VR技術(shù)在青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫開(kāi)發(fā)中的運(yùn)用

蔡權(quán)

關(guān)鍵詞： 虛擬現(xiàn)實(shí); 人機(jī)交互; 網(wǎng)絡(luò)建設(shè); 網(wǎng)絡(luò)文明; 動(dòng)漫; 3D MAX

中圖分類(lèi)號(hào)： TN915?34; TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）03?0087?03

Abstract： In order to deal with the imminent problem of teenage network civilization construction， the virtual reality （VR） technology is applied to the animation development of teenage network civilization， so as to effectively fit the actual age， interests and other special factors of teenager， and realize the healthy and civilized Internet access. The animation development requirement of teenager network civilization and characteristics of VR animation are analyzed. The virtual reality design platform VRP and 3D MAX are introduced. On this basis， the design process of teenager network civilization animation system is introduced in detail. The final system test results show that the teenager network civilization animation VR system has good running condition， smooth human?computer interaction， and stable roaming behavior of the character in the scene.

Keywords： virtual reality; human?computer interaction; network construction; network civilization; animation; 3D MAX

0 ?引 ?言

隨著互聯(lián)網(wǎng)娛樂(lè)和社交行業(yè)的快速發(fā)展，青少年網(wǎng)絡(luò)日常生活的時(shí)間不斷增加，其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)文明建設(shè)的重要性逐漸顯現(xiàn)。研究分析得出，適當(dāng)?shù)慕】到逃侄文軌蛴行Э朔嗌倌陚€(gè)人主義心理的問(wèn)題，有利于解決青少年網(wǎng)絡(luò)生活中的“不文明”現(xiàn)象，如在線(xiàn)心理輔導(dǎo)、游戲輔助教育等[1]。

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）作為一種最新的學(xué)科交叉綜合應(yīng)用技術(shù)，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)生成逼真的三維虛擬場(chǎng)景，使得體驗(yàn)人員得到身臨其境的感受。VR技術(shù)采用人類(lèi)最直接的表達(dá)形式進(jìn)行界面交互，實(shí)現(xiàn)虛擬對(duì)象的靈活控制[2?3]。文獻(xiàn)[4]將VR視為一項(xiàng)前瞻性的教育輔助計(jì)算機(jī)技術(shù)，探討VR在教育領(lǐng)域中潛在的優(yōu)勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)，為其進(jìn)一步的實(shí)證性研究做出了理論分析。文獻(xiàn)[5]則從技術(shù)角度對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)與教育裝備的融合及深度應(yīng)用進(jìn)行探討。雖然VR技術(shù)和教育行業(yè)的結(jié)合研究已經(jīng)成為近期研究的熱點(diǎn)，但是大多數(shù)研究還僅僅停留在概念和理論框架階段，仍處于原理探討范疇。

因此，本文從青少年網(wǎng)絡(luò)文明教育的實(shí)際需求角度出發(fā)，給出VR技術(shù)在相關(guān)動(dòng)漫開(kāi)發(fā)中的實(shí)際運(yùn)用方法，包括虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)漫的特征選取、VRP和3D MAX虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)建、VR動(dòng)漫系統(tǒng)的設(shè)汁流程。通過(guò)運(yùn)用給出的VR技術(shù)方法，有利于將青少年網(wǎng)絡(luò)文明教育建設(shè)從被動(dòng)監(jiān)督變?yōu)橹鲃?dòng)參與，以青少年身臨其境的體驗(yàn)方式積極拓展心理健康教育的手段和方法。為VR技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用提供了一定的技術(shù)參考價(jià)值。

1 ?動(dòng)漫開(kāi)發(fā)需求和特性分析

1.1 ?需求分析

如今青少年能夠通過(guò)4G，WiFi和因特網(wǎng)隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上聊天和游戲，iPad、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的普及更使得青少年上網(wǎng)變得更加便捷，這造成青少年使用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間在日常生活中的占比越來(lái)越大[5]。但是現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的各個(gè)因素均會(huì)直接或間接地在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上產(chǎn)生各種映射，并快速通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播和影響上網(wǎng)人員的心理和思維，最終可能會(huì)以各種形式直接作用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，從而對(duì)社會(huì)健康引起不良后果。

基于VR的青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫系統(tǒng)需要為青少年用戶(hù)提供一個(gè)可以遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)的三維虛擬空間，并能夠控制動(dòng)漫人物進(jìn)行觀察和訪(fǎng)問(wèn)，從而對(duì)教育案例、心理輔導(dǎo)服務(wù)和各種相關(guān)道具進(jìn)行直接體驗(yàn)，獲得身臨其境的感受。基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬世界能夠擴(kuò)展教育的范圍和手段，通過(guò)數(shù)字化和虛擬化以推進(jìn)加強(qiáng)青少年文明教育的發(fā)展。針對(duì)青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫開(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，對(duì)其系統(tǒng)需求從兩個(gè)層面進(jìn)行分析，包括現(xiàn)實(shí)需求和功能需求。

1） 現(xiàn)實(shí)需求

首先要從日常生活視角對(duì)青少年網(wǎng)絡(luò)文明教育進(jìn)行突破，引導(dǎo)青少年轉(zhuǎn)向選擇符合健康網(wǎng)絡(luò)文明準(zhǔn)則的日常生活習(xí)慣和模式。這就需要VR技術(shù)創(chuàng)新性地將教育實(shí)踐從平面模式轉(zhuǎn)化為立體空間模式，建立青少年生活的虛擬空間，利用具像化的人物和事物讓青少年真實(shí)體驗(yàn)日常生活實(shí)踐。弱勢(shì)青少年多采用抵抗戰(zhàn)術(shù)來(lái)面對(duì)教育輔導(dǎo)，這就需要系統(tǒng)以盡可能美好的形式吸引其注意力，抵消青少年的反抗心理。

