臧晶晶　馬如宇

三維全景技術(shù)是目前迅速發(fā)展起來的一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)分支，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)，也適用于網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)領(lǐng)域。它利用實(shí)景照片建立虛擬環(huán)境，按照照片拍攝→數(shù)字化→圖像拼接→生成場(chǎng)景的模式來完成虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)建，較傳統(tǒng)的以VRML為代表的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)更為簡(jiǎn)單和實(shí)用。

一、三維全景技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用

1.什么是三維全景技術(shù)

全景，也稱為全景攝影或虛擬實(shí)景，是把相機(jī)環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個(gè)全景圖像，用專用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，讓使用者能用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向，可左可右、可近可遠(yuǎn)，使其感覺像在一個(gè)窗口中瀏覽外面的大好風(fēng)光。

2.三維全景技術(shù)的分類

（1）柱形全景：柱形全景是最簡(jiǎn)單的全景攝影。使用者可以環(huán)水平360度觀看四周的景色，但上下的視野將受到限制。顯然，這種照片的真實(shí)感不強(qiáng)。

（2）球形全景：球形全景的視角是水平360度，垂直180度?？闪钍褂谜呷谌胩摂M環(huán)境之中。

（3）對(duì)象全景：對(duì)象全景的主要特點(diǎn)是，可用鼠標(biāo)控制對(duì)象轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象360度的觀察。

3.三維全景技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

三維全景技術(shù)具有以下特點(diǎn):一是實(shí)地拍攝，是真實(shí)場(chǎng)景的三維展現(xiàn)。二是具有一定的交互性，用戶可以通過鼠標(biāo)選擇自己的視角，并可任意放大和縮小視野范圍。三是不需要單獨(dú)下載插件，在瀏覽器自動(dòng)下載一個(gè)小小的Java程序后，就可以在網(wǎng)上觀看全景照片了，也可以使用Quick Time播放器直接觀看。一般來說，全景圖片文件只有100K～150K，便于網(wǎng)絡(luò)傳輸。

與其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用計(jì)算機(jī)生成的圖像相比，三維全景技術(shù)真實(shí)性強(qiáng)、素材的準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單、制作容易，適用于普通用戶。其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于需要經(jīng)過復(fù)雜的編程以生成三維模型、進(jìn)行交互控制等，只能由專業(yè)人員開發(fā)。

4.三維全景技術(shù)在教育中的應(yīng)用

三維全景技術(shù)可用于：校園風(fēng)光、校園文化展示；數(shù)字博物館、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(如歷史、考古、醫(yī)學(xué)、生物等)網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)的全面展示；CAI課件和多媒體教學(xué)光盤等的制作，教學(xué)模型、模具、電子產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)器官等的360度展示；科研院校環(huán)境和校園新樓規(guī)劃建設(shè)；虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建及地理信息系統(tǒng)應(yīng)用等方面。

三維全景技術(shù)還能較好地支持網(wǎng)絡(luò)功能，采用三維全景技術(shù)制作網(wǎng)絡(luò)課件或課件素材，將使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更生動(dòng)、更形象。目前，這項(xiàng)技術(shù)主要用于建筑、藝術(shù)、考古、地理、生物和醫(yī)學(xué)等學(xué)科教學(xué)，也可用于以觀察為主的教學(xué)培訓(xùn)。

二、三維全景技術(shù)課件制作工具

1.專門的全景制作工具

這類軟件功能比較完備。制作發(fā)布的作品一般需要安裝相應(yīng)的瀏覽器插件才能觀看。

（1）Ulead COOL 360

臺(tái)灣Ulead公司的COOL360能用來輕松制作360度全景虛擬現(xiàn)實(shí)圖像，提供先進(jìn)的相片縫合、彎曲、對(duì)齊和混合工具，以確保獲得最佳結(jié)果。

（2）上海杰圖的全景制作解決方案

上海杰圖軟件技術(shù)有限公司的全景制作解決方案包括以下3個(gè)軟件。

● 造景師：三維全景制作系統(tǒng)，用于對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景拍攝的圖像進(jìn)行自動(dòng)處理，生成交互式虛擬全景，便于用戶從多個(gè)角度交互觀看三維全景。

● 造型師：三維建模系統(tǒng)，用于網(wǎng)上逼真展示三維物體，將對(duì)一個(gè)顯示物體拍攝的圖像進(jìn)行自動(dòng)處理，生成360度物體展示模型，便于用戶從各個(gè)角度觀看物體。

