基于虚拟现实技术的多媒体教学系统的设计与实现

田灿

摘要：随着现代教育技术的蓬勃发展和虚拟现实技术水平的提高，多媒体教学系统的设计成为了实现教育信息化的基础。近些年飞速发展的虚拟现实技术，以其独有的特色成为现代教育技术中一项重要教学模式。充分运用虚拟现实技术不仅有利于激发学生的专业兴趣，促进学生高效自主地学习，还有利于建立探索型、资源型、协作型学习模式，为完善多媒体教学系统改革提供重要的保障。

关键字：虚拟现实技术；多媒体教学系统；设计与实现

1虚拟现实的概念

虚拟现实技术结合了计算机技术、多媒体技术、图像技术、仿真技术以及多种电子技术，从而形成的一种计算机领域的新技术。虚拟现实技术是一种能够建立并让人体验虚拟世界的计算机仿真系统，其构建的虚拟世界具有极强的仿真效果。虚拟现实技术是一个十分具有挑战性的交互技术，目前在科学研究领域的运用逐渐广泛。当前，在军事、医学、影视等领域中，虚拟现实技术逐渐成为了一个重要技术，并且虚拟现实技术在教育领域的发展逐渐深入。虚拟现实技术主要由虚物实化、实物虚化、计算机处理高性能技术三个方面组成。其中，实物虚化指的就是通过现实世界来映射出一个多维的信息化空间。在虚拟现实技术中，关键的技术主要包括模型构建、声音定位、视觉与空间跟踪等等。这些关键技术的运用，能够使虚拟现实技术所构成的虚拟世界更加具有真实性，使得用户能够对虚拟环境进行操作和检测。

2虚拟现实技术特征

虚拟现实技术凭借其独有的特征，在教育领域获得了较大的发展。其中，虚拟现实技术的主要特征包括：其一，虚拟现实技术具有沉浸性。该技术通过运用计算机来构建出一个虚拟环境，让用户能够参与到这种虚拟环境之中，并获得与真实世界一样的各类感觉和感知，为用户营造出了一种身临其境之感。其二，虚拟现实技术有着较强的交互性。在计算机为用户构建的虚拟环境之中用户能够自己来操控虚拟的物体，并且在虚拟物体上获得一定反馈。其三，虚拟现实技术具有较强的想象力，为用户提供了一定的想象空间。虚拟现实技术不仅能够运用构建虚拟环境来模拟一个现实的世界，还能够运用相关技术来模拟出一个不存在的环境。其四，虚拟现实技术具有多感知性。通常来看，计算机能够让用户获得视觉、听觉这两种感觉，但是虚拟现实技术不仅能够让用户获得视觉和听觉，还能够给用户提供触觉甚至是味觉等感觉，因此实现了多重感知性。

虚拟现实是一门集合了人和信息的科学。虚拟现实技术的核心是由三维交互式计算机所生成的一个环境。这些计算机生成的环境可以是真实存在的，也可以是想象出的模拟世界的模型，其主要的目的是通过人工合成，来表示其中的一些信息。随着虚拟现实技术的出现，一些复杂或是抽象系统的概念可以通过将其系统内部的各个子部件，以某种方式来进行表示，让其拥有确切的含义从而形成了一个较为完整的概念。

3虚拟教学的重要性

在虚拟教学的研究中，教师可以利用虚拟现实技术，且应用仿真模拟等新型的教学方式来进行教学，教学媒体十分逼近客观事实，并且在教学的过程中能够得到广泛的运用，通过运用虚拟现实技术能够让学生观察到事物的现象和本质所在，同时了解事物运动的规律，以及事物时间的联系与作用。基于虚拟现实技术的教学活动，能够促进学生各个感官作用的发挥，让学生能够更加具体和完整的接收到学习资源和信息，从而更加深入的了解和掌握相关知识，从而更好的掌握专业技能。因此，在虚拟现实技术的逐步发展之下，虚拟教学成为了教育领域中一个巨大的有利转变与改革。

