楊娟

摘 要：鰲峰園教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計需要提出具體的設(shè)計思路，以及具體設(shè)計目標與原則，包括以實體公園為藍本，多軟件結(jié)合的設(shè)計思想等。

關(guān)鍵詞：教學(xué)系統(tǒng)；設(shè)計；人機交互

隨著計算機圖形圖像技術(shù)、人工智能技術(shù)、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)的快速發(fā)展；移動智能設(shè)備逐漸普及，硬件性能不斷提升，針對移動智能平臺開發(fā)的應(yīng)用軟件越來越豐富；以數(shù)字互動內(nèi)容開發(fā)為主的數(shù)字化手段逐漸從PC平臺向移動智能終端互動服務(wù)發(fā)展。

1 系統(tǒng)設(shè)計概述

景觀設(shè)計作為一門藝術(shù)類課程，有很高的審美需求。因此，本教學(xué)系統(tǒng)需要營造有藝術(shù)美感的場景。雖然是虛擬，如果基于真實景觀會更有美感。因而本系統(tǒng)以鰲峰園為現(xiàn)實依據(jù)。鰲峰位于縣城東南隅，第城內(nèi)陵陽三峰之一，鰲峰園具有完美的自然生態(tài)景觀，景色曲折有致，在景觀的美感方面有獨特的韻味。因此，本研究以鰲峰公園為藍本，并在真實的基礎(chǔ)上進行擴展及藝術(shù)加工。

軟件方面，多軟件結(jié)合發(fā)揮各自的優(yōu)勢。景觀虛擬的實質(zhì)就是利用計算機技術(shù)有效地建立一個近似客觀存在的環(huán)境。為用戶提供逼真的三維視感。一個虛擬環(huán)境的模擬前期涉及大量三維資源的制作，幾乎不可能只用一兩款軟件就能全部開發(fā)完成。針對系統(tǒng)中不同資源的類別，利用相應(yīng)的軟件進行大量資源的創(chuàng)建，當所有涉及的資源制作完成之后。就能夠利用一個開放的平臺將資源導(dǎo)入進行虛擬環(huán)境的搭建。這是本次基于10S平臺的三維虛擬景觀系統(tǒng)開發(fā)的一般設(shè)計思路，這樣的多軟件結(jié)合的資源制作、能夠最大限度地發(fā)揮不同軟件的優(yōu)勢，快速進行資源的創(chuàng)建，提高了系統(tǒng)開發(fā)的效率?？傮w而言，采用多款軟件聯(lián)合開發(fā)具有以下的優(yōu)勢：一是利用不同軟件強大的功能使個人開發(fā)虛擬現(xiàn)實項目成為可能。二是可以靈活的選擇軟件的搭配，根據(jù)具體的項目需求，搭配出最佳的開發(fā)軟件套裝。三是開放一個新的平臺使得資源修改變得簡單。

2 人機交互環(huán)境的虛擬現(xiàn)實部分和平面結(jié)構(gòu)部分的合成

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該是平面結(jié)構(gòu)與虛擬部分的有機結(jié)合。如何實現(xiàn)虛擬部分與平面結(jié)構(gòu)部分的有機結(jié)合將會直接影響到學(xué)習(xí)效果。根據(jù)其合成方式的不同?？蓪⑷S虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境分為兩類：以平面結(jié)構(gòu)為基本框架的環(huán)境和以三維虛擬環(huán)境為基本框架的環(huán)境。

2.1 以平面結(jié)構(gòu)為基本框架的環(huán)境。

以平面結(jié)構(gòu)為基本框架的虛擬環(huán)境是指整個環(huán)境的基本構(gòu)成是平面結(jié)構(gòu)的三維虛擬部分作為精華部分結(jié)合到了平面結(jié)構(gòu)之中。不論是VRML場景還是Cult3D場景都可以通過平面部分的超鏈接或作為頁面中的一部分出現(xiàn)在網(wǎng)頁中。這兩種結(jié)合方式各有利弊，要根據(jù)不同的情況進行選擇。

（1）嵌入式：嵌入式是把整個虛擬場景作為頁面中的一個組成部分，將虛擬場景直接嵌在頁面之中。這種結(jié)合方式的優(yōu)點是：其一，學(xué)習(xí)者在瀏覽時，可以將虛擬場景與頁面中的文字解釋或圖形信息等消息有效地結(jié)合起來，邊操作邊理解，邊體會邊記憶，抽象記憶和形象記憶相結(jié)合，從而可以大大提高學(xué)習(xí)效果，在一定程度上實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合。其二，這種結(jié)合方式具有較強的導(dǎo)航力。由于虛擬場景是嵌入到頁面中的，所以虛擬場景自身的導(dǎo)航不會影響到整個網(wǎng)頁頁面的導(dǎo)航系統(tǒng)。因此，習(xí)慣于瀏覽平面結(jié)構(gòu)信息的學(xué)習(xí)者往往容易控制航向。設(shè)計者也不需要設(shè)計專門的信息為學(xué)習(xí)者導(dǎo)航。但這種結(jié)合方式也有缺點：虛擬場景顯示區(qū)域太小，提供給學(xué)習(xí)者的視覺效果可能不是太理想，這必將影響學(xué)習(xí)者瀏覽時的沉浸感，會不易于充分調(diào)動學(xué)習(xí)者的積極性和主動性，基于上述的這些特點，這種結(jié)合方式一般用于演示教學(xué)中涉及場景規(guī)模較小的難點或重點問題。這種場景能與瀏覽者產(chǎn)生的交互行為一般較簡單，在應(yīng)用這種結(jié)合方式時最好在虛擬場景旁配以簡單的文字解釋或清晰的示意圖，效果會更好。

