視頻展臺正負片操作的虛擬實驗

辛允東

摘要 視頻展臺是教學中常用的輔助媒體，正確熟練的使用可以大大提高教學效率。展臺調節功能中的其中一個就是正負片的轉換，通過這個切換按鈕可以在正片和負片之間來回切換。Vrml語言和Java語言是做虛擬實驗的常用工具，介紹如何用這兩種語言實現正負片轉換功能。

關鍵詞 VRML；Java；虛擬實驗；視頻展臺；正負片轉換

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2009）15-0097-02

Switching of Image Negative or Positive Virtual Experiment of Video Presenter//Xin Yundong

Abstract The video presenter is the auxiliary tool in teaching progress, the appropriate and skilled usage of the media has done a lot to promote the teaching effect. The switching of image negative or positive is one of the video presenters operations. The vrml and java languages are the commonly used tools for virtual experiments, this article is to realize the operation based on the two languages.

Key words VRML；Java；virtual experiment；the video presenter；switching of image negative or positive

Authors address The Education Department of Jining College, Qufu, Shandong 273155

視頻展臺是學校教育中廣泛使用的輔助教學工具。要想使師生更好地掌握投影媒體的使用，就要通過更多的實驗過程，而現實的教學條件又不能為每一位使用者安排盡可能多的實驗機會。因此，如何使使用者更好地做好這一塊實驗就成為一個急需解決的問題。

虛擬現實技術憑借其強大的交互功能，在教育領域中應用很廣泛。將虛擬現實技術應用到教育中，主要用處之一就是開發虛擬實驗?；谔摂M實驗的優勢，設計開發一個虛擬實驗可以解決上述問題。開發虛擬實驗使用的VRML語言是一種應用廣泛的建模語言，可以創建逼真的虛擬實驗器材及實驗環境。再加上Java語言的配合，能夠模擬視頻展臺的各種操作，使虛擬實驗的交互性更加突出，進而提高實驗教學的效果，優化教學過程。

筆者主要探討視頻展臺正負片切換虛擬實驗的設計以及實現方法。

1 視頻展臺正負片轉換實驗的設計

1.1 實驗設計目的虛擬實驗有較強的交互性和沉浸感，讓學習者體驗虛擬實驗這一形象逼真的學習形式及其帶來的學習樂趣。最主要的目的是通過視頻展臺模型的展示、正負片轉換操作的模擬，讓學習者學習掌握正負片轉換的基本原理和操作方法。

1.2 實驗過程設計虛擬實驗分為2部分，一是虛擬場景，在這里學習者可以對視頻展臺的組成部分進行了解，認識正負片切換按鈕的功能，可以按下正負片切換按鈕，就像在真實實驗中一樣對實驗器材進行操作；二是applet圖像顯示區，對正負片切換的結果進行呈現，使學習者可以在虛擬環境交互后立即看到正負片切換的結果。

具體的實驗過程是這樣的：在虛擬場景中，將鼠標放在正負片轉換按鈕上按下去的時候，便發生交互，將交互產生的參數傳遞到Java applet中，Java再根據這個參數對圖像進行正負片轉換的處理，將變化了的圖像顯示出來。

2 視頻展臺正負片轉換實驗的實現

正片的色彩和實際拍攝的景物的色彩一致，如紅是紅，藍是藍[1]；而負片的色彩和實際景物的色彩互為補色，如黑色被記錄為白色，白色被記錄為黑色，紅色被記錄為綠色[2]。

正負片轉換操作的實現主要利用Java圖像操作中圖像像素的處理技術。原理是將圖像像素讀入數組，對每一個像素進行取反處理，再用處理后的像素重新組成圖像，最后在applet中顯示出來。本實驗的目的是使正片變為負片，取反的方法就是用255減去像素原有的色彩值即可。

zf=changjing.Nodes(“zhengfujiedian”).Fields(“translation”).x;

document.applet.zfqh(zf);

“zf”便是從虛擬場景中產生的參數，這個參數是以一個節點x坐標值為基礎的，這個x值是變化的，每單擊一次正負片切換按鈕，x值便變化一次。通過上面這個語句便將參數傳遞到Java中。Java根據這個參數對圖像進行正負片轉換處理，最后將處理好的圖像顯示出來。

2.2 正負片切換處理通過上一步的操作，Java獲得正負片切換的參數，這一步的操作就是對像素進行取反操作，模擬正負片的轉換。

首先，獲取圖像的全部像素，通過PixelGrabber函數將圖像的像素讀入到一個數組中[3]：PixelGrabber (Image bufinitig,int x,int y,int w,int h,int[] pixels,int off,int scansize)。其中，bufinitig是要讀取的圖像；x,y,w,h指明要抓取像素的一個矩形范圍；pixels是保存像素的數組；off表示數組中存儲第一個像素的位置偏移量，通常取0；scansize是數組中一行到下一行的距離，即每一行的掃描值，通常取圖像的寬度。然后，將像素值取反，模擬正負片的切換。部分代碼如下：

if(k==1){

ColorModel cm=ColorModel.getRGBdefault();

for(x=0;x

{ int alpha=255;

int red=255-cm.getRed(pixels[x]);

int green=255-cm.getGreen(pixels[x]);

int blue=255-cm.getBlue(pixels[x]);

pixels[x]=alpha<<24|red<<16|green<<8|blue;

}

}

其中，k是從虛擬場景傳遞過來的參數，是Java是否對圖像像素進行取反的邏輯變量，為1的時候進行像素取反操作，將正片變為負片；為0時不進行取反操作，原樣輸出正片。將取反后的像素重新寫入數組，再將改變后的像素組成圖像顯示在applet中，完成正負片的變化（圖1）。

3 小結

本文只是實現視頻展臺虛擬實驗的正負片轉換功能，還有很多擴展的地方，如亮度變化、連續操作的轉換等，不能一一細述，有待以后進一步完善。

參考文獻

[1]正片[EB/OL].[2008-07-12].http://baike.baidu.com/view/215447.htm

[2]負片[EB/OL].[2008-07-12].http://baike.baidu.com/view/215436.htm

[3]李敏,丁友東.JAVA圖形與動畫編程實例[M].北京:清華大學出版社,2003