虛擬多媒體教室系統的設計及實現研究

張鶴明

（遼寧行政學院 110161）

1 設計以及研究的對象

設計以及研究的主要內容是對模擬多媒體教室的整個的場景包括窗簾，燈光等。在進行設計的過程中會遇到很多的問題，設計中需要學生對多媒體教室的結構有很好的了解，此外需要學生們交互設計對多媒體教室系統中的三個關鍵內容，此外學生們可以在虛擬的多媒體教室中進行自主探索，這樣可以幫助學生們了解更多的多媒體結構以及設備的控制機制，了解多媒體教室的常識，其最終的目的是為了學習者更好地進行設計，重視學習者參與其中。

2 場景設計方案

以虛擬多媒體模型為依據進行虛擬多媒體教室的設計工作，其中需要：第一，設計虛擬的多媒體教室環境；第二，虛擬設備，需要將虛擬設備與虛擬的多媒體環境之間建立一定的連接，在進行制作的過程中需要考慮到外觀以及對虛擬對象的建模問題。針對設計的相關問題，需要設計出虛擬多媒體教室系統中的四個場景：第一場景，進入多媒體教室將窗簾拉開，讓光線照入教室，這樣將使得教室的整體呈現在出來，接著可將燈光打開，并將鏡頭繼續跟進，使得鏡頭對準控制臺，接著就是進入了第二個場景；第二個場景，將控制臺上的蓋子打開，緊接著將會將接觸屏以及顯示器呈現出來，以及其他的相關配置，接著將會出現六個鏡頭依次對準了六個部位，接觸屏，桌面，顯示器，攝像機，房間對角線，鏡頭，這六個分鏡頭將會進行不同的動作，這些動作將會反映這六個部分之間的相互關系；第三個場景：這個場景將是在大的場景下嵌插上一個比較小的視窗，這樣做可以同時觀察不同的設備；第四個場景，主要是將先前的動作進行演示，使得多媒體教室的動畫得以展開。

3 交互設計方案

3.1 界面風格

界面的風格設計主要是指控制界面上的輸入方法，在三維空間上主要是使用兩種方式來進行操作的：直接操作以及三維Widget這兩種方式。其中后者目前還是處于探索階段，直接操作具有以下的特點：第一，界面的真實感更強，并且更加自然和便于理解；第二，使用實際的動作代替較為復雜的語言程序進行操作，這種操作方法只是需要對現實生活中的對象的表示方法規定一定的動作即某種操作，這樣將會使得操作更加的簡單和方便；第三，這種方法可以在操作后立即得到結果，可見這樣操作方法是非常便捷的，并且也很直觀。此外，圖像以及圖形的加入使得模擬仿真技術更加的成熟，加上聲音以及動畫使得直接操作能夠更好地為大家服務，目前在進行界面風格設計的過程中一般是采用這種直接操作方式的。

3.2 人機互動設計方案

一般是采用以下的方案進行設計的：第一，在設計界面的風格的時候是采用直接操作的界面風格，使用三維圖像來表示每一個事物，這樣使得每個事物在界面上表現出來的就是物體的本身；第二，為了很好地的突出三維交互的隱含性，突出表現更加自然的效果，需要采取自然交互的方式，這樣的方式的好處是視線所到之處將會直接顯示出其交互成分，對圖像可以很好地理解；第三，使用多通道的人機界面交互，根據人的感覺與效應通道都具有雙向的特點，這樣可以使得人機之間更好的實現信息的交流。

4 建模

4.1 虛擬多媒體教室的建模設計策略

建模是虛擬多媒體教室實現的關鍵技術之一，其實現方法包括兩類：第一，利用計算機圖形的相關技術對虛擬的環境進行建模以及渲染，這是一種利用3D圖形學的方法；第二，利用圖像，采用多視角，全景以及任意方向的圖像來營造虛擬環境的效果。圖像的繪制技術是圖像建模技術中最為常用的建模技術，產生的圖像其質量在獨立的場景中存在復雜性。計算機圖形的方法具有較高的交互性，但是由于對建模以及渲染的復雜性并且為了能夠很好地確保圖像的質量，這就需要對計算機使用的軟硬件有更高的要求。圖像的方法可以克服復雜場景進行3D建模的難度，此外還可以利用真實的世界提供的一些信息對圖像可以進一步的完善，但是由于不能很好地提供交互性，這使得在進行虛擬多媒體教室系統的構建過程中采用第一種方式。

4.2 建模的工具

在進行虛擬場景的構造的過程中，使用一些建模的工具可以提高虛擬現實系統的開發的效率，通常是使用3DS MAX，這一建模軟件可以直接用于進行虛擬場景的構造，但是其也是存在缺點的，在交互功能上是有局限性的，為了能夠更好的提供交互以及動畫的功能，采用了EON描述運動，3DS MAX的建模方式是有很多種的，主要是包含多邊形建模，非均勻有理樣條曲線建模或是細分曲面等建模的方法，但是在實際的操作過程中需要根據實際的需要選擇不同的建模方法，在進行設計的過程中主要的建模方法有：第一，多邊形建模，這種方法主要是適用于形狀規則以及沒有曲面的研究對象，其主要思想是使用小的平面去模擬曲面，其中小的平面的形狀是不規定的，在使用多邊形建模的過程中需要提起建立一個基本的幾何體，在根據需要進行修改。

4.3 建模的優化

在建模的過程中除了需要考慮建模的方法外還需要考慮其優化的問題，在這個過程中需要盡可能的減少其中沒有必要的面面，有的可以使用圖片代替三維圖像，在三維動畫的設計的過程中需要采用實景照片，并通過相應的建模工具，將其設計為動畫背景。

5 EON Studio設計及互動場景

5.1 互動支持策略

使用的建模工具中的3DS MAX在進行交互功能中其功能是有限的，為了能夠很好的提供互動功能會使用EON來進行描述運動。

5.2 設備交互的實現

設備交互性的實現主要是通過一些操作將電腦與實體之間建立聯系，交互屬性是通過EON來進行實現的，需要建立感知人們各種操作的節點即是傳感器節點。

5.3 開發過程

在進行開發的過程主要是：第一，建模一般是采用3DS MAX；第二，導入3D 物體；第三，創建EON模擬程式；第四，模擬樹以及邏輯關系進行編輯；第五，附件的制作以及后期制作。

6 結束語

教育現代化已經是世界教育的發展主流，為了使得我國的教育能夠跟上時代的發展，這就需要我國不斷地探索新的教學手段，開創新的教學環境以及相應的設計活動，其中虛擬多媒體教室系統為我國的教學開創了新的局面，并且也很好的提高了社會效益以及經濟效益，這就需要我國大力發展對虛擬實現技術的研究，只有這樣才能有更好的教學環境。

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