劉釗

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

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí) 教學(xué)創(chuàng)新 Unity 3D技術(shù)應(yīng)用

1 Unity 3D應(yīng)用在教學(xué)中的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實(shí)軟件種類繁多，使用目的各異，在對(duì)眾多虛擬現(xiàn)實(shí)軟件比較之后，選擇Unity 3D作為虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)軟件，因?yàn)樗幸韵聝?yōu)勢：

（1）用戶學(xué)習(xí)成本低。它在常見的Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行，可導(dǎo)入多種專業(yè)3D軟件制作的模型，如：3ds Max，Maya，CINEMA 4D等?；?dòng)腳本支持任意一種的編程語言C#或JavaScript來實(shí)現(xiàn)。

（2）用戶使用成本低。它對(duì)開發(fā)設(shè)備和使用設(shè)備的要求都不高。開發(fā)設(shè)備使用2016年以后生產(chǎn)的個(gè)人電腦即可。使用設(shè)備既有高端的Oculus Rift、HTC和索尼等虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，也有低端的頭顯加智能手機(jī)顯示設(shè)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(xué)，能輕松創(chuàng)建3D場景、3D視頻、實(shí)時(shí)3D動(dòng)畫，可以獨(dú)自開發(fā)教學(xué)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(gè)系統(tǒng)、各種平臺(tái)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(yīng)用在課程中的流程和內(nèi)容設(shè)計(jì)

本文以王受之著的《世界現(xiàn)代設(shè)計(jì)史》第七章中介紹美國工業(yè)設(shè)計(jì)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(yīng)用文件，以暴風(fēng)魔鏡Pro展現(xiàn)給用戶，就可以使學(xué)生既能在虛擬空間內(nèi)聽他講述他自己的設(shè)計(jì)歷程、設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)作品，又能觀察和使用他的作品。

3 Unity 3D應(yīng)用在課程中的實(shí)現(xiàn)方法

3.1硬件平臺(tái)搭建

考慮到教學(xué)使用的普及和成本，這里開發(fā)設(shè)備使用現(xiàn)有的惠普8470p筆記本電腦。用戶使用設(shè)備選用低價(jià)位的暴風(fēng)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(jī)。聲音設(shè)備選用立體聲音響。

3.2軟件平臺(tái)搭建

開發(fā)軟件平臺(tái)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(dǎo)入U(xiǎn)nity 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(fēng)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(shí)，還需要使用3Dmax制作出角色的肢體語言動(dòng)畫和面部表情動(dòng)畫，之后以FBX格式導(dǎo)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(huì)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(xiàng)目

3.5.1場景搭建

打開Unity 3D軟件，新建一個(gè)3D項(xiàng)目，將暴風(fēng)魔鏡的插件MojingSDK、三維模型和音頻文件導(dǎo)入到Unity 3D的project面板中，之后把三維模型拖入到scene窗口中進(jìn)行布置。

3.5.2設(shè)置第一人稱視角和漫游

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

3.5.3制作學(xué)生凝視羅維后講解事件

當(dāng)學(xué)生距離羅維模型5米內(nèi)時(shí)，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(dòng)畫和講解配音）。這個(gè)效果通過給羅維的模型添加c#腳本，使用Gaze Input Module代碼實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)該效果時(shí)，還要在這段代碼中加入對(duì)角色模型動(dòng)畫和音頻的播放控制，已實(shí)現(xiàn)聲畫同步。

動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)播放控制。這樣就可以實(shí)現(xiàn)凝視羅維后與羅維對(duì)話的事件了。

3.5.4制作觀察和使用空間內(nèi)的物品

這個(gè)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(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)作品模型。

3.5.5測試、修改并發(fā)布

制作完成后運(yùn)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(jī)上使用了。

4結(jié)語

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