全息影像技術(shù)在實踐類課程教學(xué)中的研究與展望

1、    全息影像技術(shù)在實踐類課程教學(xué)中的研究與展望    艾飛滕雯婷項目名稱：2020年度海南省志愿服務(wù)課題全息影像技術(shù)在志愿服務(wù)培訓(xùn)實踐類課程體系中的開發(fā)與研究（編號：2020023）的科研成果摘要：在今日已呈普遍應(yīng)用趨勢的數(shù)字媒體技術(shù)中，全息影像技術(shù)還處于不斷開發(fā)和應(yīng)用探索的階段，目前人們將全息影像技術(shù)逐步應(yīng)用到藝術(shù)設(shè)計、商業(yè)展示、舞臺呈現(xiàn)、醫(yī)學(xué)探索、高科技開發(fā)等各個領(lǐng)域進(jìn)行探索，這將會實現(xiàn)技術(shù)乃至藝術(shù)領(lǐng)域上的新突破，充分展示出科技帶來的魅力。然而在全息藝術(shù)越來越豐富的今天，人們對全息影像的需求也日益增大，尤其是對實踐類虛擬仿真互動教學(xué)等方面的課程。

2、虛擬仿真互動教學(xué)，為學(xué)習(xí)者提供近似真實的訓(xùn)練環(huán)境，提高受訓(xùn)者職業(yè)技能。因此，筆者認(rèn)為全息影像技術(shù)憑借真實再現(xiàn)及創(chuàng)造性自由等技術(shù)優(yōu)勢，對今后的藝術(shù)創(chuàng)作乃至實踐類課堂教學(xué)等方面都有非常廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：數(shù)字媒體;全息藝術(shù);全息影像技術(shù)：tp391.41 ：a ：1672-9129（2020）06-0056-02abstract：amongthedigitalmediatechnologiesthathaveshownageneralapplicationtrendtoday，holographicimagingtechnologyisstillinthestageofcontinuousde

3、velopmentandapplicationexploration.atpresent，peoplearegraduallyapplyingholographicimagingtechnologytoartdesign，commercialdisplay，stagepresentation，medicalexploration，high-techexploringinvariousfieldssuchastechnologydevelopmentwillrealizenewbreakthroughsintechnologyandart，andfullydemonstratethecharmb

4、roughtbytechnology.however，asholographicartisbecomingmoreandmoreabundant，thedemandforholographicimagesisalsoincreasing，especiallyforpracticalvirtualsimulationinteractiveteachingcourses.virtualsimulationinteractiveteachingprovideslearnerswithanear-realtrainingenvironmentandimprovestrainees'profes

5、sionalskills.therefore，theauthorbelievesthattheholographicimagetechnologyhasverybroadapplicationprospectsforfutureartisticcreationandevenpracticalclassroomteachingduetoitstechnicaladvantagessuchastruereproductionandcreativefreedom.keywords：digitalmedia;holographicart;holographicimagetechnology隨著當(dāng)今虛擬

6、現(xiàn)實（virtualreality）以及全息影像技術(shù)的發(fā)展，我們的生活已經(jīng)進(jìn)入高科技、數(shù)字化的時代。剖析全息影像技術(shù)的特征，可以發(fā)現(xiàn)它用自身特有的虛擬技術(shù)來為使用者提供更廣闊的設(shè)計空間、設(shè)計靈感、設(shè)計內(nèi)容，同時在設(shè)計過程中加以藝術(shù)的創(chuàng)造和對技術(shù)的創(chuàng)新。因此，筆者嘗試在實踐類課程中融入全息技術(shù)，讓受訓(xùn)者能獲得更多的實踐經(jīng)驗和臨場體驗。這樣就能夠讓我們的實踐類課程更具有特色，同時全息技術(shù)的加入，我們還能創(chuàng)造虛擬空間和真實世界的互動，使我們的實踐類課程具有很強的靈活性、創(chuàng)造力、表現(xiàn)力。1全息技術(shù)介入實踐類課程的優(yōu)勢1.1課程設(shè)計范圍的拓展。對于授課者而言，在進(jìn)行傳統(tǒng)實踐類課程教學(xué)過程中，我們往往受限

