VR技術在中職動漫專業教學中的應用實踐探析

張劍華

摘要：隨著數字創意產業轉型與升級的發展，VR全景拍攝教學與中職動漫專業人才實踐能力的培養密切相關。它作為攝影技術與產教融合的實踐課程，需要重構課程思路，革新教學資源，達成教學實效。在教學實踐方面，VR技術可以應用于單反相機景深和720yun全景云臺節點調節這兩個知識點中。學生通過佩戴 VR 眼鏡進行場景模擬拍攝操作，獲得真實場景的拍攝交互體驗。VR技術可以解決教學中深景和節點調節的重難點，提高辦學效益，達到教學實踐改革的目的。

關鍵詞： VR技術；VR全景技術；動漫專業；教學實踐

中圖分類號：TP399? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）13-0158-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

1 概述

VR技術（英文名稱：Virtual Reality，縮寫為VR），又稱虛擬現實技術或虛擬實境或靈境技術，其指采用計算機技術為核心的技術手段，綜合應用三維圖形技術、多媒體技術、仿真技術、融媒體技術、傳感技術等多種高科技的實用技術，它模擬真實環境，實現人機交互，讓人有種身臨其境的沉浸感[1]。

1.1 VR全景技術

VR全景技術借助專業的相機捕捉整個場景的圖像信息，利用拼接軟件進行圖片拼合，并通過720yun平臺生成VR全景虛擬漫游，把二維的平面圖模擬成三維空間，它是一種新興的多媒體技術。VR全景圖是一種基于圖像繪制技術生成真實感圖形的虛擬現實技術，它把相機環繞四周拍攝的一組或多組照片，拼接成360度全方位圖像，通過全景播放器可進行體驗和觀看三維全景圖。隨著虛擬現實技術的日趨成熟，VR全景展示技術也被應用到了更多的行業，例如：家居裝飾、旅游景區、汽車三維、房地產等行業[2]。

1.2 VR全景拍攝設備

VR全景圖片拍攝設備由單反相機、魚眼鏡頭、三腳架、全景云臺、電池、相機包、SD卡等組成。設備操作包含組裝設備、調整節點、重疊拍攝這三個步驟。首先，操作人員組裝全景云臺，安裝到三腳架上，需要保證牢固穩定。其次，調整全景云臺和單反相機位置，將節點置于合適位置，保證各個角度拍攝的圖片不會產生視差現象。最后，拍攝時要確保相鄰圖片之間要有超過30%的重疊區域。實驗數據表明，全景云臺對VR全景圖片拍攝尤其重要，全景云臺的節點調節正確與否，它是VR全景圖片拍攝中的重點和難點。

2 VR全景拍攝教學中存在的問題

由于攝影器材較為昂貴，在傳統全景拍攝教學中，教師通常先采用圖片和文字來進行理論知識講解，后安排攝影拍攝。這種教學方法使VR全景拍攝教學只能停留在理論知識的層面，學生無法親身體驗實操，難以融會貫通攝影技術知識。目前，VR全景拍攝教學中存在的問題有： 第一，教學經費有限，攝影設備比較昂貴。職業院校無法滿足攝影設備長期投入； 第二，教學方法單一，教材內容陳舊。 原攝影教材無法與實際全景圖片拍攝設備器材接軌； 第三，無法真實展現實際拍攝情境。VR全景拍攝教學需要反復調試相機參數和校正720yun全景云臺刻度，再現實際場景中拍攝的全景圖片效果，達到學習和分析的目的，但傳統教學手段難以滿足這一要求。

3 VR技術在攝影課教學中的優勢

3.1 豐富教學形式，做到因材施教

VR體驗式教學在攝影教學資源使用中，主要利用3D技術構建三維立體場景，模擬生活拍攝場景。學習者通過專業的VR眼鏡或頭盔等設備，通過“可操作、易再現、更安全”的教學形式，更快掌握攝影操作技能。 VR體驗式教學能夠再現虛擬拍攝場景，采用專業相機的參數和展示效果圖片，讓實踐課堂更直觀，實現差異化教學，提高教學成效。

3.2 創造教學資源，激發學習動能

VR虛擬教學課堂使用豐富新穎的教學資源，它有利于調動學生的積極性。在傳統課堂中，老師所講解和示范的光圈、快門和景深等知識點，大部分教學只停留在畫面和文字上。實際攝影器材設備，如單反相機鏡頭，不可能讓學生進行拆除操作，學生很難掌握復雜相機內部結構的知識。 但是，利用 VR技術，教師通過制作一個單反相機VR內部結構和部件位置三維模擬課件，實際觀察單反相機的內部結構和工作原理，讓學生能在體驗式學習中快速掌握知識，提高學習動能和積極性。

