基于虛擬現實技術的網絡課件寫作系統24-全文預覽

　　

【正文】 投影等三個問題，而在基于圖像的實時動態顯示中，當需要由已知圖像產生其它圖像時，同樣需要解決以上三個問題，也就是如何確定在不同的已知圖像中同一物體的對應點，并找到它在所求圖像中的位置，如何求出該點應有的光亮度值以及如何在所求圖像中正確反映出物體之間的前后關系。其缺點也是顯然的，即場景本身必須是靜態的，而且在漫游時，觀察點及觀察方向受到了嚴格的限制，這是因為不可能做到對于任意的觀察點都拍攝一組圖像存放在計算機中。用戶從存儲介質中調出全景圖即可形成對三維復雜場景的漫游。在建造QuickTime VR的三維場景時，選定某一觀察點設置攝像機。設屏幕分辨率為10001000=100萬個象素，那么，每個面片平均只占據3個象素。但是，它也有兩個缺點：一是復雜模型的造型過程比較繁瑣、工作量大；二是每一個觀察點或觀察方向都需要進行復雜模型或場景的繪制計算?；趲缀文Ｐ偷膶崟r建模與動態顯示是計算機圖形學中的傳統方法。2）QuickTime VR的基本特征縱觀QuickTime VR技術，它有四個基本特征：從三維造型的原理上看，它是一種基于圖像的三維建模與動態顯示技術；從功能特點上看，它有視線切換、 推拉鏡頭、超媒體鏈接三個基本功能；從性能上看，它不需要昂貴的硬件設備就可以產生相當程度的VR體驗。場景（Scenes）：QuickTime VR的場景指的是把一個或多個全景圖象或對象電影通過熱點這種手段連接后的全景圖象和對象電影的有序集合體。它可以理解為以節點為中心的具有一定高度的圓柱形的平面，平面外部的景物投影在這個平面上，即為全景圖象。這就是QuickTime VR工作的基本原理。我們可以這樣來理解QuickTime VR，假定我們在一室空間進行觀擦，室內空間一般有六個表面，如果我們獲取了這六個表面的許多不同距離，不同方位的實景照片并將他們按照相互的關系有機連接 起來就可以在視覺上形成這個房間整個空間的整體認識，這就是全景概念。概括地講是一種基于靜態圖象處理的，在微機平臺上能夠實現的初級虛擬現實技術。蘋果定義的內嵌組件類型包括圖象壓縮器、媒體處理器和各種各樣的工具。它也提供了使任何可以運行QuickTime的機器上的壓縮PICT文件都可以自解壓的功能。存儲640*。例如，一段包含視頻信息的影片可以包括視頻數據和伴隨視頻數據的音頻數據。2）QuickTime的結構QuickTime包括影片工具箱、圖象壓縮兩個管理器，加上內嵌的一套組件。而動畫圖象通過確定出現在不同位置的圖象來描述幀。影片中的每個軌道都由時間偏移和持續的時間組成，這些屬性決定了每道開始的時間和長度。每秒中度過的時間單位的數量量化了時間尺度。④ 時間管理時間管理是QuickTime影片實現過程中重要的一部分，有時也是比較復雜的一部分。應用程序使用組件是通過調用系統級的組件管理器。因此應用程序和不同技術的實現和管理細節隔離開來。③ 組件QuickTime支持組件使應用程序不需要知道QuickTime用什么技術和設備來工作的。軌道不包含影片數據，它僅僅包含這些數據的索引，而真正的數據內容則存在于其它地方。② 媒體結構傳統的視頻由連續的數據流組成。新創建的QuickTime原子就象樹的根。除了處理視頻數據以外，動畫圖象，矢量圖，多音軌，MIDI音樂，三維立體，虛擬現實全景和虛擬現實的物體，當然還包括文本。國防科技大學研究的超文本視頻系統，可實現不同實景之間的切換，在觀察實景時，可實現導航式瀏覽。同時，該軟件還為電影中的每個場景配有一張導航圖，在導航圖中，觀眾可以看到自己在場景中位置，以免迷失在這個虛擬空間中。其全景圖象被分為只有4象素寬的塊，不壓縮存儲為Striped DIB文件，顯示時調人相應的數據塊即可。它能模擬人在空間的行，向四方觀望，還加人了聲音的效果。1994年6月，Apple公司開始推出全景視頻產品QuickTime VR，第一次使人們領略了具有照片質量的虛擬現實環境。同時，提供了一張鳥瞰圖作為導航圖，用來標志用戶地點，提示關鍵場所和出局信息。三、國內、外在該領域的研究成果概述1．國外情況利用實景建立虛擬環境，這個想法在70年代就產生了。第四，QuickTime VR在軟件的支持下，支持網絡功能。而本系統使用的QuickTime VR電影的生成模式為拍攝224。這次研究我們使用基于靜態圖像的虛擬現實技術（QuickTime VR）來開發一種網絡課件的寫作系統。目前國內外實現虛擬現實的理論方法仍然集中在硬件和配套軟件的研究上，系統需要采用專用設備如：頭盔式顯示器、數據手套、高分辨率圖形工作站等。