虚拟教学是教育技术实现高度现代化发展的具体反映，虚拟教学是在信息化社会环境下，人们利用技术优势所创造出的一种高水平且高效益、能够体现出个性化的教学模式和手段。在传统的教学模式中，需要依靠教师的语言、文字和神情等单一的手段来影响学生个人的情感，帮助学生掌握知识。但是，随着科学技术的不断进步，这一传统的教学模式难以适应现代化社会的发展，由此，一种基于多媒体技术的新教学手段随之出现，并获得了广泛运用。虚拟教学是教育实现高度技术化的一个突出体现，虚拟教学能够促进学生的知识结构、认知结构、情感结构的不断完善发展，同时也能够推动学生身心结构的调整，因此可以说虚拟教学对于教育领域的发展具有不可替代的重要意义。

4基于虚拟现实技术的多媒体教学系统设计策略

4.13DSMAX建模技术制作虚拟场景

虚拟现实系统的一个重要的表现方案就是通过使用三维动画软件建立一个彻底虚拟的数字环境来要有效的模拟某一个教育的场景。而3DSMAX软件可以结束动画、建模、原料及环境效果等制作。其不仅建模效果非常强大，而且工作流形式也非常便捷，界面友好而且简单操作等特点使其成为虚拟现实技术中的主流软件，其实现的效果甚至能够以假乱真。

4.2全景相機拍摄制作720度全景视频及全景拼接技术

虚拟现实系统的另一个体现方案是运用全景相机拍照实景画面并拼合制作全景图以及全景视频，用户在网页或是虚拟现实载体上能够全景阅读到真实的画面。现在，世界市场上呈现了不少的全景拍照设备，Google公司、PanoPro公司以及3DVista公司均推出了自己的一次成像设备，能够在0.1秒捕获360度的景物，而后来诞生的GoPro公司推出的全景VR相机则能够720度无死角全景拍照周围景物。本文运用GoPro六头全景相机同步拍照六段视频画面，选用GPU拼接技术，运用商用拼接软件KolorAutopanoVideoPro完成模板，GPU高速处理图画最高能够处理到8K，可兼容暴风影音等多种渠道，完美支持各种常用头盔。

4.3交互影像系统软件Unity3D实现虚拟现实互动

作为一款能够实现跨平台开发的3D游戏引擎，Unity3D不仅具有综合编译以及资源导入的功能，而且其还有DX11图形动力和实时渲染等显著特点，从而使得其应用的范围逐渐的扩大到了工业、设计甚至军事等诸多的领域。通过Unity3D当做虚拟现实开发平台，能够有效的呈现VR虚拟现实系统全景。在该系统中，其使用了C#语言、DX11延时渲染框架技术以及Unity3D开发平台，通过与全景视频采集设备相结合对系统予以有效的开发，最终实现虚拟现实教学系统的展示以及互动。

4.4虚拟现实影像展示平台

现在虚拟现实技术展现的渠道具有高渲染性功能的PC机，能够经过VR播映软件以及网页进行有效的阅读。此外智能手机中的VR播映APP也是比较便宜的虚拟现实展现渠道。比较专业及主流的影像穿戴设备是虚拟现实头盔，以及配套的遥控手柄与手套。依据用户的需要以及沉浸方法的不同，可供用户能够选择不同的设备来进入虚拟的世界。其中最佳沉浸式体会的虚拟互动设备要数虚拟现实头盔。用户佩戴上虚拟现实头盔以后，在视觉上可以实现720度全方位观看虚拟现实场景，经过耳机、手套以及遥控器等设备的输入和输出，能够同步听觉、触觉等其他感知体系，使用户感同身受，并能够有效的对虚拟环境做出交互的动作指令。

总之，虚拟实际技术的多媒体教育体系开创了创造性思维的研究的大门。强烈的立体感、感同身受的体会以及虚拟互动的可操作演示性，虚拟实际技能已经成为非常实用以及便于学习的多媒体教育模式。学习者能够经过虚拟实际头盔或者网页亲自体会到非常逼真的教育环境，更能够随意调控视频播映的进展，随意放大或缩小以及任意角度的观察，关于常识的学习能够更为深化的研究，这些都是虚拟实际技能给现代教育带来的巨大优势。

参考文献：

[1]刍议VR虚拟现实技术[J].陈超良.电子技术与软件工程.2016（16）.

[2]虚拟现实技术在医学中的发展与应用研究[J].伍毅强.中国新通信.2016（12）.