摘 要：虛擬現(xiàn)實技術已日趨成熟，將虛擬現(xiàn)實技術應用于教學，可以為學生帶來全新形式的多媒體教學資源。本文探討了如何應用已有的虛擬現(xiàn)實技術進行多媒體教學資源開發(fā)，并在此基礎上，借用第三方公用云平臺，將現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實多媒體教學資源進行整合，為虛擬現(xiàn)實教學資源的開發(fā)、整合、應用與推廣提供了理論支持。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；教學資源；云平臺

一、 引言

虛擬現(xiàn)實、人工智能和機器人，是未來的三大核心技術。目前國內VR資源雖然較多，但是涉及的領域依然是游戲和影視，VR教學資源很少。VR教學是讓VR技術與教學結合，以VR教學資源為基礎，通過VR設備、應用系統(tǒng)、內容等，為學習者打造開放、可交互、沉浸式的三維學習環(huán)境，使學生們可以融入課堂環(huán)境，告別以往單調的授課方式，獲得比傳統(tǒng)2D教科書更加清晰、更有效的教學效果。

二、 VR教學資源開發(fā)

（一） VR教學資源開發(fā)技術支持

1. 可穿戴電子設備

VR可穿戴設備涉及移動電子設備的設計開發(fā)技術，這是一項涉及硬件設計、嵌入式開發(fā)和移動開發(fā)的工作，雖然技術難度較高，但目前電子產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)已具有較成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，可以將設備開發(fā)工作交由第三方企業(yè)完成。而且，隨著技術產(chǎn)品的更新迭代和技術成本的不斷降低，VR可穿戴設備的價格也在不斷的平民化，學校大批量購入VR可穿戴設備已成為可能。因此，VR教學資源所需的可穿戴電子設備可由國內具有電子設備生產(chǎn)實力的企業(yè)提供。將VR教學資源加載在性價比高、技術成熟的可穿戴設備上可以保證VR教學資源的傳播質量。

2. 環(huán)境建模技術

在VR系統(tǒng)中，虛擬環(huán)境是虛擬現(xiàn)實的基礎，虛擬環(huán)境的建立首先要建模，然后再在其基礎之上進行實時繪制、立體顯示，形成一個虛擬的世界。在VR教學系統(tǒng)中，環(huán)境建模將包括視覺、聽覺、觸覺、力覺、味覺等多種感覺通道的建模，但是由于目前的技術的限制，常見的只有三維視覺建模和三維聽覺建模，而三維視覺建模又分為幾何建模、物理建模和行為建模。教育教學資源行業(yè)中，幾何建模、物理建模、行為建模等建模技術同樣適用，它能增強教學質量和教學效果。

3. 人機交互與控制技術

穿戴式產(chǎn)品的人機交互與傳統(tǒng)計算機的人機交互既有關聯(lián)又有區(qū)別。傳統(tǒng)計算機與人的“隔離”與穿戴式眼鏡電腦與人的“結合”是兩者間的根本區(qū)別之一。穿戴式產(chǎn)品在繼承傳統(tǒng)計算機的人機交互的基礎上，應當重點發(fā)展符合其自身特點的人機交互技術，在基于傳感器、基于人的感知、基于手勢操作技術的基礎上，讓使用者舒服、方便。

針對教學系統(tǒng)控制技術是VR教學一體化控制系統(tǒng)的關鍵技術。它要求主控設備能夠同時納管多達數(shù)十臺的終端設備，分發(fā)、管理教學資源，實現(xiàn)教師、學生的學習互動。這其中既有網(wǎng)絡通信、軟件交互，又有電子設備控制技術，是一項綜合的技術實現(xiàn)。

（二） VR教學資源具體開發(fā)