7、于場地、環(huán)境等方面內(nèi)容，不得不放棄對身體某些感官體驗的塑造。例如：在急救知識實踐課程培訓(xùn)中，受訓(xùn)者面對假體道具往往只能有觸覺感受，而聽覺和視覺感官回饋甚微。這就很容易造成，在真正面對突發(fā)時手忙腳亂的情況。而采用全息影像技術(shù)來打造的虛擬實踐教學(xué)場景，就為我們授課者帶來了設(shè)計思維創(chuàng)作空間的延展、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計尺度上更大程度發(fā)揮的可能性。以筆者構(gòu)思的虛擬現(xiàn)實互動教室為例，通過對室內(nèi)空間墻壁的全方位動態(tài)投影，不僅達(dá)到了設(shè)計空間視覺效果的延展，還可以通過增加聲、畫、交互來營造更好的環(huán)境體感效果，使受訓(xùn)者在獲得專業(yè)技能知識的同時，感受逼真的臨場環(huán)境氛圍。通過對傳統(tǒng)實踐類課程教學(xué)和全息模式下實踐類課程教學(xué)兩

8、者的比較得知，全息影像技術(shù)作為實踐類課程最終效果呈現(xiàn)的技術(shù)支持，在參與環(huán)境建造和表現(xiàn)時具有化腐朽為神奇的魅力，普通的實踐類課程設(shè)計融入全息技術(shù)就能夠讓設(shè)計形態(tài)、效果產(chǎn)生巨大的質(zhì)變。全息影像的介入增強了人機交互能力與環(huán)境畫面的視覺沖擊力。它讓實踐課程教學(xué)效果從外觀到本質(zhì)都發(fā)生了改變，外觀變成了設(shè)計內(nèi)容更豐富、效果呈現(xiàn)更多元化的逼真畫面，而在全息技術(shù)的幫助下，教學(xué)場地空間的視覺延展即將變成了可能，不受教學(xué)場地限制的本質(zhì)也發(fā)生了相應(yīng)的變化。從教學(xué)模式發(fā)展的角度來看，全息影像技術(shù)帶給我們的視覺延展性，對未來的實踐類教學(xué)將是革命性的。伴隨著全息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對實踐類教學(xué)模式的要求不斷提升，利用空

9、間的虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為了未來實踐類課程教學(xué)發(fā)展的新趨勢。1.2學(xué)習(xí)者體驗的變更。在傳統(tǒng)實踐類課程教學(xué)中，受訓(xùn)者往往不能從現(xiàn)實環(huán)境中直接判斷實踐訓(xùn)練內(nèi)容的變化過程，只是能夠被動接受授課者所傳遞的信息。例如：在急救培訓(xùn)課程中，受訓(xùn)者往往只能按照既定流程搶救虛擬病患，虛擬病患不能主動反饋信息給受訓(xùn)者，這就容易造成在實際應(yīng)用中受訓(xùn)者應(yīng)變能力的不足。但利用全息影像獨特的技術(shù)特征，同時完成對受訓(xùn)者視覺、聽覺、嗅覺與肢體的全方位信息交流，從多個層面引導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)行交互，真正意義上使受訓(xùn)者融入到環(huán)境里，并參與到課程變換過程中，帶給受訓(xùn)者以新的體驗形式和內(nèi)容。全息技術(shù)支撐下的實踐類課程以數(shù)字動態(tài)畫面輔以多感官體驗交

