虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助音樂藝術(shù)教學(xué)的實踐研究

張志敏

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，人們逐漸摒棄陳舊的學(xué)習(xí)觀念，從而給傳統(tǒng)的教育行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。其中，音樂藝術(shù)教學(xué)更需要尋找新的方向，加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)的氛圍，優(yōu)化教學(xué)資源的分配和應(yīng)用，以提高教學(xué)質(zhì)量。基于此，本文提出通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助音樂教學(xué)，實現(xiàn)新的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);藝術(shù)教學(xué);虛擬體驗

中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0054-02

虛擬現(xiàn)實（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)作為目前計算機信息技術(shù)發(fā)展中的一種重要綜合技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。在教育教學(xué)過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過人機互動實現(xiàn)交互式教學(xué)，給師生帶來便利，從而促使了一種新的教學(xué)模式的誕生。由于受到音樂器材和設(shè)備的限制，常規(guī)的音樂藝術(shù)教學(xué)都是在一個相對封閉的環(huán)境中進行，并且是由老師一對一的指導(dǎo)，特別是聲樂、鋼琴、器樂表演等課程，通常要求學(xué)生“用心去感受”，主觀性較強。虛擬現(xiàn)實交互式教學(xué)的無限伸展性、豐富的教學(xué)表現(xiàn)力等特點可以使音樂藝術(shù)的教學(xué)的更具魅力。使用信息化技術(shù)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合到音樂教學(xué)中，通過抽象的方式搭建特定的場所，為學(xué)生提供“逼真”的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以以此來激勵學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近年來興起的技術(shù)，該技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用可以實現(xiàn)很好的引導(dǎo)作用，只要自身的場景和學(xué)習(xí)場景能夠很好的吻合，該技術(shù)將能提供非常靈活的教學(xué)形式，目前根據(jù)虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容和在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，可以分成下面幾個部分：

1.1 模擬訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬相關(guān)情景對用戶進行一種新的體驗訓(xùn)練，如野外訓(xùn)練，飛行模擬、駕駛模擬、醫(yī)療訓(xùn)練等。在模擬訓(xùn)練的過程中，用戶可以找到自己的不足之處，準(zhǔn)確定位在模擬訓(xùn)練中哪些具體的內(nèi)容是不合要求的，哪些內(nèi)容是達(dá)標(biāo)的，甚至哪些內(nèi)容是優(yōu)秀的，因此應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行模擬訓(xùn)練是當(dāng)前虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的重要方面。

1.2 科學(xué)研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以為科學(xué)實驗提供對應(yīng)的場景模擬，如航空領(lǐng)域的環(huán)境模擬、考古研究的環(huán)境模擬、動漫領(lǐng)域的情景再現(xiàn)、虛擬桌面等技術(shù)的應(yīng)用，都和虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著密切關(guān)系，因此在科學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)用也愈來愈廣泛。

1.3 虛擬學(xué)習(xí)場景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)也可以構(gòu)建虛擬的學(xué)習(xí)場景，還原一些教學(xué)場景來加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，鞏固學(xué)習(xí)知識內(nèi)容，而且可以將交互的部分設(shè)計進去，了解學(xué)生在虛擬的場景中對知識的掌握程度，另外師生之間還可以通過不同的場景進行交流，這也是一種全新的交流體驗。

1.4 虛擬實驗室

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)建一個符合某種實際應(yīng)用需求的場景，通過場景內(nèi)容的設(shè)計來虛擬某種情況的發(fā)生，如通過虛擬視覺設(shè)計的太空漫步、宇宙爆炸、機器人教學(xué)等虛擬環(huán)境，這些虛擬環(huán)境的構(gòu)建可以代替一些需要高成本教學(xué)的環(huán)境，給教學(xué)、實驗帶來更加靈活的交互方式。

1.5 仿真虛擬學(xué)校

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)一個大范圍區(qū)域的完全虛擬，如一個虛擬學(xué)校，學(xué)生可以在里面進行多個課程的訪問和學(xué)習(xí)，通過虛擬設(shè)備進行訪問，給學(xué)生獲取教學(xué)知識提供了非常靈活的工具。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助音樂藝術(shù)教學(xué)的實踐研究