3.3 節約教學成本，增加辦學效益

VR虛擬拍攝項目，能夠體驗真實拍攝場景，例如：焰火現場、高速運動、雪景、冰川等拍攝場景。利用VR技術模擬真實環境，既能避免各種不必要危險，又可以降低攝影實訓室建設的成本。學生佩戴 VR 眼鏡就能進行模擬不同品牌攝影器材和設備，進行拍攝操作，獲得與真實器材拍攝體驗感，在保證教學效果的前提下，極大節省了教學實訓設備投入成本，增加辦學效益。

4 VR技術在動漫專業教學中的實踐應用

4.1 VR全景拍攝課程構建思路

集美工業學校動漫專業經過了長期的發展，VR全景拍攝教學是學校中職動漫專業產教融合的特色實踐課。在教學上既能滿足學生的理論知識需求，又能緊跟數字創意技術前沿。學校以產教融合為核心，以教學改革為目標，積極探索校企合作、協同育人。通過廈門市職業院校特色服務文化創意專業群委員會，學校與廈門軟件園區多家動漫相關企業，構建協同育人的虛擬現實創新實驗室，并打造校企深度融合的產教平臺。聘請專業群委員會專家共擬共建人才培養方案，重建課程體系，組建雙導師制，創建項目實訓制等方式。學校將企業真實項目引入教學，以項目為引領，采用任務驅動法來鼓勵學生在項目實施中主動思考。本著學生能發現并解決問題，達到自主學習的目標。在產教融合背景下，本研究團隊建構了福建省VR全景拍攝省級精品課程。課程中共有9個VR全景拍攝的基礎教學項目模塊。如VR全景攝影的概述、全景攝影的參數及設備組裝、全景補地方法、全景圖片后期處理技巧等。教學團隊以項目2《全景攝影的參數》及《設備組裝中單反相機景深和720yun全景云臺節點調節》為例，利用虛擬現實技術建立高沉浸度的虛擬漫游場景，以此虛擬教學場景為指導，將相應知識點相融合，開展VR全景拍攝教學。學生按照“VR眼鏡+三維漫游場景”的提示流程，來提升對知識點的體驗，加深對相機深景知識點的學習；經過720yun全景云臺中縱節點和橫節點的VR虛擬操作考核，解決節點調節重點和難點，提高教學效果和效率。

4.2 VR全景拍攝課件構建內容

4.2.1 攝影景深應用

景深是指相機在完成對焦時，景物在感光元件上的清晰、銳利范圍。光圈、鏡頭焦距及焦平面到拍攝物的距離是影響景深的三個重要因素。

在景深課件虛擬仿真系統中，技術團隊利用3DS Max進行建模和系統場景制作，并使用Photoshop對系統界面進行UI和貼圖制作。最后，通過Unity3D進行系統集成，結合C#語言進行腳本開發，與HTC Vive設備連接完成系統的設計。相對于傳統的攝影景深教學而言，它的交互性更強，不僅具有傳統攝影中影響景深的三要素基本模塊，同時也能更好地適應虛擬現實技術發展趨勢。采用VR頭戴式顯示設備（HTC Vive）作為交互手段，可以真實地模擬攝影拍攝過程，實時仿真教學拍攝效果。它既滿足了實訓教學需求，又避免了實訓中需要建設場地的資金費用。

景深虛擬仿真課件實驗數據表明，影響景深的關系如下：光圈數值越小，光孔越大，景深越淺；光圈數值越大，光孔越小，景深越深。焦距越長，景深越淺；焦距越短，景深越深。相機與拍攝對象距離越近，景深越淺；相機與拍攝對象景深越遠，景深越深。

4.2.2 720yun全景云臺節點調節應用

鏡頭節點又稱鏡頭最小視差點，它是指相機鏡頭的光學中心點，穿過此點的光線不會發生折射。鏡頭節點分為縱向節點和橫向節點，全景云臺的作用就是保證縱向節點和橫向節點正確，讓鏡頭節點和旋轉點在垂直方向保持同一垂直線上。在全景拍攝時，操作者進行鏡頭節點旋轉拍攝時，防止位移現象。