10、流的方式來完成信息傳遞，改變了受訓(xùn)者信息接受的方式，增強了臨場感。同時配合智能化互動設(shè)計和全息影像的展出形式，以人的體驗感受、交互感受為中心做出相應(yīng)設(shè)計和交互反饋，拉近與受訓(xùn)者內(nèi)心的距離，由以往被動接受到主動體驗、主動接受現(xiàn)實環(huán)境給予的暗示，并參與到實踐訓(xùn)練內(nèi)容的變化中。因而，達(dá)到一種發(fā)自內(nèi)心的互動情感并于實踐環(huán)境產(chǎn)生共鳴。1.3課程表現(xiàn)形式多樣性。當(dāng)今全息影像作為一種新的成像技術(shù)，相比以往的多媒體實踐課程教學(xué)模式，全息影像實踐類課程教學(xué)在設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計形式多樣性方面都有很大程度的提高，它可以塑造人們情理之中、現(xiàn)實世界之外的虛擬畫面，也可以虛幻人們夢境里的幻想場景?？梢哉f只要是人們能夠想到的，

11、全息影像都能活靈活現(xiàn)、形式多樣的塑造出來，并將其投射在多種介質(zhì)上。由于全息影像投影所產(chǎn)生的是三維立體虛擬畫面，所以全息影像成像的映射介質(zhì)范圍很廣，幾乎所有的物體都有可能成為全息影像的畫面載體。相對于傳統(tǒng)多媒體實踐課程教學(xué)的設(shè)計與表達(dá)，全息影像有更主動適應(yīng)環(huán)境、貼近現(xiàn)實物理空間界限的技術(shù)特征，在空間塑造和場景還原等方面，往往能產(chǎn)生更具有帶入感的臨場效果。2全息實踐類課程創(chuàng)作構(gòu)思筆者實驗嘗試的創(chuàng)作選擇了最貼近人們生活的急救培訓(xùn)實踐類課程。采用全息影像技術(shù)塑造逼真的急救現(xiàn)場環(huán)境以此來完成創(chuàng)作實驗。在實驗過程中本著探索實踐應(yīng)用的目的，首先詳細(xì)的了解了完成本次實驗所需的技術(shù)層面要求和內(nèi)容。經(jīng)過理論驗證，

12、要實現(xiàn)急救培訓(xùn)實踐類課程環(huán)境的虛擬成像效果，在虛擬現(xiàn)實架構(gòu)技術(shù)層面需要同時整合仿真引擎、動作感知及視覺體驗等三種仿真技術(shù)，結(jié)合bim數(shù)據(jù)庫來形成完整的仿真體驗系統(tǒng)，從而來達(dá)到逼真的現(xiàn)場動態(tài)畫面和良好的互動效果，而這三種仿真技術(shù)的應(yīng)用方式如下：2.1仿真引擎。仿真引擎是虛擬現(xiàn)實的核心，所有的虛擬世界的物體、環(huán)境及交互設(shè)計內(nèi)容均需通過仿真引擎來進(jìn)行開發(fā)及整合。2.2動作感知。包括眼睛及肢體動作（如頭、手、腳等）均可被特殊儀器感知并由處理器進(jìn)行復(fù)雜的運算，將由處理器生成的精確虛擬3d聲像傳回，使急救者產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)集成了計算機仿真開發(fā)、人體動作捕捉等高新科技成果，是一種由計算機技術(shù)輔助生成的高精

13、密度模擬仿真系統(tǒng)。在實驗中擬采用的a.r.t.光學(xué)捕捉設(shè)備提供6個自由度的動作捕捉，精密度小于1mm，能夠?qū)崟r的捕捉人體動作數(shù)據(jù)，針對設(shè)計、裝配、性能檢測進(jìn)行可視化的仿真。2.3視覺體驗。視覺是人的五感中最直接、最便捷也是最容易去感受及體驗的一種知覺，沉浸式環(huán)境已是現(xiàn)今虛擬現(xiàn)實中被廣泛應(yīng)用的手段，在實驗中擬使用的是比利時的barco投影機，透過barco的3d立體投影效果，虛擬現(xiàn)實得以以1：1的方式去呈現(xiàn)及展示，對于bim系統(tǒng)中的設(shè)計評審、模擬訓(xùn)練及仿真體驗而言是最佳的呈現(xiàn)方式。同時，在效果呈現(xiàn)硬件設(shè)置方面，根據(jù)急救場景虛擬環(huán)境所需條件和使用者的預(yù)期要求，結(jié)合前期對全息影像技術(shù)的相關(guān)調(diào)研，并力