音樂作品及課程內(nèi)容的虛擬實現(xiàn)主要是通過3D動畫、三維漫游來構(gòu)建。在實際制作中，我們使用3DMAX及Unity3d等軟件制作出了海洋、沙漠、草原、森林、歐洲城堡等多個虛擬場景，然后配以不同風(fēng)格的音樂放置在模塊中，學(xué)生進入該模塊后，選擇相應(yīng)的虛擬場景后，與之配套的音樂會一起響起，讓學(xué)生能夠結(jié)合環(huán)境體會音樂，營造出一種身臨其境的感覺，實現(xiàn)情景化教學(xué)。例如可以在民歌教學(xué)中讓學(xué)生進入森林山川的虛擬場景，身臨其境的感受到歌曲的魅力。

該模塊主要由片頭、導(dǎo)航、專題三維展廳以及退出按鍵四個部分構(gòu)成的。

2.1 片頭的實現(xiàn)

由于音樂藝術(shù)類系統(tǒng)具備其獨特性，因此在本功能模塊中進行了片頭的設(shè)計，片頭以動畫視頻的方式完成。將音樂以及背景動畫有機結(jié)合，使得用戶能夠擁有較好的體驗感。在進行片頭的設(shè)計過程中，采用了Adobe After Effects以及3D Max等技術(shù)，使得畫面更加真實，引人入勝。

2.2 導(dǎo)航的實現(xiàn)

導(dǎo)航大廳的設(shè)置充分的體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在音樂藝術(shù)教學(xué)輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。片頭結(jié)束之后，系統(tǒng)則會進入導(dǎo)航大廳。通過3D等虛擬現(xiàn)實技術(shù)的采用，讓人有一種身臨其境的感覺。

導(dǎo)航大廳以進入音樂殿堂為寓意，根據(jù)系統(tǒng)的四個功能設(shè)置了四個門，用戶使用鼠標(biāo)點擊相應(yīng)的門時，界面上的門會有相應(yīng)的閃爍，同時顯示該門所對應(yīng)的功能。具體功能模塊包括為用戶提供虛擬現(xiàn)實教學(xué)體驗的虛擬體驗?zāi)K，各種虛擬現(xiàn)實效果層出不窮的視幻盛宴模塊，對用戶使用以及體驗的虛擬現(xiàn)實效果進行解析的原理解析模塊、對虛擬現(xiàn)實效果在音樂藝術(shù)輔助教學(xué)中不同課程與領(lǐng)域中使用進行介紹的應(yīng)用領(lǐng)域模塊。具體詳情如圖1所示。

進入系統(tǒng)導(dǎo)航大廳之后即可以選擇相應(yīng)的模塊進行所需的虛擬教學(xué)操作以及虛擬現(xiàn)實體驗。

導(dǎo)航是用戶進入系統(tǒng)后的指導(dǎo)說明，此處設(shè)計的導(dǎo)航功能能夠為用戶的體驗選擇提供依據(jù)。本系統(tǒng)在導(dǎo)航入口上，劃分為兩個。其一導(dǎo)航空間是通過MAX復(fù)原建立而成。導(dǎo)航功能中另一個入口，是界面導(dǎo)航。分為主導(dǎo)航子界面導(dǎo)航。

主導(dǎo)航完成導(dǎo)航功能整個程序的主體功能的設(shè)置，如返回、確認(rèn)、退出等按鍵功能，具體主導(dǎo)航包含的信息模型示意如圖2所示。

2.3 漫游的實現(xiàn)

在導(dǎo)航大廳中選擇不同的門，系統(tǒng)則會進入不同的主題廳。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，讓用戶有進入真實音樂廳或者音樂教室的感覺。用戶在使用虛擬體驗?zāi)K時，可以采用鼠標(biāo)來對界面不同的位置進行點擊與選取。通過用戶的點擊與選取，系統(tǒng)界面以三維的方式進行展現(xiàn)。讓體驗者有身臨其境的感覺。

