楊娟

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

關鍵詞：教學系統(tǒng)；設計；人機交互

隨著計算機圖形圖像技術、人工智能技術、人機交互技術、傳感技術的快速發(fā)展；移動智能設備逐漸普及，硬件性能不斷提升，針對移動智能平臺開發(fā)的應用軟件越來越豐富；以數(shù)字互動內容開發(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發(fā)展。

1 系統(tǒng)設計概述

景觀設計作為一門藝術類課程，有很高的審美需求。因此，本教學系統(tǒng)需要營造有藝術美感的場景。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。鰲峰位于縣城東南隅，第城內陵陽三峰之一，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，并在真實的基礎上進行擴展及藝術加工。

軟件方面，多軟件結合發(fā)揮各自的優(yōu)勢。景觀虛擬的實質就是利用計算機技術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)的一般設計思路，這樣的多軟件結合的資源制作、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)實部分和平面結構部分的合成

三維虛擬學習環(huán)境應該是平面結構與虛擬部分的有機結合。如何實現(xiàn)虛擬部分與平面結構部分的有機結合將會直接影響到學習效果。根據其合成方式的不同?？蓪⑷S虛擬學習環(huán)境分為兩類：以平面結構為基本框架的環(huán)境和以三維虛擬環(huán)境為基本框架的環(huán)境。

2.1 以平面結構為基本框架的環(huán)境。

以平面結構為基本框架的虛擬環(huán)境是指整個環(huán)境的基本構成是平面結構的三維虛擬部分作為精華部分結合到了平面結構之中。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)在網頁中。這兩種結合方式各有利弊，要根據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。這種結合方式的優(yōu)點是：其一，學習者在瀏覽時，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合，從而可以大大提高學習效果，在一定程度上實現(xiàn)理論與實踐的結合。其二，這種結合方式具有較強的導航力。由于虛擬場景是嵌入到頁面中的，所以虛擬場景自身的導航不會影響到整個網頁頁面的導航系統(tǒng)。因此，習慣于瀏覽平面結構信息的學習者往往容易控制航向。設計者也不需要設計專門的信息為學習者導航。但這種結合方式也有缺點：虛擬場景顯示區(qū)域太小，提供給學習者的視覺效果可能不是太理想，這必將影響學習者瀏覽時的沉浸感，會不易于充分調動學習者的積極性和主動性，基于上述的這些特點，這種結合方式一般用于演示教學中涉及場景規(guī)模較小的難點或重點問題。這種場景能與瀏覽者產生的交互行為一般較簡單，在應用這種結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構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。學習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，使學習者能夠進行積極的有意義的知識建構。這種方式的缺點是：能提供給學習者的指導性建議比較少，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。因而難以保證學習者完全按照設計者的意圖進行學習，達到預定的教學目標。在運用這種結合方式時，要注意克服其弊端，場景制作應盡量符合學習者的思維習慣，提供簡單友好的交互方式。此外，可以為學習者提供簡潔清晰的使用說明，對于場景中關鍵性的三維實體，當學習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合方式，能提供給學習者更充分的沉浸感。當學習者進入頁面時。呈現(xiàn)在眼前的是一個完全立體的空間，學習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對知識進行總結，可以點擊相關的造型，查看文字解釋或圖標演示。與超鏈式的結合方式相似，這種結合方式往往對學習者的導航力比較弱。以虛擬場景為基本框架的環(huán)境。是基于虛擬現(xiàn)實技術的一種較高級的形式，具有廣泛的應用前景。

以上是對平面結構與虛擬部分結合方式的一個簡單分析總結，在實際制作過程中應根據教學目標的要求。針對不同的教學內容選擇不同的結合方式。當然也可以混合采用多種結合方式，而不必拘泥于其中的一種。本文設計的“鰲峰園景觀設計系統(tǒng)”就使用了兩種基本框架結合的導航環(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，使導航更加清楚，教學更加有效。

人機交互界面的具體設計如下：

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)設置模塊。系統(tǒng)設置模塊供玩家選擇分辨率設置、窗口模式設置、畫面質量設置和控制方式設置。

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。

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，屏幕右側的材質更換按鈕可以用來更換場景中物體的材質。

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

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