14、求保證最后呈現(xiàn)的動態(tài)逼真的視覺效果，準(zhǔn)備以以下方式呈現(xiàn)效果。首先以全息膜（幕）投影成像技術(shù)塑造大的空間環(huán)境，也就是說將全息投影效果最終呈現(xiàn)在空間的各個立面，通過全息投影的方式立體呈現(xiàn)動態(tài)、逼真的視覺效果。其次采用多部工程投影機以無縫投影的方式對空間立面、空間地面進(jìn)行投影，形成畫面連續(xù)、畫質(zhì)清晰、內(nèi)容豐富、形式多樣的虛擬景觀空間。在考慮其后期保潔、保養(yǎng)方面的要求，采用了全息膜（幕）中的魔鏡式投影膜。從實驗前期論證數(shù)據(jù)結(jié)合預(yù)期效果來看，通過全息膜（幕）所塑造的室內(nèi)虛擬環(huán)境能夠真實還原急救場景。3全息實踐類課程創(chuàng)作中存在的問題與不足首先，經(jīng)過課程前期調(diào)研、實驗以及多方面市場調(diào)查，目前全息影像技術(shù)在現(xiàn)

15、實應(yīng)用過程中存在著經(jīng)濟成本過高的問題，其主要原因來源于材料的昂貴。首先是全息投影膜，這種投影膜價格昂貴，運作成本高，所以仍然不能大規(guī)模地進(jìn)行推廣應(yīng)用。其次，在課程開發(fā)實驗過程中，由于受場地和技術(shù)的限制，目前全息影像技術(shù)成像也存在一定的缺點，比如，人機交互部分還不能實現(xiàn)完全智能化，需要前期編程預(yù)定效果;偏振三維成像方式，需要多臺投影機設(shè)備配合使用，且投影機的位置必須進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)校，使用過程中不能隨意移動，因此后期維護(hù)比較麻煩;整體成本造價過高，不易普及型應(yīng)用;同時對于實踐創(chuàng)作者技術(shù)門檻過高，一般工程人員難以單獨開發(fā)。再次，面對新的技術(shù)應(yīng)用許多實踐類課程教學(xué)設(shè)計還只能停留在觀望的階段，僅有一些也只能

16、做到固定效果模式的套用。同時專業(yè)設(shè)計人員不足也是制約我們發(fā)展全息實踐類課程的瓶頸，加之國內(nèi)全息影像技術(shù)在實踐類課程體系中的研究與應(yīng)用還沒有相對成熟的借鑒案例，現(xiàn)有資料僅限于理論研究和應(yīng)用探索階段，全息影像技術(shù)在實踐類課程體系中的研究與應(yīng)用尚缺乏有效實踐。但作為新技術(shù)的探索者，我們必須清醒地認(rèn)識到，全息影像技術(shù)研究的重要性、前瞻性，以及使用在實踐類課程教學(xué)中的必要性。這些都要引起我們的高度重視，我們要從基礎(chǔ)理論研究入手，從嘗試實際應(yīng)用起步。所以，研究全息影像技術(shù)在實踐類課程體系中的研究與應(yīng)用不容小視，并迫在眉睫。4結(jié)語隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，全息技術(shù)正向我們緩緩走來，全息技術(shù)以后的廣泛應(yīng)用，將是眾多學(xué)者和藝術(shù)家共同努力創(chuàng)造的必然結(jié)果，同時全息技術(shù)也將引領(lǐng)我們的生活步入美好的明天。筆者今后將針對實踐類課程融入全息影像技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行更深入的研究，對其技術(shù)特征、呈現(xiàn)效果、呈現(xiàn)方式等方面做一系列的實踐探索。筆者將著眼點放在實踐類課程開發(fā)、全息影像技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字虛擬環(huán)境塑造等方面的設(shè)計應(yīng)用研究中，并從