虛擬體驗的具體內(nèi)容可以根據(jù)不同專業(yè)的實際教學(xué)內(nèi)容來進行設(shè)置。在系統(tǒng)的開發(fā)時預(yù)留了許多的數(shù)據(jù)接口，體驗廳的文字、背景音樂、圖片等內(nèi)容都可以根據(jù)不同階段不同專業(yè)的教學(xué)任務(wù)來設(shè)置，在此不一一贅述。

其它的各個音樂教學(xué)廳主要在其中進行音樂教學(xué)資料以及音樂作品的展示。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將各種作品進行真實的還原。如在“視幻盛宴”中則主要是對經(jīng)典音樂作品、歷史上的大師音樂作品以及最近獲獎的作品進行虛擬技術(shù)的還原，從而方便學(xué)生更好的對這些音樂作品進行學(xué)習(xí)。也方便教師使用相關(guān)的作品來進行輔助教學(xué)。

原理解析功能模塊則主要是以音樂制作等專業(yè)的學(xué)生為主要對象而進行設(shè)計的，在其中以實際藝術(shù)作品的效果為例。對藝術(shù)作品中所采用的專業(yè)技術(shù)以及原理等進行詳細(xì)的解說與闡述。通過這樣的方式，充分利用了虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實效果，使得相應(yīng)的課堂更為生動，讓學(xué)生有了更好的交互體驗。

2.4 交互模型部分的實現(xiàn)

以《愛樂之城》為案例，采用經(jīng)典場景對矛盾空間的相關(guān)概念以及表現(xiàn)形式進行了生動闡述。同時在其中進行了學(xué)生與系統(tǒng)的交互設(shè)計，學(xué)生可以在其中進行相應(yīng)的修改等操作，從各個角度還原場景。在該模塊中也設(shè)計了學(xué)生與教師的交流界面，方便兩者之間進行交流，提高教學(xué)的效果。

此外，如樂器教學(xué)中，學(xué)生可以從各個不同的角度進行演奏的查看，幾乎與現(xiàn)場教學(xué)的效果是一樣的。其它如古典音樂、聲樂等在應(yīng)用過程中對于教學(xué)效果也有著同樣的優(yōu)勢。

交互模型功能是學(xué)習(xí)與資源共享的主要功能模塊。該功能需要提供Unity 3D默認(rèn)插件，通過自行編碼來進行實現(xiàn)。通過鼠標(biāo)移動距離，從而來計算旋轉(zhuǎn)角度范圍，并通過Clamp Angle工具控制視角，完成攝影角度計算。然后根據(jù)攝影機與物體的相對距離，計算攝像機的相對坐標(biāo)，并賦值，進而完成整個攝影機位置與角度參數(shù)的設(shè)定，保證視角交互的有效性。另一方面，需要對系統(tǒng)模型與UI界面需要進一步展示，但由于篇幅所限，在此不再另做論述。

通過以上虛擬現(xiàn)實技術(shù)的嘗試，我們嘗試使音樂藝術(shù)教學(xué)邁入新的模式，雖然面臨著音樂教學(xué)交互的實現(xiàn)、音樂教學(xué)內(nèi)容的搭建等諸多困難，但我們相信假以時日，虛擬現(xiàn)實技術(shù)一定能夠改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)的氛圍，優(yōu)化教學(xué)資源的分配和應(yīng)用，提高教學(xué)質(zhì)量。

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Practical Research on Virtual Reality Technology Assisting Music Art Teaching

ZHANG Zhi-min

（Jiangsu Vocational College of Tourism，Yangzhou Jiangsu? 225000）

Abstract：With the development of science， technology and economy， people gradually abandon old learning concepts， thus bringing new challenges to the traditional education industry. Among them， music art teaching needs to find new directions， strengthen the atmosphere of students'independent learning， optimize the allocation and application of teaching resources， in order to improve the quality of teaching. Based on this， this paper puts forward a new teaching mode by using virtual reality technology to assist music teaching.

Key words：virtual reality technology;art teaching;virtual experience