虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在書(shū)籍裝幀實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張蕓蕓

摘要：運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的書(shū)籍裝幀實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力，給學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在一個(gè)虛擬的環(huán)境里掌握整個(gè)設(shè)計(jì)、印刷裝訂和制作成書(shū)的過(guò)程，通過(guò)互動(dòng)和動(dòng)畫(huà)的形式來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，都將起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：書(shū)籍裝幀；虛擬實(shí)訓(xùn)；Quest 3D；高職高專(zhuān)0引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的教學(xué)手段不斷涌現(xiàn)，繼多媒體技術(shù)之后，教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域又出現(xiàn)一種新型教學(xué)媒體，它就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外科技界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，它的興起，為人機(jī)交互界面的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域。

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、軍事訓(xùn)練、文物、建筑設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)等領(lǐng)域。它的主要特點(diǎn)是可以不受時(shí)間和空間的限制，與用戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。而目前我國(guó)高等職業(yè)教育普遍存在實(shí)訓(xùn)手段單一，實(shí)踐技能課程安排過(guò)少，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生動(dòng)手能力普遍不強(qiáng)，不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)技能型人才的需求等問(wèn)題，面對(duì)院校之間競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越大，就業(yè)形式越來(lái)越嚴(yán)峻，培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才勢(shì)在必行。

1 書(shū)籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)

1.1書(shū)籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概念的提出

書(shū)籍裝幀設(shè)計(jì)是藝術(shù)創(chuàng)意與工藝技術(shù)的結(jié)合，其最終的目的是生產(chǎn)產(chǎn)品——書(shū)籍。目前，很多學(xué)生都缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)整個(gè)制作成書(shū)的過(guò)程一知半解，為了使他們了解整個(gè)設(shè)計(jì)制作到成熟的過(guò)程，掌握設(shè)計(jì)崗位工作的操作流程，有必要建立一套完整的制作過(guò)程，而虛擬現(xiàn)實(shí)有助于啟發(fā)式教學(xué)的開(kāi)展，通過(guò)身臨其境的、自主控制的人機(jī)交互，由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)獲取“外界”的反應(yīng)，提供生動(dòng)活潑的直觀形象思維，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的書(shū)籍裝幀實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以達(dá)到藝術(shù)與技術(shù)地有機(jī)結(jié)合，可以提供一種全新的視覺(jué)效果。

1.2書(shū)籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）虛擬實(shí)訓(xùn)頁(yè)面設(shè)計(jì)。在原有書(shū)籍裝幀精品課程網(wǎng)頁(yè)的基礎(chǔ)上增加虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)頁(yè)面，頁(yè)面由Photoshop、Dreamweaer和flash來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的建立。虛擬場(chǎng)景運(yùn)用Quest3D進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于Quest3D本身不支持建模功能，所以使用Quest3D進(jìn)行創(chuàng)作時(shí)，利用第三方建模軟件進(jìn)行建模工作并將建成的模型正常地導(dǎo)入到Quest3D中去，場(chǎng)景的平面圖在AutoCAD中完成后，導(dǎo)入3dsmax中進(jìn)行空間、書(shū)本等的構(gòu)建。在3dsmax里建模跟貼圖時(shí)為符合Quest3D 虛擬場(chǎng)景的制作要求要注意幾個(gè)問(wèn)題：1）烘焙光影貼圖都要輸出成32位帶通道格式的位圖，然后在PS里進(jìn)行加工后轉(zhuǎn)化成DDS格式的光影貼圖。2）流程內(nèi)所有模型，貼圖，輸出文件命名不要使用中文，統(tǒng)一使用字母，數(shù)字。命名長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，以8位為限。模型成品和貼圖要在同一目錄存放，不可以把貼圖分散存放于不同目錄。3）只能使用3ds max的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，在max中使用雙面材質(zhì)導(dǎo)入Quest3D時(shí)會(huì)出錯(cuò)。4）模型以精簡(jiǎn)模型為主，模型建立表現(xiàn)出主要線條塊組就可以了，可以用貼圖來(lái)完成整體和細(xì)節(jié)的表現(xiàn)。

