VR技術在青少年網(wǎng)絡文明動漫開發(fā)中的運用

蔡權(quán)

關鍵詞： 虛擬現(xiàn)實; 人機交互; 網(wǎng)絡建設; 網(wǎng)絡文明; 動漫; 3D MAX

中圖分類號： TN915?34; TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 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)娛樂和社交行業(yè)的快速發(fā)展，青少年網(wǎng)絡日常生活的時間不斷增加，其相關網(wǎng)絡文明建設的重要性逐漸顯現(xiàn)。研究分析得出，適當?shù)慕】到逃侄文軌蛴行Э朔嗌倌陚€人主義心理的問題，有利于解決青少年網(wǎng)絡生活中的“不文明”現(xiàn)象，如在線心理輔導、游戲輔助教育等[1]。

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）作為一種最新的學科交叉綜合應用技術，能夠通過計算機生成逼真的三維虛擬場景，使得體驗人員得到身臨其境的感受。VR技術采用人類最直接的表達形式進行界面交互，實現(xiàn)虛擬對象的靈活控制[2?3]。文獻[4]將VR視為一項前瞻性的教育輔助計算機技術，探討VR在教育領域中潛在的優(yōu)勢與面臨的挑戰(zhàn)，為其進一步的實證性研究做出了理論分析。文獻[5]則從技術角度對虛擬現(xiàn)實與教育裝備的融合及深度應用進行探討。雖然VR技術和教育行業(yè)的結(jié)合研究已經(jīng)成為近期研究的熱點，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)絡文明教育的實際需求角度出發(fā)，給出VR技術在相關動漫開發(fā)中的實際運用方法，包括虛擬現(xiàn)實動漫的特征選取、VRP和3D MAX虛擬現(xiàn)實設計平臺的構(gòu)建、VR動漫系統(tǒng)的設汁流程。通過運用給出的VR技術方法，有利于將青少年網(wǎng)絡文明教育建設從被動監(jiān)督變?yōu)橹鲃訁⑴c，以青少年身臨其境的體驗方式積極拓展心理健康教育的手段和方法。為VR技術在教育行業(yè)的應用提供了一定的技術參考價值。

1 ?動漫開發(fā)需求和特性分析

1.1 ?需求分析

如今青少年能夠通過4G，WiFi和因特網(wǎng)隨時隨地實現(xiàn)網(wǎng)上聊天和游戲，iPad、手機等移動設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)絡的時間在日常生活中的占比越來越大[5]。但是現(xiàn)實社會中的各個因素均會直接或間接地在網(wǎng)絡環(huán)境上產(chǎn)生各種映射，并快速通過網(wǎng)絡傳播和影響上網(wǎng)人員的心理和思維，最終可能會以各種形式直接作用于現(xiàn)實社會中，從而對社會健康引起不良后果。

基于VR的青少年網(wǎng)絡文明動漫系統(tǒng)需要為青少年用戶提供一個可以遠程訪問的三維虛擬空間，并能夠控制動漫人物進行觀察和訪問，從而對教育案例、心理輔導服務和各種相關道具進行直接體驗，獲得身臨其境的感受。基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬世界能夠擴展教育的范圍和手段，通過數(shù)字化和虛擬化以推進加強青少年文明教育的發(fā)展。針對青少年網(wǎng)絡文明動漫開發(fā)的現(xiàn)實狀態(tài)，對其系統(tǒng)需求從兩個層面進行分析，包括現(xiàn)實需求和功能需求。

1） 現(xiàn)實需求

首先要從日常生活視角對青少年網(wǎng)絡文明教育進行突破，引導青少年轉(zhuǎn)向選擇符合健康網(wǎng)絡文明準則的日常生活習慣和模式。這就需要VR技術創(chuàng)新性地將教育實踐從平面模式轉(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體驗日常生活實踐。弱勢青少年多采用抵抗戰(zhàn)術來面對教育輔導，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，通過模擬真實的生活環(huán)境，在網(wǎng)絡環(huán)境下利用VR技術中自然的“人?機?人”交流方式，可以讓青少年在教育后更加快速地適應真實社會生活，從傳統(tǒng)的言傳式教育變?yōu)轶w驗式教育。同時，基于VR的青少年網(wǎng)絡文明動漫系統(tǒng)可以大大較少輔導員和教師的工作量，提高學校學生管理的工作效率。

2） 功能需求

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

在管理員輸入正確的用戶名和密碼后，登錄導入場景模塊的界面，然后通過選擇對話框選擇待導入的場景文件。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提示操作說明信息，并具備提供案例介紹的功能。

1.2 ?特性分析

由于虛擬現(xiàn)實動漫的設計涉及多門學科的交叉綜合，因此設計符合3D動漫仿真效果的虛擬3D立體環(huán)境需要滿足一定的特性要求[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、人物角色和實物模型的設計均要圍繞以上4點特性進行開展。

2 ?虛擬現(xiàn)實動漫設計平臺

2.1 ?3D MAX仿真建模平臺

本文采用Discreet公司開發(fā)的3D MAX仿真建模平臺對青少年網(wǎng)絡文明動漫進行VR場景開發(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、復合物體建模、NURBS建模。通過Vray功能模塊可以對燈光、天氣、材質(zhì)貼圖等進行處理。

2.2 ?VRP虛擬交互平臺

虛擬現(xiàn)實交互平臺采用中視典數(shù)字公司開發(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)絡文明動漫VR系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

3.1 ?系統(tǒng)硬件

本文青少年網(wǎng)絡文明動漫VR系統(tǒng)開發(fā)的硬件平臺為：CPU 2.8 GHz Intel 酷睿i5 8400，內(nèi)存4 GB，硬盤300 GB，顯示器為27寸;顯卡為Ge Force GTX1080TI，DRAM為6 GB;攝像設備為尼康D850，235.9萬像素。

3.2 ?虛擬動漫開發(fā)的具體實現(xiàn)

本文開發(fā)VR青少年文明動漫的具體流程如圖6所示。首先根據(jù)現(xiàn)實世界進行相關模型設計，然后對模型所需的動漫造型、材質(zhì)貼圖、燈光和紋理進行設計和處理。通過人機交互控制模型，讓用戶控制和體驗虛擬場景，并對感受做出反饋以便進行修改完善。

如圖6所示，在模型設計完成后需要進行動漫設計、材質(zhì)貼圖、燈光處理等任務，這就需要使用VRP編輯器，該部分的設計內(nèi)容和流程如圖7所示。

角色漫游行走控制是網(wǎng)絡文明動漫VR系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，為了真實模擬現(xiàn)實生活中人類的行走姿態(tài)和習慣，采用Java Script代碼對動漫角色的行走行為進行編輯，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)測試結(jié)果顯示，青少年網(wǎng)絡文明動漫VR系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，人機交互流暢，人物角色在場景中的漫游行為較穩(wěn)定，為實現(xiàn)青少年網(wǎng)絡文明教育工作提供了有力的技術支持。

4 ?結(jié) ?語

本文提出VR技術在青少年網(wǎng)絡文明動漫開發(fā)中的實際運用方法，包括虛擬現(xiàn)實動漫的特性選取， VRP和3D MAX虛擬現(xiàn)實設計平臺的構(gòu)建、VR動漫系統(tǒng)的軟硬件平臺和程序設汁流程。最終的系統(tǒng)測試結(jié)果顯示，青少年網(wǎng)絡文明動漫VR系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，人機交互流暢。通過運用設計的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技術在教育行業(yè)的應用提供了一定的技術參考價值。

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