虛擬現實技術應用于教育的另一個典型例子是在化學教育中的應用。例如，在美國達特茅斯醫學院開發的“交互式多媒體虛擬現實系統”，可使醫務工作者體驗并學習如何對各種戰地醫療的實際情況作反應。在體育課上，學生可以進入仿真環境，去親自實踐一位NBA冠軍隊員蘭球場上的表演。在教學時，我們要盡量創建一種較真實“情景”，鼓勵學生在其中自由地學習和探索，以促進學生進行意義的建構。認知靈活性理論（Cognitive Flexibility Theory，CFT）提出：復雜的知識通過在新的實例情景中的靈活應用，可以學習的更好。在此環境中學生可以利用各種工具和信息資源來達到自己的學習目標。該項目是由美國國防部推動的一項標準，目的是使各種不同的仿真器可以在巨型網絡上互聯，它是美國國防高級研究計劃局1980年提出的SIMNET計劃的產物。3) 增強現實性的虛擬現實增強現實性的虛擬現實不僅是利用虛擬現實技術來模擬現實世界、仿真現實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環境的感受，也就是增強現實中無法感知或不方便感知感受。這是目前沉浸度最高的一種虛擬現實系統。2) 投入的虛擬現實高級虛擬現實系統提供完全投入的功能，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。VRML（虛擬現實造型語言）：它是一種在Internet網上應用極具前景的技術，它采用描述性的文本語言描述基本的三維物體的造型，通過一定的控制，將這些基本的三維造型組合成虛擬場景，當瀏覽器瀏覽這些文本描述信息時，在本地進行解釋執行，生成虛擬的三維場景。這些外部設備包括鼠標，追蹤球，力矩球等。在實際應用中，不同虛擬現實系統設計的側重點和所受約束各不相同。主觀參與時，參與者是整個經歷的中心，一切圍繞參與者進行；客觀參與時參與者則可以在虛擬環境中看到他自己與其它物體的交互。這些手段使得參與者能夠對虛擬環境進行實時的操縱，能從虛擬環境中得到反饋信息，也能便系統了解參與者的關鍵部位的位置、狀態、變形等各種系統需要知道的數據。理想的虛擬環境應達到用戶難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。虛擬現實系統就是要利用各種先進的硬件技術及軟件工具，設計出合理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀察和操縱系統生成的虛擬世界。目前，與虛擬現實相關的內容已經擴大到了與之相關的許多方面，像“人工現實（Artificial Reality）”、“遙現”（Telepresence）、“虛擬環境”（Virtual Environment）、“賽伯空間”（Cyberspace）等，都可以認為是虛擬現實的不同術語或形式。ALE給學生一個提供一個明確的任務，創造一種情景讓學生來完成這個任務，在此期間提供指導以幫助學生獲得成功。2）認知靈活性理論認知靈活性理論（Cognitive Flexibility Theory，CFT）提出：復雜的知識通過在新的實例情景中的靈活應用，可以學習的更好。某一節的課文內容顯然是當前所要學習的知識，但是一節課總是由若干知識點組成的，而各個知識點的重要性是不相同的：有的屬于基本概念、基本原理(是教學目標要求必須“掌握”的內容)；有的則屬于一般的事實性知識或當前學習階段只需要知道還無需掌握的知識(對這類知識教學目標只要求“了解”)。在學習過程中強調對知識的意義建構，這一點無疑是正確的。⑹ 強調學習過程的最終目的是完成意義建構(而非完成教學目標)[1]在傳統教學設計中，教學目標是高于一切的，它既是教學過程的出發點，又是教學過程的歸宿。例如在傳統教學設計中，對媒體的呈現要根據學生的認知心理和年齡特征作精心的設計。這是因為，教學意味著更多的控制與支配，而學習則意味著更多的主動與自由。在此環境中學生可以利用各種工具和信息資源(如文字材料、書籍、音像資料、CAI與多媒體課件以及Internet上的信息等)來達到自己的學習目標。學生們在教師的組織和引導下一起討論和交流，共同建立起學習群體并成為其中的一員?？傊?，通過“同化”與“順應”才能達到對新知識意義的建構。它有利于教師主導作用的發揮，有利于按教學目標的要求來組織教學。這就意味著教師應當在教學過程中采用全新的教學模式(徹底摒棄以教師為中心、強調知識傳授、把學生當作知識灌輸對象的傳統教學模式)、全新的教學方法和全新的教學設計思想。