按照VR資源制作方式和效果不同，資源可以分為“實景呈現(xiàn)”類和“虛擬建模”類兩種。實景呈現(xiàn)是指以現(xiàn)實世界為原型，通過計算機技術模擬出現(xiàn)實世界的場景，以實現(xiàn)身臨其境的效果。虛擬建模則是通過3D建模技術，實現(xiàn)對現(xiàn)實場景或虛擬場景的模擬，不僅能夠虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實，而且可以實現(xiàn)更加豐富的特效。

1. “實景呈現(xiàn)”類VR教學資源開發(fā)

（1）方案設計：準備工作是教學資源開發(fā)的基礎，包括教學素材收集、資源內容采編、概念美術設計、參考照片拍攝、執(zhí)行腳本規(guī)劃等。

（2）實景拍攝：使用專業(yè)VR拍攝設備進行實地拍攝，獲得實景圖像和視頻：照相機、攝像機或全景相機（如：單反相機、GoPro迷你高清攝像機、萊瑞特拍攝框架）。

（3）拼接合成：對得到的原始圖像和視頻素材進行拼縫合成：VR素材需要后期縫合，統(tǒng)一顏色，消除疊影；采用專業(yè)圖像及視頻處理工具（如PTGUI、Kolor Autopano Video Pro等）。

（4）后期制作：制作CG及特效等工作；使用專業(yè)后期制作軟件進入后期制作，如Adobe After Effects、Adobe Premiere等。

（5）渲染輸出：素材與VR進行后期合成，使用Adobe After Effects、Adobe Premiere等專業(yè)工具完成VR資源的渲染輸出。

2. “虛擬建?！鳖怴R教學資源開發(fā)

（1）方案設計：準備工作是教學資源開發(fā)的基礎，包括教學素材收集、資源內容采編、概念美術設計、虛擬場景建模、執(zhí)行腳本規(guī)劃等。

（2）素材處理：設計教學資源CAD素材，分層導出教學模型平面圖、輪廓圖、場景布置圖等。并對素材圖像、視頻進行處理，制作模型的貼圖、紋理材質，以及進行界面的設計。

（3）3D建模：使用（如Maya、3DsMAX、C4D等）建模工具，將整理后得到的CAD圖紙進行建模，包括地形模型、建筑模型、環(huán)境模型、裝飾物的設計制作，完成虛擬場景構建。

（4）交互功能開發(fā)：利用游戲引擎，配合開發(fā)語言進行互動類虛擬場景交互開發(fā)，開發(fā)工具包括Unity引擎/C#語言、UE4引擎/C++語言等。

（5）后期合成與打包：將所有三維數(shù)據(jù)與動畫數(shù)據(jù)導入后期制作軟件進行特效合成，最后打包成視頻文件或程序文件進行發(fā)布。

三、 基于云平臺的VR教學資源整合

大規(guī)模及大體量的教學資源轉向云計算（cloud computing），是教育資源領域將要面臨的一個重大改變。鼓勵社會資源自行開發(fā)VR教學資源，然后將這些資源上傳到固定的云共享平臺，審核通過后，由使用方付費下載使用。云平臺將根據(jù)各個資源的下載使用情況，與開發(fā)方進行收益分成。這是一種能夠從技術角度促進VR教育資源整合，建成一個良好的VR開發(fā)生態(tài)圈、促進云共享平臺與VR教學資源建設長期發(fā)展的方式。通過設計并建立完整的VR教學資源共享、使用的業(yè)務鏈，并完善配套工具、平臺功能，可以形成云共享平臺的業(yè)務閉環(huán)，實現(xiàn)平臺的開放、共享和良性發(fā)展，促進VR教學系統(tǒng)的全面推廣使用，實現(xiàn)基于云平臺的虛擬現(xiàn)實多媒體教學資源開發(fā)與整合。

參考文獻：

[1]張鴻昌.基于云的虛擬現(xiàn)實平臺的研究與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學，2014.

[2]宋乃亮.虛擬現(xiàn)實技術在科普教育中的研究及實踐[D].北京郵電大學，2009.

作者簡介：吳永春，云南省昆明市美奇奧科技有限公司。endprint