基于VR技術(shù)的中藥炮制演示動(dòng)畫制作

張彩妍 劉冰慧 張桂霞

摘要：針對中藥炮制學(xué)的特點(diǎn)及目前中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題，以藥炮制學(xué)中潤法為例，采用現(xiàn)代三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，以真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作工藝、炮制技術(shù)及有關(guān)的理論做基礎(chǔ)，采用VR技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套互動(dòng)性強(qiáng)、真實(shí)感強(qiáng)、參與度高且具有高度沉浸感的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)提供一種新的途徑及思路。

關(guān)鍵詞：中藥炮制;三維動(dòng)畫;VR技術(shù)

1.中藥炮制演示三維動(dòng)畫制作的重要意義

1.1中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)是中藥炮制學(xué)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)

真實(shí)的炮制實(shí)驗(yàn)受季節(jié)、場地、時(shí)間、器材及樣品的許多條件限制，而存在大量問題。 其次，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目覆蓋率低，由于實(shí)驗(yàn)器材、樣品消耗大，一些重要的實(shí)驗(yàn)不能開展，只停留在理論的介紹上或是觀看錄制的視頻。 另外，由于設(shè)備老舊，一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)方法無法實(shí)現(xiàn)多樣化，而現(xiàn)在很多的中藥飲片生產(chǎn)過程都采用先進(jìn)的機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)。 這一定會(huì)導(dǎo)致中藥炮制實(shí)驗(yàn)教學(xué)與企業(yè)的生產(chǎn)脫節(jié)，培養(yǎng)的人才很難滿足企業(yè)的人才需求。

1.2VR技術(shù)在中藥炮制演示三維動(dòng)畫制作中的重要作用

VR技術(shù)是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立一個(gè)高度逼真的虛擬環(huán)境，讓參與者在虛擬環(huán)境中有身臨其境的沉浸體驗(yàn)。針對中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)及目前中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題，以中藥炮制學(xué)中潤法為例，可采用VR技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套真實(shí)感強(qiáng)、參與度高的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ，為中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)提供一種新的富有樂趣的教學(xué)途徑及思路。

2.基于現(xiàn)代三維動(dòng)畫的劇情設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以學(xué)徒為劇情，操作者登陸系統(tǒng)后，首先播放一個(gè)拜師學(xué)藝的引導(dǎo)三維動(dòng)畫，三維動(dòng)畫結(jié)束時(shí)，“師傅”傳授一本“秘籍”――《中藥潤法實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》給徒弟，基本游戲規(guī)則介紹完后畫面靜止下來，有兩個(gè)選擇按鈕。 點(diǎn)擊“學(xué)習(xí)秘籍”，將進(jìn)行潤法各實(shí)驗(yàn)的理論學(xué)習(xí)。 點(diǎn)擊“虛擬實(shí)驗(yàn)”，將出現(xiàn)一個(gè)虛擬的人物角色在場景中漫游。 選擇一個(gè)“師傅”角色進(jìn)行拜師，完成拜師后，“師傅”帶領(lǐng)徒兒進(jìn)行“練功”。 每個(gè)項(xiàng)目只有通過考核才能進(jìn)入下一關(guān)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，完成了所有項(xiàng)目考核后就可以出師當(dāng)師傅。

3.系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)為真實(shí)的再現(xiàn)中藥炮制中的潤法各實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為場景設(shè)計(jì)、工具設(shè)計(jì)、音效設(shè)計(jì)、行為設(shè)計(jì)、任務(wù)設(shè)計(jì)和示范設(shè)計(jì)等六大功能模塊。

場景設(shè)計(jì)主要是根據(jù)不同的潤法如淋洗潤、浸泡潤、河砂潤、露潮潤、蒸潤、烘烤軟法等設(shè)計(jì)出相應(yīng)的場景。

工具設(shè)計(jì)主要是針對不同的潤法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)工具，如噴頭、容器、蒸籠屜等工具。 每個(gè)工具都設(shè)計(jì)出相應(yīng)的交互效果，如開關(guān)、時(shí)間、潤藥參數(shù)設(shè)置等。

音效設(shè)計(jì)是虛擬實(shí)驗(yàn)中用到的各種聲音效果。

行為設(shè)計(jì)是虛擬實(shí)驗(yàn)中重要的交互元素，如角色的移動(dòng)行為及對角色的操作有效性的評判。

任務(wù)設(shè)計(jì)是操作者進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)后的任務(wù)安排、當(dāng)前進(jìn)度及完成情況的跟蹤與記錄。