● 漫游大師：創(chuàng)建虛擬漫游的開發(fā)工具，使用該軟件可以將球形全景、柱形全景、平面照片、地圖或戶型圖、場(chǎng)景音樂和解說、文字信息等各種多媒體元素集成起來，設(shè)置虛擬漫游路線，創(chuàng)建專業(yè)的交互式虛擬漫游效果。

2.Apple QuickTime VR Authoring Studio

Apple公司的QuickTime VR是全景視頻產(chǎn)品的專業(yè)解決方案，它可以創(chuàng)建真實(shí)的情景學(xué)習(xí)環(huán)境，具有巨大的應(yīng)用潛力。

3.基于Java技術(shù)的全景制作工具

這類編輯軟件在編輯過程中與前一類軟件差不多。不同的是，在完成發(fā)布時(shí)，直接利用Java虛擬機(jī)來播放全景作品。

三、基于三維全景技術(shù)的教學(xué)示例開發(fā)

虛擬儀器展示是比較典型的對(duì)象全景。我們可以為儀器創(chuàng)作配以解說詞和文字說明的三維旋轉(zhuǎn)體圖片，讓學(xué)生可以對(duì)虛擬儀器進(jìn)行隨意旋轉(zhuǎn)和任何視角的觀察，以便詳盡了解儀器的構(gòu)造、功能和使用方法，并達(dá)到預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)或復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的目的。這里，以上海杰圖軟件技術(shù)有限公司的造型師演示版2.0為開發(fā)工具，介紹計(jì)算機(jī)CPU360度全景展示的制作方法。

1.準(zhǔn)備一組環(huán)繞計(jì)算機(jī)CPU360度拍攝的實(shí)物照片。這里分別準(zhǔn)備了9張，置于同一目錄下。為使被拍攝物品的中心點(diǎn)保持一致，在拍攝時(shí)最好使用專業(yè)三腳架，并配合使用專門拍攝物品的360度旋轉(zhuǎn)臺(tái)。

2.啟動(dòng)杰圖造型師軟件。該軟件提供了3種導(dǎo)入圖像方式：打開現(xiàn)有的圖像文件、從影像文件中抓取圖像和通過數(shù)碼攝像機(jī)捕捉圖像。

3.從“文件”菜單中選擇“打開圖形文件”選項(xiàng)，打開相應(yīng)的對(duì)話框，瀏覽準(zhǔn)備好的素材圖像文件，將它們按順序添加到右側(cè)窗格列表中，單擊“確定”按鈕。這時(shí)，出現(xiàn)調(diào)整和裁剪圖像的對(duì)話框。在左側(cè)窗格中定義圖像區(qū)域，右側(cè)列出素材圖像的縮略圖，將其選中后，可根據(jù)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。確認(rèn)旋轉(zhuǎn)無問題后，單擊“確定”按鈕。

4.進(jìn)入圖像參數(shù)設(shè)置窗口，添加或刪除文件，改變文件順序并對(duì)齊圖像。該軟件提供兩種對(duì)齊模式。一種是點(diǎn)對(duì)齊，即先在各幅圖像上定義一個(gè)光標(biāo)點(diǎn)，再移動(dòng)各幅圖像，使各幅圖像的特征點(diǎn)均準(zhǔn)確對(duì)齊到光標(biāo)點(diǎn)上。另一種是評(píng)議對(duì)齊，先確定一幅基準(zhǔn)圖，該圖像完全不透明且不可動(dòng)，拖動(dòng)鼠標(biāo)或使用鍵盤將其他圖像移動(dòng)到與基準(zhǔn)圖對(duì)齊的最佳位置。

5.選擇菜單“輸出”>“預(yù)覽360度虛擬物體”，預(yù)覽效果。如果不滿意，可繼續(xù)調(diào)節(jié)。確認(rèn)合格后，選擇菜單“輸出”>“輸出360度虛擬物體”，并在打開的對(duì)話框中設(shè)置輸出參數(shù)，單擊“保存”按鈕，生成360度虛擬物體的網(wǎng)頁文件。

與傳統(tǒng)的三維技術(shù)相比較，三維全景技術(shù)在交互性、真實(shí)感、可操作性及簡(jiǎn)易性等方面有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力，更適合在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。相信隨著在網(wǎng)絡(luò)課件制作研究的不斷深入，三維全景技術(shù)定會(huì)為學(xué)習(xí)者開發(fā)和創(chuàng)設(shè)出豐富多彩、生動(dòng)逼真的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和教學(xué)情境。

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