Cult3D技術在計算機輔助教學中的應用

摘要虛擬現實技術作為一項嶄新的技術，如何在計算機輔助教學中發揮其優勢，更好的為教育服務，是當前許多教育工作者需要思考和探究的問題。Cult3D技術是一種比較成熟的虛擬現實技術(VR技術)。利用這一技術開發多媒體教學課件，解決了多媒體課件中存在的上述問題，起到了很好的教學效果。

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

眾所周知，計算機網絡技術、多媒體技術和虛擬技術是計算機教育領域的三大熱點技術。計算機網絡技術與多媒體技術在計算機輔助教學中所發揮的作用已經產生了良好教學效果。目前，計算機輔助教學主要以多媒體課件制作為主。傳統的多媒體課件主要通過展示相關圖片、動畫、視頻等表達授課內容，在交互性方面存在一定的局限。虛擬現實技術是以沉浸性、交互性、構想性為主要特征的，它的三維表現形式，能全方位立體的展現物體，使抽象的內容更加形象。通過交互能增強融入感和參與感，使學生有身臨其境的感覺，加深對知識的理解和掌握。虛擬現實技術作為一項嶄新的技術，如何在計算機輔助教學中發揮其優勢，更好的為教育服務，是當前許多教育工作者需要思考和探究的問題。Cult3D技術是一種比較成熟的虛擬現實技術(VR技術)。利用這一技術開發多媒體教學課件，解決了多媒體課件中存在的上述問題，起到了很好的教學效果。

1 Cult3D概述

Cult3D是瑞士的cycore公司基于Java開發的一種嶄新的3D網絡技術，具有圖像質量高、速度快、交互能力強的特點。Cult3D具有很好的跨平臺效能，它支持目前主流的各種瀏覽器和各種常用操作系統。Cult3D的數據結構采用的是SecellGraphsSurtcuter(場景圖)，這一靈活的樹狀結構與顯示列表非常相似。Cult3D的場景圖中存在多個節點(Node)，代表Cult3D中的各種資源，如:材質、貼圖、子場景(World)、攝像機、Java動作等等，它們是組成Cul3tD場景的基本元素。

Cult3D對計算機的軟、硬件要求較低。Cult3D具有獨特的渲染方式，無須3D加速卡等硬件的支持，就能將3D模型的動作、動畫、聲音等整合成為具有實時交互功能的高畫質三維對象，并且輸出的文件較小(20-200KB)，特別適合于在網絡上表達3D對象，同時還能嵌入到Microsoftoffice的Power Point、Excel中，嵌入到Adobe的Acrobat中，嵌入到web網頁中。使用Cult3D技術，可以實現用戶的線瀏覽、觀察可交互的三維產品模型，通過鼠標點擊，用戶即可以翻轉、縮放和平移Cult3D模型，從任何角度觀察它，單擊Cult3D對象中設置的交互區域可以開啟或者關閉模型的部件或者播放音樂，語音解說等。

2 Cult3D軟件的組成與設計流程

Cult3D由3個不同功能的程序組成:Cult3D Exporter(輸出器)插件、Cult3D Designer(設計器)和Cult3D Viewer(瀏覽器)插件。

Cult3D Exporter—該插件是3ds max、Maya等三維建模軟件的導出插件，其作用是把3D場景模型導出出為Cult3D Designer中可以使用的文件格式，即:*.c3d;Cult3D Designer—是Cult3D的核心組成部分，通過Cult3D Designer可以為導出的3D模型加入動畫、音效、連接等交互效果，建立具有交互功能的Cult3D工程文件*.co;Cult3D viewer —是瀏覽插件。正確顯示嵌入到Office、Acrobat或者網頁中的*.co文件可以播放Cult3D作品并實現交互操作(如:拖動、旋轉、縮放等)。

Cult3D設計流程如下:

3 Cult3D制作實例

3.1 建模并導出

Cult3D本身不具備建模三維建模的能力，需要通過三維建模軟件進行建模，如3ds Max、Plasma等。我們以化學教學中NH3分子模型為例，按照教學需要利用3D進行建模。建模完成后通過Cult3D Exporter導成Cult3D所需的*.c3d格式的文件。步驟如下:在3ds Max的“文件”菜單中選擇“導出”，將文件命名為“NH3”，在“保存類型”列表框中選擇Cult3D Designer(*.c3d)選項。點擊保存會出現Cult3D Exporter輸出設置界面，如圖所示:

3.2 加入交互事件

為了使學生從不同方位對NH3分子進行觀察，加深理解，我們對分子進行旋轉，熱區提示。打開Cult3D Designer，點擊File菜單中的Add Cult3D Designer file，導入建立的“NH3.c3d”文件。在Scene Graph窗口顯示場景的各對象與層級結構，Stage Window窗口顯示了文件的預覽效果。

(1) 旋轉。① 加入一個World Start于Event Map上，將自動建立名稱為“WorldStart_1”。 ② 從Actions窗口拖動Render節點下Set background行為到WorldStart_1上，建立連線，雙擊Set background圖標，進行參數設置，調整背景效果，其類型包括單色、紋理、線性漸變、徑向漸變、角漸變和棋盤格等幾種類型。③ 從Actions窗口拖動Interactivity節點下的Mouse-Arcball行為到WorldStart_1事件上，建立連線。④ 從Scene Graph窗口中拖動NH3分子對象到Mouse-Arcball上，建立連線。⑤ Event Map如圖所示。此時按住鼠標左鍵拖動可以旋轉模型，按住鼠標右鍵拖動進行縮放，兩鍵同時按下或按住中鍵拖動進行移動。

(2) 熱區提示。熱區提示功能可以實現單擊對象控制文字提示。① 在Scene Graph窗口中Tooltips圖標下生成新的子圖標Tooltips1，重命名為“氫原子”。② 打開Tooltips參數對話框，在Text中輸入“氫原子”， Associated objects(聯系對象)點Add/Remove按鈕，選擇H。

③ 同樣的方法為氨原子添加文字提示。

3.3 作品發布

單擊菜單File->Load Project，將文件進行導入。單擊File->Save internet file，同意Cult3D Designer的使用協議后，彈出保存對話框，選好保存的路徑，完成導出。

(1)作品的網上發布。在服務器上添加mime-typee。Cult3d的mime-type:applieation/x-Cult3D-object，默認的擴展名是.oc。

添加Cult3D HTML代碼到網頁中: