劉釗

摘 要 本文采用游戲引擎Unity 3D軟件與教學相結(jié)合，探索了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助教學中的應用方法，并以世界現(xiàn)代設計史課程為例，為教學技術(shù)模式創(chuàng)新提供一種新方向。

關鍵詞 虛擬現(xiàn)實 教學創(chuàng)新 Unity 3D技術(shù)應用

1 Unity 3D應用在教學中的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實軟件種類繁多，使用目的各異，在對眾多虛擬現(xiàn)實軟件比較之后，選擇Unity 3D作為虛擬現(xiàn)實的教學軟件，因為它有以下優(yōu)勢：

（1）用戶學習成本低。它在常見的Windows操作系統(tǒng)平臺上運行，可導入多種專業(yè)3D軟件制作的模型，如：3ds Max，Maya，CINEMA 4D等。互動腳本支持任意一種的編程語言C#或JavaScript來實現(xiàn)。

（2）用戶使用成本低。它對開發(fā)設備和使用設備的要求都不高。開發(fā)設備使用2016年以后生產(chǎn)的個人電腦即可。使用設備既有高端的Oculus Rift、HTC和索尼等虛擬現(xiàn)實顯示設備，也有低端的頭顯加智能手機顯示設備可供選擇。

（3）開發(fā)和制作方便。它的軟件操作界面友好、簡單易學，能輕松創(chuàng)建3D場景、3D視頻、實時3D動畫，可以獨自開發(fā)教學課程。軟件的安裝、調(diào)試與配置也很簡單，并有豐富的外接插件支持，一次開發(fā)就可在各個系統(tǒng)、各種平臺上測試和使用，如：Android、iOS、Windows Phone，Playstation 3、Xbox360、Wii U、Web瀏覽器等。

2 Unity 3D應用在課程中的流程和內(nèi)容設計

本文以王受之著的《世界現(xiàn)代設計史》第七章中介紹美國工業(yè)設計師羅維為例，通過三維軟件制作出羅維的三維角色、他工作的場景和他的代表作品，再使用音頻軟件錄制和制作出所需要的素材，最后在Unity 3D軟件中將三維模型、三維場景、交互腳本和音效組合起來，制作出最終的應用文件，以暴風魔鏡Pro展現(xiàn)給用戶，就可以使學生既能在虛擬空間內(nèi)聽他講述他自己的設計歷程、設計理念和設計作品，又能觀察和使用他的作品。

3 Unity 3D應用在課程中的實現(xiàn)方法

3.1硬件平臺搭建

考慮到教學使用的普及和成本，這里開發(fā)設備使用現(xiàn)有的惠普8470p筆記本電腦。用戶使用設備選用低價位的暴風魔鏡5，它包含頭顯和控制手柄。顯示屏幕選擇現(xiàn)有的紅米note4手機。聲音設備選用立體聲音響。

3.2軟件平臺搭建

開發(fā)軟件平臺為win10系統(tǒng)，開發(fā)軟件使用Unity 3D 5.5版本，場景建模選擇3ds Max軟件建模后導入Unity 3D，聲音和音效使用adobe audion制作，交互腳本使用C#語言，最終結(jié)果通過暴風魔鏡Pro客戶端展現(xiàn)。

3.3制作三維模型

使用3dmax軟件制作出羅維的角色模型、辦公室場景模型和他的代表作品模型，并附上材質(zhì)和貼圖。制作羅維的角色模型時，還需要使用3Dmax制作出角色的肢體語言動畫和面部表情動畫，之后以FBX格式導出。

3.4制作音頻文件

使用adobe audion軟件剪輯和錄制出羅維要在本課中講述的內(nèi)容的配音以及場景內(nèi)會使用到的各種聲音，如：使用物品的聲音等，并以MP3格式保存。

3.5制作Unity 3D項目

3.5.1場景搭建

打開Unity 3D軟件，新建一個3D項目，將暴風魔鏡的插件MojingSDK、三維模型和音頻文件導入到Unity 3D的project面板中，之后把三維模型拖入到scene窗口中進行布置。

3.5.2設置第一人稱視角和漫游

刪除Unity自帶的攝像機，將MojingSDK內(nèi)的MojingMain和MojingFirstCharacterController拖入到場景中，就可以實現(xiàn)輸出后在虛擬空間中漫游移動的功能了。

3.5.3制作學生凝視羅維后講解事件

當學生距離羅維模型5米內(nèi)時，并凝視羅維3秒后觸發(fā)羅維講解事件（此事件需要使用到制作好的羅維的動畫和講解配音）。這個效果通過給羅維的模型添加c#腳本，使用Gaze Input Module代碼實現(xiàn)。在實現(xiàn)該效果時，還要在這段代碼中加入對角色模型動畫和音頻的播放控制，已實現(xiàn)聲畫同步。

動畫效果的播放控制可以通過給模型添加Animator組件，使用Animator.SetBool代碼實現(xiàn)。講解效果的播放可以通過給模型添加Audio Source組件，將錄制好的音頻文件添加到角色模型上，之后使用AudioSource.Play代碼實現(xiàn)播放控制。這樣就可以實現(xiàn)凝視羅維后與羅維對話的事件了。

3.5.4制作觀察和使用空間內(nèi)的物品

這個效果可以通過給作品模型添加c#腳本，使用transform.Translate和 transform.Rotate 代碼實現(xiàn)在空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)和移動作品模型。

3.5.5測試、修改并發(fā)布

制作完成后運行程序，檢查和修改出現(xiàn)的問題，之后就可以發(fā)布到手機上使用了。

4結(jié)語

Unity 3D作為一個游戲引擎，雖然在視覺和觸覺上還不能達到真實的效果，但是它開發(fā)和使用簡單，使用成本低廉，用于教學中還是有一定的使用優(yōu)勢。而真實的效果也會隨著軟硬件技術(shù)的改進和發(fā)展慢慢解決的。