1.3虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的導(dǎo)入

在3ds max中建立好模型后，轉(zhuǎn)換成Quest3D 支持的格式，導(dǎo)入Quest3D中。Quest3D支持的格式很多，.X、.3DS、.LWO、.MOT、.LS 等，導(dǎo)出之前必須在軟件上安裝導(dǎo)出插件，每個(gè)Quest3D版本都會(huì)有相對(duì)應(yīng)的針對(duì)各個(gè)建模軟件的插件版本，如果安裝的版本不對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)錯(cuò)。

導(dǎo)入Quest3D 時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）刪除全部沒(méi)有用的物體，如輔助線等。（2）在焊接相鄰的點(diǎn)時(shí)，要保證閥值盡可能小，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有距離在0.001之內(nèi)的點(diǎn)必須焊接上。（3）當(dāng).x文檔導(dǎo)入Quest3D時(shí)，記得將Flip y z選項(xiàng)進(jìn)行勾選，要不然就會(huì)發(fā)生面片反轉(zhuǎn)的問(wèn)題，在Quest 3D里面顯示的物體方向就會(huì)不對(duì)，而且無(wú)法旋轉(zhuǎn)恢復(fù)到原來(lái)原本模型的方向。最終效果如圖所示：

圖11.4虛擬實(shí)訓(xùn)漫游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)虛擬漫游組要靠Quest3D軟件給予模型一定的光照和角度，利用照相機(jī)和動(dòng)畫(huà)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Quest3D中光照實(shí)際上是一個(gè)通道，它還可以有一些子連接。光的屬性可以在動(dòng)畫(huà)部分的“光照”標(biāo)簽中設(shè)定。在Quest3D中創(chuàng)建實(shí)時(shí)陰影用到的模板是Stencil Shadow channel和Software Stencil Shadow Object channel。一個(gè)三維物體是通過(guò)Software Stencil Shadow Object channel連接Stencil Shadow channel上來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)陰影。實(shí)時(shí)陰影因?yàn)椴豢紤]環(huán)境光的影響而顯得有些粗糙，如果要?jiǎng)?chuàng)建平滑而高效的光影，可以使用光照貼圖（Lighting Mapping）來(lái)實(shí)現(xiàn)。攝像機(jī)屬性設(shè)置相機(jī)定義了從哪個(gè)視點(diǎn)來(lái)觀察場(chǎng)景，為一個(gè)工程選擇正確的相機(jī)是非常重要的，因?yàn)樗鼤?huì)直接影響到用戶(hù)體驗(yàn)場(chǎng)景的方式。此系統(tǒng)所用的是行走相機(jī)（Walkthrough Camera），這種相機(jī)以眼睛的角度查看一個(gè)場(chǎng)景，并允許用戶(hù)自由行走。由于這種方式非常接近現(xiàn)實(shí)世界，所以，這種類(lèi)型的相機(jī)提供了一種沉浸式的體驗(yàn)。

1.5虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的發(fā)布

虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景在Quest3D中完成后，可以多種形式進(jìn)行發(fā)布，由于本系統(tǒng)最后要在網(wǎng)頁(yè)上發(fā)布，所以就將Quest3D工程發(fā)布為一個(gè)后綴為.q3d的播放器文件，將文件插入Dreamweaver網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面當(dāng)中，連接了.q3d文件的Web網(wǎng)頁(yè)包含了Quest3D的媒體元素，它將自動(dòng)從Quest3D.com網(wǎng)站上下載并安裝Quest3D的播放器。

2結(jié)論

本文主要針對(duì)書(shū)籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，研究其實(shí)現(xiàn)方法和方式，著重講解Quest3D技術(shù)在書(shū)籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的運(yùn)用，根據(jù)Quest3D對(duì)虛擬場(chǎng)景制作的要求分組導(dǎo)入，最后通過(guò)Quest3D自帶的光源、相機(jī)等功能最終實(shí)現(xiàn)書(shū)籍裝幀虛擬場(chǎng)景的制作。下一步工作將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，對(duì)書(shū)籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中其他板塊做進(jìn)一步設(shè)計(jì)和研究，將幾個(gè)板塊進(jìn)行整合，最后形成一個(gè)完成的虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，為學(xué)生在書(shū)籍裝幀設(shè)計(jì)實(shí)踐領(lǐng)域提供了很好的平臺(tái)。參考文獻(xiàn)：

[1] 王麗麗，趙曉春，等.基于Quest3D的虛擬園林漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009（2）.

[2] 葉華喬，習(xí)海旭，黃純國(guó).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用[J].武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（3）.

[3] 段新昱，等.三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2005（2）.