虛擬現實技術在書籍裝幀實訓系統中的應用研究

張蕓蕓

摘要：運用虛擬現實技術的書籍裝幀實訓系統可以提高學生的實踐能力，給學生提供生動、逼真的學習環境，讓學生在一個虛擬的環境里掌握整個設計、印刷裝訂和制作成書的過程，通過互動和動畫的形式來調動學生的學習積極性，對突破教學的重點、難點，都將起到積極的作用。

關鍵詞：書籍裝幀；虛擬實訓；Quest 3D；高職高專0引言

隨著科學技術的迅猛發展，新的教學手段不斷涌現，繼多媒體技術之后，教學技術領域又出現一種新型教學媒體，它就是虛擬現實技術。虛擬現實技術是近幾年來國內外科技界關注的一個熱點，它的興起，為人機交互界面的發展開創了新的研究領域。

目前，虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天、醫學實習、軍事訓練、文物、建筑設計、教育培訓等領域。它的主要特點是可以不受時間和空間的限制，與用戶進行實時交互。而目前我國高等職業教育普遍存在實訓手段單一，實踐技能課程安排過少，培養出來的學生動手能力普遍不強，不能滿足經濟發展對技能型人才的需求等問題，面對院校之間競爭越來越大，就業形式越來越嚴峻，培養技能型、應用型人才勢在必行。

1 書籍裝幀虛擬實訓系統的建設

1.1書籍裝幀虛擬實訓系統概念的提出

書籍裝幀設計是藝術創意與工藝技術的結合，其最終的目的是生產產品——書籍。目前，很多學生都缺少實踐經驗，對整個制作成書的過程一知半解，為了使他們了解整個設計制作到成熟的過程，掌握設計崗位工作的操作流程，有必要建立一套完整的制作過程，而虛擬現實有助于啟發式教學的開展，通過身臨其境的、自主控制的人機交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應，提供生動活潑的直觀形象思維，運用虛擬現實技術的書籍裝幀實訓系統可以達到藝術與技術地有機結合，可以提供一種全新的視覺效果。

1.2書籍裝幀虛擬實訓系統的實現

（1）虛擬實訓頁面設計。在原有書籍裝幀精品課程網頁的基礎上增加虛擬實訓系統頁面，頁面由Photoshop、Dreamweaer和flash來實現。

（2）虛擬實訓場景的建立。虛擬場景運用Quest3D進行設計，由于Quest3D本身不支持建模功能，所以使用Quest3D進行創作時，利用第三方建模軟件進行建模工作并將建成的模型正常地導入到Quest3D中去，場景的平面圖在AutoCAD中完成后，導入3dsmax中進行空間、書本等的構建。在3dsmax里建模跟貼圖時為符合Quest3D 虛擬場景的制作要求要注意幾個問題：1）烘焙光影貼圖都要輸出成32位帶通道格式的位圖，然后在PS里進行加工后轉化成DDS格式的光影貼圖。2）流程內所有模型，貼圖，輸出文件命名不要使用中文，統一使用字母，數字。命名長度不宜過長，以8位為限。模型成品和貼圖要在同一目錄存放，不可以把貼圖分散存放于不同目錄。3）只能使用3ds max的標準材質，在max中使用雙面材質導入Quest3D時會出錯。4）模型以精簡模型為主，模型建立表現出主要線條塊組就可以了，可以用貼圖來完成整體和細節的表現。

1.3虛擬實訓場景的導入

在3ds max中建立好模型后，轉換成Quest3D 支持的格式，導入Quest3D中。Quest3D支持的格式很多，.X、.3DS、.LWO、.MOT、.LS 等，導出之前必須在軟件上安裝導出插件，每個Quest3D版本都會有相對應的針對各個建模軟件的插件版本，如果安裝的版本不對應，系統就會自動報錯。

導入Quest3D 時應注意的問題：（1）刪除全部沒有用的物體，如輔助線等。（2）在焊接相鄰的點時，要保證閥值盡可能小，試驗發現所有距離在0.001之內的點必須焊接上。（3）當.x文檔導入Quest3D時，記得將Flip y z選項進行勾選，要不然就會發生面片反轉的問題，在Quest 3D里面顯示的物體方向就會不對，而且無法旋轉恢復到原來原本模型的方向。最終效果如圖所示：

圖11.4虛擬實訓漫游系統的實現

實現虛擬漫游組要靠Quest3D軟件給予模型一定的光照和角度，利用照相機和動畫來實現。在Quest3D中光照實際上是一個通道，它還可以有一些子連接。光的屬性可以在動畫部分的“光照”標簽中設定。在Quest3D中創建實時陰影用到的模板是Stencil Shadow channel和Software Stencil Shadow Object channel。一個三維物體是通過Software Stencil Shadow Object channel連接Stencil Shadow channel上來實現實時陰影。實時陰影因為不考慮環境光的影響而顯得有些粗糙，如果要創建平滑而高效的光影，可以使用光照貼圖（Lighting Mapping）來實現。攝像機屬性設置相機定義了從哪個視點來觀察場景，為一個工程選擇正確的相機是非常重要的，因為它會直接影響到用戶體驗場景的方式。此系統所用的是行走相機（Walkthrough Camera），這種相機以眼睛的角度查看一個場景，并允許用戶自由行走。由于這種方式非常接近現實世界，所以，這種類型的相機提供了一種沉浸式的體驗。

1.5虛擬實訓場景的發布

虛擬實訓場景在Quest3D中完成后，可以多種形式進行發布，由于本系統最后要在網頁上發布，所以就將Quest3D工程發布為一個后綴為.q3d的播放器文件，將文件插入Dreamweaver網頁頁面當中，連接了.q3d文件的Web網頁包含了Quest3D的媒體元素，它將自動從Quest3D.com網站上下載并安裝Quest3D的播放器。

2結論

本文主要針對書籍裝幀虛擬實訓系統，研究其實現方法和方式，著重講解Quest3D技術在書籍裝幀虛擬實訓系統的運用，根據Quest3D對虛擬場景制作的要求分組導入，最后通過Quest3D自帶的光源、相機等功能最終實現書籍裝幀虛擬場景的制作。下一步工作將在現有的基礎上，對書籍裝幀虛擬實訓系統中其他板塊做進一步設計和研究，將幾個板塊進行整合，最后形成一個完成的虛擬實訓系統，為學生在書籍裝幀設計實踐領域提供了很好的平臺。參考文獻：

[1] 王麗麗，趙曉春，等.基于Quest3D的虛擬園林漫游系統的設計與實現[J].中國農學通報，2009（2）.

[2] 葉華喬，習海旭，黃純國.虛擬現實技術在職業教育教學中的應用[J].武漢船舶職業技術學院學報，2007（3）.

[3] 段新昱，等.三維虛擬學習環境的研究與應用[J].計算機應用研究，2005（2）.