中國(guó)空軍模擬訓(xùn)練體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙金玲 李舒

摘要：本研究主要內(nèi)容是以設(shè)計(jì)中國(guó)空軍的體驗(yàn)和訓(xùn)練模擬平臺(tái)為路徑，對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程與設(shè)計(jì)原則進(jìn)行深入地探究。該平臺(tái)的開(kāi)發(fā)主要目的在于幫助我國(guó)大、中、小學(xué)生突破實(shí)踐空間的局限，在VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，感受并接收身臨其境的國(guó)防教育。通過(guò)體驗(yàn)中國(guó)空軍模擬訓(xùn)練體驗(yàn)平臺(tái)了解戰(zhàn)斗機(jī)的主要戰(zhàn)法與機(jī)動(dòng)方式，對(duì)不同戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)斗崗位和作用有初步的認(rèn)識(shí)。感受我國(guó)強(qiáng)大軍事力量的同時(shí)，深刻感悟我國(guó)軍事發(fā)展的歷史性征程。

關(guān)鍵詞：空軍文化;虛擬現(xiàn)實(shí);模擬訓(xùn)練;國(guó)防教育

一、研究背景及意義

1.1研究背景

VR虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過(guò)使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。當(dāng)前具有相似特征的虛擬仿真技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的使用，比如在游戲娛樂(lè)、城市交通等方面應(yīng)用較為廣泛，在教育與科普領(lǐng)域更是成為焦點(diǎn)中的焦點(diǎn)。

沈陽(yáng)理工大學(xué)作為一所以國(guó)防為特色的院校，依托國(guó)家和省市科普基地“沈陽(yáng)理工大學(xué)兵器博物館”、省級(jí)武器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新中心和現(xiàn)代教育中心和VR+國(guó)防教育展教虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，在省內(nèi)高校國(guó)防教學(xué)和國(guó)防教育中都發(fā)揮著積極的作用。多年來(lái)，學(xué)校藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)、裝備工程學(xué)院兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)和兵器博物館開(kāi)展了多方位合作，尤其是利用VR+綜合集成技術(shù)開(kāi)展了一系列的國(guó)防教育展教資源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。基于目前我國(guó)國(guó)防教育資源的需求與教育創(chuàng)新路徑的創(chuàng)新需求，在前期研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)建立一個(gè)用于研究國(guó)防教育展示與教學(xué)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是非常具備創(chuàng)新性與前沿性的工作。

1.2研究意義

國(guó)防教育是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)，一兩次法規(guī)課或者一兩次報(bào)告是不足以深刻地將國(guó)防知識(shí)與愛(ài)國(guó)精神進(jìn)行充分教育與宣傳的。我們要將國(guó)防教育納入新技術(shù)中、從學(xué)生感興趣的喜聞樂(lè)見(jiàn)方面入手、擺到素質(zhì)教學(xué)計(jì)劃中。在信息化發(fā)展的智能時(shí)代，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為國(guó)防教育提供了先進(jìn)的科技支撐。我們可以通過(guò)各種新媒體交互形式，帶著學(xué)生走到制作的線上虛擬軍事基地親身體驗(yàn)，從以往的課堂教育走向課外活動(dòng)，充分利用虛擬展教平臺(tái)，讓學(xué)生直觀地去感受中國(guó)空軍的本領(lǐng)親身體驗(yàn)飛行，從而加深了他們對(duì)國(guó)防的了解和認(rèn)知，增強(qiáng)了他們的國(guó)防意識(shí)，認(rèn)識(shí)到國(guó)防的重要性，徹底使國(guó)防教育向多元化轉(zhuǎn)變。

二、研究?jī)?nèi)容及路徑

2.1研究?jī)?nèi)容

本研究主要內(nèi)容是以制作中國(guó)空軍的體驗(yàn)和訓(xùn)練模擬平臺(tái)為目標(biāo)，研究如何使學(xué)生身臨其境地接受?chē)?guó)防教育，了解戰(zhàn)斗機(jī)的主要戰(zhàn)法與機(jī)動(dòng)方式，對(duì)不同戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)斗崗位和作用進(jìn)行科普，使體驗(yàn)者能夠跨越時(shí)間與空間的束縛，主動(dòng)地去接受愛(ài)國(guó)主義國(guó)防教育，在寓教于樂(lè)的平臺(tái)中，全身心的主動(dòng)探索中國(guó)空軍的精神，自由地體驗(yàn)空對(duì)空打擊和空對(duì)地打擊，從中激發(fā)愛(ài)國(guó)熱情與民族自豪感。

該平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)主要分為如下三部分內(nèi)容：

1.中國(guó)空軍戰(zhàn)機(jī)的三維建模（高模、中模、低模）。

2.中國(guó)空軍戰(zhàn)機(jī)的高模烘焙、轉(zhuǎn)低模、展UV、貼圖。

3.沙盤(pán)場(chǎng)景、燈光等搭建和Unity3D后臺(tái)編程和調(diào)試。

在中國(guó)空軍模擬訓(xùn)練體驗(yàn)平臺(tái)中，體驗(yàn)者首先可以動(dòng)態(tài)地觀看空軍的建立歷史，第一視角體驗(yàn)空軍的經(jīng)典戰(zhàn)役，跟隨教程完成相關(guān)交互操作，進(jìn)入虛擬空軍基地后近距離觀看各式國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)，體驗(yàn)瀏覽的同時(shí)系統(tǒng)會(huì)配以介紹以及解說(shuō)。該平臺(tái)開(kāi)放自定義關(guān)卡使玩家可以自定義駕駛的戰(zhàn)機(jī)以及作戰(zhàn)任務(wù)，具備良好的可操控性與沉浸式的體驗(yàn)感。

2.2研究路徑與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)

首先是資料的收集。查閱相關(guān)資料，調(diào)研虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用行業(yè)、虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)在我國(guó)的發(fā)展、可解決問(wèn)題、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展前景。進(jìn)行科學(xué)的綜合分析，為制定項(xiàng)目腳本做好充分準(zhǔn)備。

其次是自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究方案，收集虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)行業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)，綜合統(tǒng)籌，將中國(guó)空軍展教體驗(yàn)訓(xùn)練模擬平臺(tái)自主設(shè)計(jì)制定操作模式進(jìn)行藝術(shù)化的邏輯歸納。

然后進(jìn)行項(xiàng)目所需的美術(shù)資源的設(shè)計(jì)制作。運(yùn)用MAYA、3DMAX等軟件制作空軍平臺(tái)所需要三維模型與空軍演練對(duì)應(yīng)場(chǎng)景空間的搭建，并進(jìn)行仿真貼圖、材質(zhì)渲染，配合音效音頻進(jìn)行動(dòng)畫(huà)的制作。

再次是將制作完成的模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的交互邏輯，使交互功能更加符合人體工程學(xué)，重點(diǎn)研究人體感官的各項(xiàng)體驗(yàn)指標(biāo)與數(shù)據(jù)。

最后進(jìn)入總結(jié)與測(cè)驗(yàn)反饋環(huán)節(jié)。邀請(qǐng)多位專(zhuān)業(yè)人士和軍事愛(ài)好者進(jìn)行體感體驗(yàn)測(cè)試，記錄、分析并完善所存在的問(wèn)題。

三、結(jié)論

本研究是基于VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、科普知識(shí)、多維度設(shè)計(jì)理念等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域上展開(kāi)，重點(diǎn)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)結(jié)合3D動(dòng)畫(huà)和交互，更直觀地展現(xiàn)中國(guó)現(xiàn)代空軍組成及不同戰(zhàn)機(jī)的崗位和作用，藝術(shù)化還原空對(duì)空打擊、空對(duì)地打擊等訓(xùn)練項(xiàng)目，使體驗(yàn)感與真實(shí)情境相結(jié)合，從而達(dá)到身臨其境的體驗(yàn)、學(xué)習(xí)效果。

中國(guó)空軍模擬訓(xùn)練體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)具備多學(xué)科的知識(shí)融合，基礎(chǔ)理論化為實(shí)際操作，固有思維不斷創(chuàng)新和發(fā)展的研究本質(zhì)。本研究是基于前期研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了方案型的改革和創(chuàng)新，因此在研究的過(guò)程中，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移為項(xiàng)目應(yīng)用于發(fā)展策略的研究。設(shè)計(jì)與制作組成員均具備開(kāi)發(fā)VR虛擬體驗(yàn)平臺(tái)與交互界面設(shè)計(jì)的基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)與素養(yǎng)，在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中不斷攝取新的行業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)自身技術(shù)水平，在跟進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度的同時(shí)，達(dá)到提高自身的專(zhuān)業(yè)技能的效果。本研究成果未來(lái)可用于科普教育或相關(guān)理論課的輔助教育工作當(dāng)中，為國(guó)防教育領(lǐng)域添磚加瓦。

本論文為遼寧省2022年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目階段性成果，

項(xiàng)目編號(hào)：S202110144034。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：趙金玲

作者簡(jiǎn)介：趙金玲（2001.02），女，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，本科在讀，從事動(dòng)畫(huà)、新媒體藝術(shù)研究。

李舒（1987.07），女，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，博士，副教授，從事新媒體藝術(shù)設(shè)計(jì)研究。