示范設(shè)計(jì)是各種潤法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)過程，可以是三維動(dòng)畫演示也可以是教師的實(shí)驗(yàn)錄相。 系統(tǒng)架構(gòu)如

4.基于任務(wù)模型的流程設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)就是一個(gè)中藥潤法訓(xùn)練的大任務(wù)模型，在這個(gè)模型里主要包括藥材類、潤法類、結(jié)果檢測類等公共類。 第一次進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)分配一個(gè)任務(wù)卡，任務(wù)卡簡單介紹藥材情況、實(shí)驗(yàn)要求與目的，操作者進(jìn)入相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，接下來每一個(gè)操作都會(huì)被系統(tǒng)記錄與評判，并作為當(dāng)前任務(wù)完成情況的檢測依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)之前，操作者都要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的安全教育、實(shí)驗(yàn)儀器操作規(guī)范等考核，考核通過頒發(fā)虛擬證書，有了這個(gè)證書方能真正進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，并進(jìn)行場景、藥材、工具等選擇。

每一類實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)的器材、實(shí)驗(yàn)對象、實(shí)驗(yàn)輔料、操作流程及時(shí)間等都預(yù)先設(shè)置好對照參數(shù)，并設(shè)定一個(gè)誤差范圍，若實(shí)驗(yàn)操作者的某個(gè)或某些參數(shù)與對照參數(shù)相差不在合理的誤差范圍，則可判定本次的虛擬實(shí)驗(yàn)失敗，操作者就拿不到下一個(gè)任務(wù)書，不能進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作。 當(dāng)操作者成功完成所有任務(wù)，表示其掌握了所有潤法操作技能，即可“出師”。

拜師禮與練功

只有是初學(xué)者方可以拜師，在這個(gè)單元系統(tǒng)會(huì)展示各位師傅的特點(diǎn)及他的“獨(dú)門技藝”，不同的師傅有不同的教學(xué)理念與方法，這些特點(diǎn)主要是通過一段為每個(gè)師傅錄制的“試學(xué)視頻”來展示，學(xué)徒通過觀看視頻了解各位師傅，并最終選定師傅，之后系統(tǒng)會(huì)抽出相應(yīng)師傅的預(yù)先設(shè)置好的若干問題，由學(xué)徒做答，答對后即完成了“拜師禮”。在“練功”這個(gè)單元模塊中，師傅會(huì)根據(jù)徒弟當(dāng)前的進(jìn)展情況來安排合適的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，徒弟接到任務(wù)后，首先，是觀看與任務(wù)相關(guān)的師傅制作的教學(xué)視頻、三維動(dòng)畫、課件及相關(guān)文本材料，然后，進(jìn)行當(dāng)前技能的企業(yè)元素的學(xué)習(xí)，即通過觀看真實(shí)的企業(yè)相關(guān)工作崗位的操作視頻來進(jìn)行學(xué)習(xí)，最后徒弟進(jìn)入系統(tǒng)的虛擬操作環(huán)境，領(lǐng)取操作任務(wù)及說明，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作，根據(jù)徒弟的操作的準(zhǔn)確性、速度及所有任務(wù)的完成情況，師傅對其進(jìn)行等級的評定，分為三個(gè)等級，即 A 級學(xué)徒、B 級學(xué)徒、C 級學(xué)徒。

5. 結(jié)語

在中藥炮制學(xué)潤法虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用VR技術(shù)，基于現(xiàn)代三維動(dòng)畫的劇情設(shè)計(jì)，以中藥潤法為例，充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、視景重現(xiàn)技術(shù)、編程技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了有良好交互性的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，該環(huán)境具有高度的沉浸感，實(shí)驗(yàn)過程形象直觀，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有較強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]桂紅兵，張繼美，寧靜.基于現(xiàn)代學(xué)徒制的中藥潤法虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，43（03）：283-290.

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基金項(xiàng)目：2020年山東省高等學(xué)校省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目： 基于vr技術(shù)的中藥炮制創(chuàng)新性傳承方式研究（項(xiàng)目編號： S202013324006）。

作者簡介：

張彩妍，女， 2000年8月，山東威海人，本科，山東協(xié)和學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學(xué)生，主要研究方向?yàn)椋?數(shù)字媒體技術(shù)，動(dòng)畫藝術(shù)等。

劉冰慧，女，2001年1月，山東濟(jì)寧人，本科，山東協(xié)和學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學(xué)生，主要研究方向?yàn)椋簲?shù)字媒體技術(shù)，動(dòng)畫藝術(shù)等。

張桂霞，論文指導(dǎo)老師，山東濟(jì)南人，女，碩士，數(shù)字媒體技術(shù)方向。