childrens hapeapp earanceapp earance materialma terial dif fusecolortexturel magetextur eurl，/zz#使用歐陽中石先生手 書“天津天獅學(xué)院”的紋理貼圖 geometr ybox sizetrans form節(jié)點是一個組節(jié)點，這個節(jié)點是整個程序 設(shè)計中的基礎(chǔ)節(jié)點，幾乎每一個模型的建立都用到了 trans form。因此，對t ransform的靈活運用尤為重要， 該節(jié)點包

9、括一個子節(jié)點的列表。這些子節(jié)點可以是shape節(jié) 點、其他group 節(jié)點或 tr ansform 節(jié)點。translatio n 用 來指定造型的位置，children域是指定受該節(jié)點變換影響 的子節(jié)點。校門場景如圖5所示。（七）場景的組合當(dāng)各部分場景構(gòu)建完成后，便可使用行插入節(jié)點“in line"將這些場景組合成為一個完整的三維虛擬校園。 inli ne節(jié)點有一個url域，該域值指定了一個url,這個 url就是將要插入到vrml世界中的文件位置。u rl “告訴” vrml瀏覽器如何能獲得這個文件，在哪里能找到這個文件 以及這個文件的文件名。url還可以指出該文件是在web上

10、還是在本機的硬盤中。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)建好的校門場景安置在虛擬校園中： tran sformtran slationoot50rotatio n010-chi ldrendefj xainline u rl""#校門場景的組合運用上面的方法，可以依次將各虛擬場景安置在虛擬 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：tr ansformtr anslationo 0-120 rotat ionolo-#圖書館場景的組合組合后的場景效果如圖6所示。除了對上述主要建模場景的組合外，為了增

11、加虛擬校 園的真實感，還需加入路燈、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圖7所示。（八）設(shè)置視點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，用戶可以在vrml瀏覽器中使用菜單或按鈕自主 選擇試點進行更為便捷地瀏覽。在瀏覽虛擬校園的過程 中，用戶可能已經(jīng)體驗到視點的變化：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，這實際上是在調(diào)整 用戶的視點位置或視角。在虛擬場景的重要位置還可以自 定義視點節(jié)點，它們是虛擬境界創(chuàng)作者給用戶推薦的上佳 觀賞方位，在vrml瀏覽器中，用戶就可以通過鼠標(biāo)右鍵選

12、 擇作者推薦的各個視點。這里，我們在虛擬校園場景中定 義兩個視點節(jié)點： de fviewlview point posi tion0200 de scription"viewl" def view2viewp oint posit ion503080d escription view2其中的坐標(biāo)表示視點在場景中的位置，坐標(biāo)的單位是 米，視點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)實技術(shù)在“景點模擬導(dǎo)游”課堂教學(xué)中的應(yīng)用 極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效提高了課件的使用 效率，使教師不必為每個問題單獨開發(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)，達

13、到了培養(yǎng)學(xué)生綜合能 力和應(yīng)變能力的目的。參考文獻：1 李欣.基于vr ml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,xx, 28 (4)： 4 02-406.2 陳啟祥，蘇艷，鄭慶花，等.基于vrm l的三維建 模技術(shù)j.計算機與數(shù)字工程,xx, 38 (5)： 161-163.3 張占龍，羅辭勇，何為.虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述 j.計算機仿真,xx, 22 (3) : 1-3,7.4 陳錦昌，詹偉杰，何正國.虛擬校園中三維景物表 面貼圖的研究j.東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，xx , (4)： 57-62 .5 張昌明，張虹.基于vrml-java的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實的實現(xiàn)j.計算機工程與設(shè)計，xx, (9)： 2410-2 413.6 張青峰，吳發(fā)啟，周淑琴，等.校園虛擬漫游設(shè)計 初探j(luò) 測繪科學(xué),xx, (30)： 124-126.7 方賢勇，潘志庚，徐丹.圖像拼接的