虛擬現(xiàn)實技術在英語教學課件設計中的應用

田 楊,董 娜,申艷星,曲倩倩,史文君

（西北農(nóng)林科技大學外語系,咸陽,712100）

0 引言

隨著時代的發(fā)展，網(wǎng)絡技術、多媒體技術、計算機仿真技術以及3D技術在課件中的應用已經(jīng)不能滿足人們?nèi)S空間的需求，人們希望在課件中出現(xiàn)一個交互的、動態(tài)的、三維的、逼真的教學場景，這就是虛擬現(xiàn)實技術。本文討論了虛擬現(xiàn)實技術的在教學課件設計中的應用，旨在為虛擬技術的在教育中的應用提供理論基礎。

1 虛擬現(xiàn)實技術簡介

虛擬現(xiàn)實技術是上世紀90年代初初步崛起的一種實用高新技術，虛擬現(xiàn)實簡稱為VR，它是由電腦的軟件和硬件模擬生成的一個虛擬世界，并且這個虛擬世界是一個三度空間，可以對聽覺、視覺、觸覺等進行模擬，可以展現(xiàn)和再現(xiàn)、模擬現(xiàn)實世界存在的或者是不存在的、功能上的、物理上的事物以及環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術集成了多種技術的最新發(fā)展結(jié)果，這些技術包括計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡并行處理等技術，它是由計算機技術輔助生成的一種高技術模擬系統(tǒng)，具有多感知性、浸沒感、交互性和構(gòu)想性等特性。

到目前為止，虛擬現(xiàn)實技術應用領域越來越廣泛，這些領域包括訓練、仿真、教學、遙控操作、娛樂、摸擬預測等，發(fā)展前景十分廣闊。虛擬環(huán)境的實現(xiàn)要依托三維工具，目前優(yōu)秀的三維制作工具有很多，它們?yōu)樘摂M現(xiàn)實技術提供貼圖控制、紋理貼圖、全景圖生成、各種空間扭曲和變形等技術的支持。

2 虛擬現(xiàn)實的結(jié)構(gòu)和關鍵技術

2.1 虛擬現(xiàn)實的結(jié)構(gòu)

虛擬現(xiàn)實技術具有交互性的特點，采用該技術可以形成虛擬環(huán)境，進行人機交互，使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺，這是虛擬現(xiàn)實技術人機交互的優(yōu)勢所在。用戶通過界面和虛擬現(xiàn)實中的對象進行交互，并且獲得與交互對象的視覺、聽覺等。界面系統(tǒng)包括大屏幕顯示、頭盔顯示、三維聲音發(fā)生器、語言的轉(zhuǎn)入和輸出、觸角反饋裝置等，虛擬現(xiàn)實的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)由硬件、軟件兩部分構(gòu)成。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。軟件系統(tǒng)包括仿真管理器、應用軟件、虛擬世界數(shù)據(jù)庫等。由圖1可知，虛擬現(xiàn)實的硬件系統(tǒng)包括三維位置傳感器、頭盔跟蹤與顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維聲音發(fā)生器、力反饋裝置，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入輸出設備有三維音響輸出裝置、頭盔顯示器、力反饋、定臣裝置、觸覺反饋等，其硬件系統(tǒng)的核心是高性能的計算機。

2.2 虛擬現(xiàn)實的關鍵技術

虛擬現(xiàn)實綜合了多種技術，其關鍵技術為：系統(tǒng)集成技術（語音識別與合成技術、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術等）；高精度快速的三維跟蹤技術；動態(tài)環(huán)境建模技術（非接觸式視覺建模技術、實際環(huán)境三維數(shù)據(jù)獲取方法等）；限時實時三維動畫技術；立體顯示和傳感技術（數(shù)據(jù)手套、頭盔式三維立體顯示器、力覺和觸覺傳感器技術的研究）。

3 基于虛擬現(xiàn)實技術課件的設計制作

3.1 虛擬現(xiàn)實課件的制作流程

目前，虛擬現(xiàn)實技術在課件制作中的應用也很廣泛，通過這項技術制作的課件，其教學效果較好，提高學生的學習效率。采用該項技術制作課件，其步驟簡單可分為三步：第一，使用三維建模軟件3DMAX、AUTO-CAD、MAYA、RHINO等專業(yè)軟件構(gòu)建好模型；第二，將構(gòu)建好的模型導入到虛擬現(xiàn)實引擎中，然后設定骨骼、架設攝像機和燈光、設定動作、賦予材質(zhì)等，完成虛擬現(xiàn)實模塊的制作；第三，使用VRML、OpenGL、Cult3D等軟件進行的編寫，生成課件所需要的格式。這樣就完成了基于虛擬現(xiàn)實技術的多媒體課件的制作，其課件的制作流程如圖2所示。

