虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在書籍裝幀實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張蕓蕓

摘要：運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的書籍裝幀實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力，給學(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在一個虛擬的環(huán)境里掌握整個設(shè)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(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，都將起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：書籍裝幀；虛擬實(shí)訓(xùn)；Quest 3D；高職高專0引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的教學(xué)手段不斷涌現(xiàn)，繼多媒體技術(shù)之后，教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域又出現(xiàn)一種新型教學(xué)媒體，它就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近幾年來國內(nèi)外科技界關(guān)注的一個熱點(diǎn)，它的興起，為人機(jī)交互界面的發(fā)展開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域。

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、軍事訓(xùn)練、文物、建筑設(shè)計、教育培訓(xùn)等領(lǐng)域。它的主要特點(diǎn)是可以不受時間和空間的限制，與用戶進(jìn)行實(shí)時交互。而目前我國高等職業(yè)教育普遍存在實(shí)訓(xùn)手段單一，實(shí)踐技能課程安排過少，培養(yǎng)出來的學(xué)生動手能力普遍不強(qiáng)，不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)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(yè)形式越來越嚴(yán)峻，培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才勢在必行。

1 書籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)

1.1書籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概念的提出

書籍裝幀設(shè)計是藝術(shù)創(chuàng)意與工藝技術(shù)的結(jié)合，其最終的目的是生產(chǎn)產(chǎn)品——書籍。目前，很多學(xué)生都缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對整個制作成書的過程一知半解，為了使他們了解整個設(shè)計制作到成熟的過程，掌握設(shè)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(xiàn)實(shí)有助于啟發(fā)式教學(xué)的開展，通過身臨其境的、自主控制的人機(jī)交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應(yīng)，提供生動活潑的直觀形象思維，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的書籍裝幀實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以達(dá)到藝術(shù)與技術(shù)地有機(jī)結(jié)合，可以提供一種全新的視覺效果。

1.2書籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）虛擬實(shí)訓(xùn)頁面設(shè)計。在原有書籍裝幀精品課程網(wǎng)頁的基礎(chǔ)上增加虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)頁面，頁面由Photoshop、Dreamweaer和flash來實(shí)現(xiàn)。

（2）虛擬實(shí)訓(xùn)場景的建立。虛擬場景運(yùn)用Quest3D進(jìn)行設(shè)計，由于Quest3D本身不支持建模功能，所以使用Quest3D進(jìn)行創(chuàng)作時，利用第三方建模軟件進(jìn)行建模工作并將建成的模型正常地導(dǎo)入到Quest3D中去，場景的平面圖在AutoCAD中完成后，導(dǎo)入3dsmax中進(jìn)行空間、書本等的構(gòu)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(jìn)行加工后轉(zhuǎn)化成DDS格式的光影貼圖。2）流程內(nèi)所有模型，貼圖，輸出文件命名不要使用中文，統(tǒng)一使用字母，數(shù)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(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，在max中使用雙面材質(zhì)導(dǎo)入Quest3D時會出錯。4）模型以精簡模型為主，模型建立表現(xiàn)出主要線條塊組就可以了，可以用貼圖來完成整體和細(xì)節(jié)的表現(xiàn)。

1.3虛擬實(shí)訓(xùn)場景的導(dǎo)入

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

導(dǎo)入Quest3D 時應(yīng)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(diǎn)時，要保證閥值盡可能小，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有距離在0.001之內(nèi)的點(diǎn)必須焊接上。（3）當(dāng).x文檔導(dǎo)入Quest3D時，記得將Flip y z選項進(jìn)行勾選，要不然就會發(fā)生面片反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)恢復(fù)到原來原本模型的方向。最終效果如圖所示：

圖11.4虛擬實(shí)訓(xùn)漫游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)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(jī)和動畫來實(shí)現(xiàn)。在Quest3D中光照實(shí)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(biāo)簽中設(shè)定。在Quest3D中創(chuàng)建實(shí)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(shí)現(xiàn)實(shí)時陰影。實(shí)時陰影因?yàn)椴豢紤]環(huán)境光的影響而顯得有些粗糙，如果要創(chuàng)建平滑而高效的光影，可以使用光照貼圖（Lighting Mapping）來實(shí)現(xiàn)。攝像機(jī)屬性設(shè)置相機(jī)定義了從哪個視點(diǎn)來觀察場景，為一個工程選擇正確的相機(jī)是非常重要的，因?yàn)樗鼤苯佑绊懙接脩趔w驗(yàn)場景的方式。此系統(tǒng)所用的是行走相機(jī)（Walkthrough Camera），這種相機(jī)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(xiàn)實(shí)世界，所以，這種類型的相機(jī)提供了一種沉浸式的體驗(yàn)。

1.5虛擬實(shí)訓(xùn)場景的發(fā)布

虛擬實(shí)訓(xùn)場景在Quest3D中完成后，可以多種形式進(jìn)行發(fā)布，由于本系統(tǒng)最后要在網(wǎng)頁上發(fā)布，所以就將Quest3D工程發(fā)布為一個后綴為.q3d的播放器文件，將文件插入Dreamweaver網(wǎng)頁頁面當(dāng)中，連接了.q3d文件的Web網(wǎng)頁包含了Quest3D的媒體元素，它將自動從Quest3D.com網(wǎng)站上下載并安裝Quest3D的播放器。

2結(jié)論

本文主要針對書籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，研究其實(shí)現(xiàn)方法和方式，著重講解Quest3D技術(shù)在書籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的運(yùn)用，根據(jù)Quest3D對虛擬場景制作的要求分組導(dǎo)入，最后通過Quest3D自帶的光源、相機(jī)等功能最終實(shí)現(xiàn)書籍裝幀虛擬場景的制作。下一步工作將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，對書籍裝幀虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中其他板塊做進(jìn)一步設(shè)計和研究，將幾個板塊進(jìn)行整合，最后形成一個完成的虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，為學(xué)生在書籍裝幀設(shè)計實(shí)踐領(lǐng)域提供了很好的平臺。參考文獻(xiàn)：

[1] 王麗麗，趙曉春，等.基于Quest3D的虛擬園林漫游系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009（2）.

[2] 葉華喬，習(xí)海旭，黃純國.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用[J].武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007（3）.

[3] 段新昱，等.三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的研究與應(yīng)用[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2005（2）.