知識獲取包括讓寫作者提供內容知識然后以幀的形式存放在知識庫中，產生問題并存儲于問題庫中，確定媒體表現形式并將相應媒體形式存于資源庫中。IMCAS（Internet Multimedia Courseware Authoring system ）是美國猶他洲（Utah）洲立大學研制的一個寫作平臺，它與上述寫作平臺的明顯不同就是，它運用Java語言進行設計，運行與Internet 的Web服務器和客戶機上。WWW技術的主要組成部分之一就是HTML語言（HyperText Markup Language），它實現了WWW上信息的超文本聯接。第一代教學軟件（課件）是事先由教學設計確定的有固定程序的、定型情節的、模式化的、封閉的、整體的，不適應于千變萬化的現實課堂教學。它支持寫作語言，提供了比較齊全的語句。它具有很強的文字、圖形編輯功能，支持豐富的媒體播放方式和動態特技效果，能實現靈活的交互方式，能以層次結構組織信息并支持超文本鏈接。這類多媒體寫作工具是目前使用的最為廣泛的，它們大體可以分為四個主要的類別：基于頁面（框面、卡片、幀）的，基于流程線（圖標）的，基于時序的和基于腳本的。前者依據某種教學策略提供樣板結構，寫作者根據系統提示填入適當的信息，系統自動形成可使用的課件，如天津大學開發的CACAS中文有聲課件寫作系統。2．當前的課件寫作系統概述1）交互式可視化多媒體集成環境CAI課件最初是用通用程序設計語言直接編寫的，這些語言有Visual Basic、Delphi、Visual C++等。4) 評價的及時性：在傳統的遠距離教育中，對學生進行評價是件非常困難的事，要耗費大量的人力和物力，而學習過程中的形成性評價是提高學習效率的有效途徑。利用Internet來進行遠程教學，與傳統遠距離教育模式相比，有如下優勢：1) 極大的增強了教師和學生、學生和學生之間的交互性、打破了教師和學生、學生和學生之間的相對孤立狀態?；贗nternet的遠距離教育是最近在Internet網上高速發展的一個領域。由于傳統遠距離教育模式的諸多局限性，從而造成教學效率低下，學員的學習積極性不高。抓住了這個機會，就有可能將我們的教育事業推向一個新的高度；否則，將會使得我們與先進的教育思想的差距進一步拉大。世界信息化的進程給人類社會的再一次騰飛帶來了新的機遇，由于Internet本身就是在教育科技領域內首先發展起來的，它反過來當然對教育系統也會產生巨大的影響。信息時代的特征之一就是計算機技術的廣泛應用。根據教學設計的理論將虛擬現實技術有機地融入到教學軟件的設計中，可以創建真實的情景學習環境，具有巨大的應用潛力?；谔摂M現實技術的網絡課件寫作系統姚顧波北京師范大學現代教育技術研究所導師：何克抗教授論文展示　[摘 要] QuickTime VR是QuickTime Virtual Reality 的簡稱。Internet 作為一條連接世界的信息高速公路，具有其他任何媒體不可比擬的資源優勢。從數千年前烽火臺上的狼煙傳遞信息到秦皇朝的快馬驛路；從百年前出現的有線電報到今天四通八達的電話傳真；到20世紀的最后十年內，人類已經大踏步地跨進了以計算機網絡技術為依托的時代，我們把它稱為信息時代。國際互連網絡棗Internet就是計算機網絡發展的最新高度。這種方式的教育給人類帶來了一個極好的機會，那就是，以現代信息計算機互連網絡的技術向教育界銳意改革的人們提供了一個從傳統應試教育模式向現代的、更合理、更全面、更有效的教育模式轉化的途徑。在通過郵政系統實現的遠距離教育中，可以實現一些交互性，但時間長，手續繁瑣，費時費力，而在電視廣播中，學生則處于無可選擇的被動接收之中。利用Internet作為遠距離教育的新型手段，為我們解決傳統遠距離教育模式中存在的問題帶來了希望。利用Internet，可以在諸多學校之間共享優秀的教師資源，實現優勢互補，縮短由于地區經濟發展的先后而引起的教育水平的差異。3) 學習信息的廣泛性：網絡同多媒體技術、虛擬現實技術相結合，可實現虛擬圖書館、虛擬實驗室、虛擬課堂等；可為學生提供多層次、全方位的學習資源，可引導學生由被動式學習向主動式學習轉變。它必將在我國和世界范圍內的遠距離教育領域起越來越重要的影。寫作系統是個非編程的課件生成系統，通常分為兩類，樣板型寫作系統和集成型寫作系統。此外，它們還支持寫作語言，為課件寫作者更加精確、靈活地控制課件的運行方式提供了條件。①方正奧思方正奧思是由北京大學計算機研究所開發的一個可視化的交互式多媒體集成環境。除具備常見的多媒體寫作工具的基本功能外，它還提供多種做練習的方式、判題、評分、記分及反饋處理的方法，具有豐富的數學處理能力，包括表達式自動