圖2 虛擬現(xiàn)實課件的技術實現(xiàn)

3.2 基于虛擬現(xiàn)實的課件開發(fā)技術

到目前為止，基于虛擬現(xiàn)實的課件開發(fā)技術主要有五種，分別為基于Open GL和VC++技術、VRML技術、現(xiàn)有造型軟件和虛擬交互控制軟件的結(jié)合、Flash技術、通過Solid Works軟件的三維造型裝配功能。

第一種， 基于Open GL和VC++技術。Open GL即Open Graphics Library是一個三維圖形軟件的接口，性能十分卓越，通過它用戶創(chuàng)建出的三維圖形質(zhì)量高。OpenGL還有七大功能包括變換、建模、光照與材質(zhì)設置、顏色模式設置、紋理映射、圖像增強、雙緩存動畫位圖顯示。它為開發(fā)虛擬環(huán)境提供了有力支持。VC++是一種可視化的集成開發(fā)環(huán)境，它運行于Windows上，是Windows系統(tǒng)平臺編程的最佳選擇。

第二種，VRML技術。VRML即Virtual Reality Modeling Language，它是虛擬現(xiàn)實造型語言，是HTML的3D模擬，是互聯(lián)網(wǎng)上描述3D圖形的標準格式。通過VRML創(chuàng)建的虛擬現(xiàn)實世界十分逼真。

第三種，成熟的造型軟件如3D MAX和虛擬交互控制軟件如Cult3d的使用試驗。這種方法是先用專業(yè)的建模軟件如3D MAX等來建模，然后通過虛擬交互控制軟件Cult3d或WEB3D等制作可交互的場景，最后進行合成。

第四種，它的交互是通過Flash平臺運用一些的編程實現(xiàn)的，采用事件機制虛擬設備實體的屬性判斷、獲取以及設置采用事件機制，虛擬現(xiàn)實模擬的實現(xiàn)，是通過為操作動作按鈕設計不同的事件沖突和全局變量響應鼠標事件。

第五種，它是通過Solid Works軟件的三維造型和裝配功能，構(gòu)建模型，將它另存為eDrawings格式，對選項“確定可測量此e-Drawings文件”進行激活，這樣就可以在任何一臺裝有Windows系統(tǒng)的PC機上面，自由地旋轉(zhuǎn)、播放、放大三維動畫效果等。

4 虛擬現(xiàn)實技術在英語教學課件設計中的應用

由于英語的學習比較枯燥，知識點多而亂，學生的學習興趣不高。以虛擬現(xiàn)實軟件Cult3D為例講述制作三維英語教學課件的過程。首先使用三維制作軟件3ds Max，制作需要演示的如英語對話的場景模型；完成英語情景對話模型制作完成之后，就可以輸出為虛擬現(xiàn)實軟件的可編輯文件。在安裝了Cult3D輸出插件以后，3ds Max可輸出一種*.C3D的文件，Cult3D可以打開這種文件并對其進行編輯，加入各種交互功能，如用鼠標環(huán)游場景、點擊物體產(chǎn)生動畫的功能、交互改變產(chǎn)品顏色的功能等。交互功能設置完成后，Cult3D輸出的文件為一種*.CO的文件，系統(tǒng)安裝Cult3D Axtive控件后，這種文件就可以以控件的形式，被其他的應用軟件加載使用，比如常用的制作課件軟件Dreamverwe、Powerpoint等，嵌入到相應的文件中就可以使用，然后在上課的時候，可以通過相應的軟件來展示文件中設置對象的三維效果?；谔摂M現(xiàn)實技術制作的英語教學課件，學生如同置身于一個由語音、文字、音像所組成的三維空間中，可以從語句、詞匯、語篇進行相對直觀地教學，吸引學生的注意力，大量的直觀、動態(tài)、有聲的英語語課件可以直接將語言符號和相應的場景信息傳遞給學生，使學習內(nèi)容更加的豐富具體，突破英語知識的難點，加深學生理解。

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