（2）超鏈式：超鏈式是指虛擬場景通過頁面結(jié)構(gòu)上的文字或圖片等鏈接源鏈接到知識點上，作為鏈接目標的虛擬場景一般以獨立的子窗口出現(xiàn)。這種結(jié)合方式能提供給洲覽者更廣闊的視野，并且可以借助虛擬場景中的超鏈接功能實現(xiàn)不同場景之間的切換。學(xué)習(xí)者在瀏覽場景時將具有更大的自由度和更強烈的沉浸感，能輕松地與場景中的三維物體進行交互，使學(xué)習(xí)者能夠進行積極的有意義的知識建構(gòu)。這種方式的缺點是：能提供給學(xué)習(xí)者的指導(dǎo)性建議比較少，瀏覽者在瀏覽時容易迷失方向，在整個場景中毫無目的地漫游。因而難以保證學(xué)習(xí)者完全按照設(shè)計者的意圖進行學(xué)習(xí)，達到預(yù)定的教學(xué)目標。在運用這種結(jié)合方式時，要注意克服其弊端，場景制作應(yīng)盡量符合學(xué)習(xí)者的思維習(xí)慣，提供簡單友好的交互方式。此外，可以為學(xué)習(xí)者提供簡潔清晰的使用說明，對于場景中關(guān)鍵性的三維實體，當學(xué)習(xí)者鼠標放置在上面時可以顯示簡單的文字說明。

2.2 以虛擬場景為基本框架的環(huán)境。

以虛擬場景為基本框架的環(huán)境是指整個場景是一個較大型的虛擬場景，通常以場景中的三維實體為鏈接源，將環(huán)境的各個組成部分通過超鏈接連接到一起。這種方式較之超鏈式的結(jié)合方式，能提供給學(xué)習(xí)者更充分的沉浸感。當學(xué)習(xí)者進入頁面時。呈現(xiàn)在眼前的是一個完全立體的空間，學(xué)習(xí)者可以通過點擊場景中的三維造型而進入一個個的虛擬境界，自由探索。如果需要獲得概念或理論知識或?qū)χR進行總結(jié)，可以點擊相關(guān)的造型，查看文字解釋或圖標演示。與超鏈式的結(jié)合方式相似，這種結(jié)合方式往往對學(xué)習(xí)者的導(dǎo)航力比較弱。以虛擬場景為基本框架的環(huán)境。是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一種較高級的形式，具有廣泛的應(yīng)用前景。

以上是對平面結(jié)構(gòu)與虛擬部分結(jié)合方式的一個簡單分析總結(jié)，在實際制作過程中應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標的要求。針對不同的教學(xué)內(nèi)容選擇不同的結(jié)合方式。當然也可以混合采用多種結(jié)合方式，而不必拘泥于其中的一種。本文設(shè)計的“鰲峰園景觀設(shè)計系統(tǒng)”就使用了兩種基本框架結(jié)合的導(dǎo)航環(huán)境，目的是能夠取長補短，充分發(fā)揮兩種不同框架的優(yōu)勢，使導(dǎo)航更加清楚，教學(xué)更加有效。

人機交互界面的具體設(shè)計如下：

第一，主菜單界面主要是菜單選項，包括開始運行功能，取消運行功能和系統(tǒng)設(shè)置模塊。系統(tǒng)設(shè)置模塊供玩家選擇分辨率設(shè)置、窗口模式設(shè)置、畫面質(zhì)量設(shè)置和控制方式設(shè)置。

第二，在三維場景漫游過程中，使用人物以第一人稱視角進行瀏覽，對人物進行如下設(shè)定：

首先，按屏幕上的“↑↓”按鈕分別控制人物向前、向后移動，“←→”按鈕分別控制人物向左、向右旋轉(zhuǎn)。

其次，按“▲”鍵跳躍。其中，人物空格鍵跳躍控制是，將跳躍的動畫層級設(shè)置為最高，層級最高的動畫被觸發(fā)時，就最先被執(zhí)行，默認的層級都為零。在這里意味著只要跳躍動畫被觸發(fā)，它將優(yōu)先與其他的動畫被執(zhí)行。除此之外，程序會根據(jù)人物當前的狀態(tài)自動展示當前的動作動畫。跑步速度=6m/s；步行速度=2m/s；移動時忽略高度=0.3m，當前面的障礙物低于這個值時，人物是可以直接通去的，否則才會產(chǎn)生碰撞。

第三，按“⊙”鍵切換第一人稱視角和第三人稱視角。

第四，屏幕右側(cè)的材質(zhì)更換按鈕可以用來更換場景中物體的材質(zhì)。

第五，在不進行操作時，所有按鈕都會自動隱藏。使用戶能充分觀察虛擬場景，增加沉浸感。

3 小結(jié)

本文依據(jù)系統(tǒng)的需求分析，提出了鰲峰園的景觀設(shè)計教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計目標與原則，對本教學(xué)系統(tǒng)提出了具體的設(shè)計思路。包括以實體公園為藍本、多軟件結(jié)合的設(shè)計思想等，對系統(tǒng)進行了整體設(shè)計。最后通過導(dǎo)航策略設(shè)計研究，完成人機交互界面的具體設(shè)計。