虛擬現實技術在軟件工程相關課程的應用研究

李 琴

（華南師范大學軟件學院，佛山 528200）

虛擬現實（VirtualReality，VR）技術作為一種核心計算機技術，能夠通過數據手套、傳感頭盔等設備，讓用戶在三維動態環境中體驗到實體行為。虛擬現實技術的出現，打破了原本主要以聽覺與視覺為主的感知系統，讓用戶可以利用觸覺、味覺等多種感覺對虛擬環境進行體驗。虛擬現實技術涉及到了包括事實計算機模擬、人機接口技術、計算機傳感技術以及人工智能等多種技術[1]。隨著虛擬現實技術在制作技術層面上的不斷提升，在許多領域都得到廣泛應用。目前虛擬現實技術已經逐漸應用到課堂教學中，作為一種新的教學媒體，虛擬現實技術對教學模式產生了極大的影響。為使虛擬現實技術能夠在實際得到更好應用，對其在軟件工程相關課程中的應用進行研究，在研究過程中主要以游戲開發與影視制作為主要研究方向。

1 虛擬現實技術在軟件工程相關課程的應用研究

虛擬現實技術在軟件工程相關課程中的應用主要針對幫助學生理解抽象概念與理論為主要部分之一，幫助學生更好理解抽象理論概念[2]。而另一部分則是針對一些學生在實際生活中無法觀察到的事物，為學生提供趨于真實的學習資料。隨著虛擬技術在軟件工程相關課程中的應用，促進了多種新型教學模式的發展。熟練的掌握虛擬技術并將其運用在軟件相關課程中能夠讓學生更好的進行自主學習。與傳統文本以及圖形等二維表達方式不同，虛擬現實技術能夠更好的將軟件相關課程中的內容表達出來，在信息與資源現實方面有著更大的優勢。而且虛擬現實技術能夠更好的幫助學生了解課程知識中資源的豐富過程，通過合理的編制，將一個形象逼真的虛擬現實環境展現在學生面前。

1.1 虛擬現實課程系統類型中的應用

虛擬現實技術在課程中的應用類型主要分為簡易型虛擬現實系統、沉浸型虛擬現實系統以及共享型虛擬現實系統三個類型。簡易型虛擬系統主要由普通計算機系統組成，通過鍵盤、鼠標就能讓使用者實現與虛擬環境的交互[3]。這種簡易型虛擬系統最大的特點就是結構簡單且開發成本較低，作為一套經濟性較強的虛擬現實系統更加適合進行大面積普及推廣；沉浸型虛擬系統相對于簡易型虛擬系統來說較為復雜，需要通過使用手帶數據手套以及頭盔等傳感跟蹤裝置才能與虛擬現實環境進行交互。由于沉浸型虛擬現實系統能夠將使用者的感官與外界隔離，讓使用者能夠全身心的投入到虛擬現實環境中。沉浸型虛擬現實系統能夠讓使用者全身心的投入到虛擬現實環境中，但是由于系統設備成本較高，很難得到推廣；共享型虛擬現實系統，主要利用遠程網絡將不同地區的用戶進行聯系，形成一個共享虛擬空間，使多個用戶同時對同一虛擬現實環境進行觀察與操作，達到協同工作的目的。

1.2 虛擬現實技術在游戲開發課程中的應用

虛擬現實技術由于其真實的仿真水平，能夠達到對現實動態的仿真模擬，并且由于其可造作性吸引著大量的參與者。虛擬現實技術在游戲開發課程中，主要針對夢幻工廠、格斗搏殺以及海空大戰等無法親身經歷的場景，讓游戲者能夠得到身臨其境的感受，這也成為未來游戲發展一種主流趨勢[4]。虛擬現實技術在游戲開發課程中的應用主要分為影像式、幾何式以及混合式三種。影像式虛擬技術在游戲開發課程中主要通過利用攝像的方式獲取真實的場景環境，將攝影所獲得照片通過軟件拼接處理，得到360°環場影像。錄像則可以通過360°攝像機來對場景影片進行錄制。使用這種場景進行游戲場景開發能夠得到真實度較高的虛擬現實產經。但是從拍攝角度來看，這種處理方式無法讓使用者實現事實位置移動，缺少虛擬環境立體感；而幾何式虛擬場景在游戲開發課程中的應用主要通過3D建模的方式實現虛擬現實場景創建，通過程序代碼編寫實現使用者與虛擬現實場景的互動。這種虛擬游戲長交給你能夠讓使用者在場景中進行移動，且與場景進行互動，但需要通過一定硬件裝備實現。幾何式虛擬場景由于采用代碼編寫的方式其虛擬場景在真實度上會存在一定差異，且需要大量時間與人力資源；而混合式虛擬場景主要將影像式與幾何式相結合，通過對兩種技術使用比例的調整，同時包含對上述兩種虛擬環境下的共同優點，但是在需要更加注意在虛擬場景拼接時出現的問題。

1.3 虛擬現實技術在游戲影視制作課程中的應用

隨著虛擬現實技術的快速發展，也為電影制作課程帶來了新的問題。虛擬現實技術在電影制作課程中的技術應用主要利用包括360°虛擬攝像機在內的多臺攝像機，對不同漫游場景與全景畫面進行記錄。隨著這些年來虛擬現實技術的成熟與市場發展形式的變化，虛擬現實技術最開始主要用于影視短片制作，如《二重奏》、《Lost》等。通過虛擬現實這一新技術，能夠使觀眾重新提起對影視作品的關注程度，同時虛擬現實技術在影視制作課程中的應用已經逐漸成型。虛擬技術在影視制作課程中主要場景連接技術。現實虛擬技術想要在影視制作課程中得到應用，需要將故事中心更好的體現出來。目前虛擬技術在影視制作中不僅需要將場景全方位的展現在觀眾眼前，更需要將觀眾帶入到影視情感聯系中。想要將虛擬現實技術應用到影視制作課程中，首先需要解決技術問題。影視制作課程可以通過沉浸式的觀影體驗為學習過程帶來前所未有的感受。但是這種技術在學生體驗過程中并不適合長時間用于教學。學生在體驗過程中表示開始會對這種教學方式有著很大的新鮮感，但是在長時間體驗后隨著全景視角的開展，這種視角體驗會造成學生的眩暈體驗，從而導致學生忽略虛擬現實環境中所傳達的信息。虛擬現實技術在視覺制作課程中應用，一般來說20分鐘是學生能夠接受的極限，且由于設備較為復雜，因此影視制作一般采用簡易型虛擬現實場景作為課程輔助。

2 結束語

虛擬現實技術應用到軟件工程相關課程研究中，能夠提升軟件使用過程的真實感，增強軟件的感官強度，特別是對于游戲軟件的制作，能夠從平面視覺變為感官的多維視覺，虛擬現實技術改進了軟件工程使用方法，從視覺體驗延伸至多種形式，未來，虛擬現實技術與軟件融合開發是發展的方向，希望本文的研究能夠為軟件工程相關研究提供理論幫組。