此外，通過(guò)模擬真實(shí)的生活環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用VR技術(shù)中自然的“人?機(jī)?人”交流方式，可以讓青少年在教育后更加快速地適應(yīng)真實(shí)社會(huì)生活，從傳統(tǒng)的言傳式教育變?yōu)轶w驗(yàn)式教育。同時(shí)，基于VR的青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫系統(tǒng)可以大大較少輔導(dǎo)員和教師的工作量，提高學(xué)校學(xué)生管理的工作效率。

2） 功能需求

基于VR的青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫系統(tǒng)主要分為導(dǎo)入場(chǎng)景模塊、瀏覽案例模塊和幫助模塊。虛擬青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫游系統(tǒng)的功能示例如圖1所示。

在管理員輸入正確的用戶(hù)名和密碼后，登錄導(dǎo)入場(chǎng)景模塊的界面，然后通過(guò)選擇對(duì)話(huà)框選擇待導(dǎo)入的場(chǎng)景文件。該功能模塊的程序結(jié)構(gòu)如圖2所示。瀏覽案例功能模塊的順序圖如圖3所示。幫助功能模塊主要給用戶(hù)提示操作說(shuō)明信息，并具備提供案例介紹的功能。

1.2 ?特性分析

由于虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)漫的設(shè)計(jì)涉及多門(mén)學(xué)科的交叉綜合，因此設(shè)計(jì)符合3D動(dòng)漫仿真效果的虛擬3D立體環(huán)境需要滿(mǎn)足一定的特性要求[6]，本文將其劃分為仿真特性、審美特性、沉浸特性、交互特性，如圖4所示。VR全景圖、人物角色和實(shí)物模型的設(shè)計(jì)均要圍繞以上4點(diǎn)特性進(jìn)行開(kāi)展。

2 ?虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)漫設(shè)計(jì)平臺(tái)

2.1 ?3D MAX仿真建模平臺(tái)

本文采用Discreet公司開(kāi)發(fā)的3D MAX仿真建模平臺(tái)對(duì)青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫進(jìn)行VR場(chǎng)景開(kāi)發(fā)建模，具體建模方式包括[7?8]幾何體模型建模、多邊形建模、面片建模、放樣建模、復(fù)合物體建模、NURBS建模。通過(guò)Vray功能模塊可以對(duì)燈光、天氣、材質(zhì)貼圖等進(jìn)行處理。

2.2 ?VRP虛擬交互平臺(tái)

虛擬現(xiàn)實(shí)交互平臺(tái)采用中視典數(shù)字公司開(kāi)發(fā)的VRP 13.0編輯器軟件，其組成模塊如圖5所示[9?10]。

3 ?青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫VR系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

3.1 ?系統(tǒng)硬件

本文青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫VR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的硬件平臺(tái)為：CPU 2.8 GHz Intel 酷睿i5 8400，內(nèi)存4 GB，硬盤(pán)300 GB，顯示器為27寸;顯卡為Ge Force GTX1080TI，DRAM為6 GB;攝像設(shè)備為尼康D850，235.9萬(wàn)像素。

3.2 ?虛擬動(dòng)漫開(kāi)發(fā)的具體實(shí)現(xiàn)

本文開(kāi)發(fā)VR青少年文明動(dòng)漫的具體流程如圖6所示。首先根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行相關(guān)模型設(shè)計(jì)，然后對(duì)模型所需的動(dòng)漫造型、材質(zhì)貼圖、燈光和紋理進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理。通過(guò)人機(jī)交互控制模型，讓用戶(hù)控制和體驗(yàn)虛擬場(chǎng)景，并對(duì)感受做出反饋以便進(jìn)行修改完善。

如圖6所示，在模型設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行動(dòng)漫設(shè)計(jì)、材質(zhì)貼圖、燈光處理等任務(wù)，這就需要使用VRP編輯器，該部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容和流程如圖7所示。

角色漫游行走控制是網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫VR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)，為了真實(shí)模擬現(xiàn)實(shí)生活中人類(lèi)的行走姿態(tài)和習(xí)慣，采用Java Script代碼對(duì)動(dòng)漫角色的行走行為進(jìn)行編輯，部分代碼如下：

DEF ?spsCOM Script{

event In OPstring d1_speed

event Out OPfloat d2_speed

field OPfloat sps （）

url ?"vrmlscript：

function d1_speed（a）{

print（′ d1_speed：′ + a）;

d2_speed = parseFloat（a）;}"}

ROUTE spsCOM.d1_speed TO ?SX.speed

最終的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果顯示，青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫VR系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，人機(jī)交互流暢，人物角色在場(chǎng)景中的漫游行為較穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)青少年網(wǎng)絡(luò)文明教育工作提供了有力的技術(shù)支持。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

本文提出VR技術(shù)在青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫開(kāi)發(fā)中的實(shí)際運(yùn)用方法，包括虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)漫的特性選取， VRP和3D MAX虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)建、VR動(dòng)漫系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)和程序設(shè)汁流程。最終的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果顯示，青少年網(wǎng)絡(luò)文明動(dòng)漫VR系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，人機(jī)交互流暢。通過(guò)運(yùn)用設(shè)計(jì)的VR系統(tǒng)，能夠以青少年較容易接受的方式積極拓展心理健康教育工作，為VR技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用提供了一定的技術(shù)參考價(jià)值。

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