以8毫米的魚眼鏡頭為例進行縱節點調節時，操作者先將相機垂直向下對準全景云臺，打開LED取景器，將相機翻轉使鏡頭朝下并對準全景云臺水平板。打開相機網格線，把網格線分別對準分度臺中心的水平線和垂直0刻度線。通過前后移動水平板讓相機LED取景器的中心位置與全景云臺的十字準星位置對齊，這樣就可以確保相機的光軸與全景云臺的下轉臺軸心重合，相機在立臂上移動就始終都保持在光軸上。水平節點的調節是設備組裝調試部分的難點，因為在尋找垂直節點時，可以參照水平板的刻度，但是水平方向上的節點尋找，只能通過參照物直觀感受。首先，翻轉相機至水平，找兩個參照物，置于相機鏡頭的前方，近物距離鏡頭30～50厘米，遠物距離鏡頭1～2米。其次，以鏡頭正對參照物，使鏡頭、近物、遠物三點成一線。最后，左右旋轉鏡頭，透過取景器會看到，隨著鏡頭轉動角度的加大，遠近兩個參照物之間有了明顯的位移變化。實驗數據表明：隨著相機的旋轉移動，如果兩個參照物靠得越來越近，則說明雙面夾座移動的方向是正確的；繼續調整雙面夾座的位置，直到兩個參照物能夠完全重疊在一起。反之，如果兩個參照物之間的距離越來越遠，則說明雙面夾座調整的方向有誤，要往反的方向移動，直到參照物完全重疊在一起。

總之，本課件開發中使用3DS Max，Photoshop和 Unity 3D、C#語言等工具搭建的虛擬仿真（VR）全景拍攝節點調節系統，它與HTC Vive設備連接，同傳統的全景拍攝節點教學相比，它的交互性更強，不但具有傳統攝影中節點調節中的橫節點和縱節點調節兩個基本模塊，而且還能更好地應用VR技術。VR全景拍攝節點調節系統通過采用VR頭戴式顯示設備（HTCVIVE）作為交互手段，能夠真實地模擬出全景拍攝云臺中橫節點和縱節點實際參數的調節，實時仿真教學節點調節前后的實際拍攝效果，解決全景拍攝云臺節點調節的重點和難點問題。

4.3 VR技術應用于VR全景圖片拍攝的教學成效

4.3.1 “虛實結合”，混合教學模式

虛擬仿真課件由一線攝影教學教師和企業技術人員自主設計并開發完成。其內容經過反復討論修改，以確保每個設計環節的科學性和合理性。依照“虛實結合”“線上線下”混合的原則，所有課件素材及課件中實驗操作數據均從真實攝影器材上實際參數獲得。特別是720yun全景云臺中的豎板、橫板、防垂快裝板、雙面夾座、豎板固定旋鈕、10檔分度臺、補地套件等部件都采用實際的1∶1比例建模設計，豐富多彩的動畫、實物模型、3D仿真情景的形式顯示，凸顯了虛擬仿真課件實訓教材的優勢。虛擬仿真課件的部分操作界面截圖如圖1和圖2所示。

4.3.2 VR虛擬仿真課件，實施教學效果

根據對動漫專業學生問卷調查，VR虛擬仿真課件的實際使用效果如表1所示。調查結果表明，超過95%的學生接受這種新的教學方式，認為虛擬仿真課件很有幫助。學生首次通過課上虛擬仿真課件學習后，便期待完成下一階段的真實VR全景拍攝實操。實際VR全景拍攝后，學生在書寫實訓報告的過程中，可以再次利用虛擬仿真課件進行仿真數據過程的回放，進一步加深對VR全景拍攝景深和節點調節要點的理解，切實感受到虛擬仿真課件對教學質量的提高以及實際拍攝過程中所得到的收獲。同時，問卷也反饋了存在的不足之處和體驗意見，為虛擬仿真課件下一步完善和升級改造做好前期準備工作。

虛擬仿真（VR）景深和虛擬仿真（VR）全景拍攝節點調節的兩個課件參加2022年第十六屆中國好創意暨全國數字藝術設計大賽，獲教師組游戲與三R組兩個三等獎。

5 結束語

綜上所述，VR技術的出現，為VR全景拍攝教學提供了一套全新的教學改革思路。通過引入VR技術，以學生為中心，獲得真實體驗感和參與感，讓拍攝的場景和內容更加豐富和逼真。在VR全景圖片拍攝教學中，教師可以借助景深和鏡頭節點調節VR課件系統，學生通過佩戴 VR 眼鏡可進行場景模擬操作，對單反相機的鏡頭光圈、焦距、拍攝距離遠近的調節，可以即時觀察所拍攝景物深景變化的場景圖片；通過720yun全景云臺縱節點和橫節點的調節，更加直觀和逼真體驗，畫面中呈現正確與錯誤結果，掌握全景云臺在安裝不同單反相機時，能夠適時地修正和調節云臺，確保節點調節正確，節省教學成本，提高辦學效益。

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【通聯編輯：唐一東】