基于虛擬現實技術的網絡課件寫作系統24-免費閱讀

　　

【正文】 Sons Inc，1994； 35. Grigore Burdea、Philippe Coiffer，《Virtual Reality Technology》，John Wileyamp。譬如，當我們從路的一頭走到一頭時，不是一個漸進的過程，而是突然地跳轉到終點。熟悉QuickTime VR制作流程，以便對QuickTime VR制作流程進行有效的控制和管理。課件預攬器在單機上模擬一種合適的網絡環境，以提供對網絡課件的預攬，為網絡課件的寫作提供一種所見即所得的集成開發環境。全景電影播放器也包括兩個部份，第一部分是一個獨立的全景電影播放軟件，專門用于播放全景電影文件；在第二個部分中，我們要編制一套播放全景電影的動態鏈接庫，使得其它程序開發工具（如Visual C++、Visual Basic、Delphi、AuthorWare等）能夠將QTVR的全景電影文件作為一種可用的素材來進行集成，就象使用其他媒體一樣的簡單。2）素材管理器：要制作一個復雜的基于虛擬現實技術的網絡課件系統，需要大量的多媒體素材，除了包括用于產生虛擬信息空間的物體電影和全景電影之外，還有各種傳統的多媒體元素。一般制作一個大型的場景，一般也只需幾個月。因此，同一QuickTime VR 場景可跨平臺運行，同時，它還可以在Internet上發布。所有對三維造型的操縱僅用普通鼠標、鍵盤就可完成。這種基于圖像鑲嵌方法的優點是可由攝像機獲取三維場景，不需要進行幾何造型，對計算機的計算能力要求不高，但需較大的存儲空間，可實現實時建模與動態顯示。QuickTime VR就是一種利用圖像鑲嵌(Mosaic)方式來實現復雜環境的實時建模與動態顯示的技術。這種基于幾何模型的建模與實時動態顯示技術的主要優點是觀察點和觀察方向可以隨意改變，不受限制。而每個場景都有一個入口節點，當一個場景打開時，這個入口節點作為缺省的節點被顯示出來。QuickTime VR的全景實際上是空間中一個視點對周圍環境的360度的視圖。它的出現使得往專業實驗室中的成本昂貴的虛擬現實技術的應用普及有了廣闊的前景。③ QuickTime組件蘋果提供了許多QuickTime內嵌組件。② 圖象壓縮管理器圖象數據需要大量的存儲空間。動畫圖象可以和靜止圖象混合，用來在內存相對較少時產生較多的效果。影片中的某點可以由到那一點經過的時間單位的數量來確定。當你生成了一種新的組件類的時候，你可以為這種新組件定義一種函數級接口。每個QuickTime組件都實現一個特定的功能集并且提供給它支持的技術和客戶應用程序以特定的接口。QuickTime影片通常是由許多軌道組成的。① 原子QuickTime的原子是QuickTime用來構建等級數據結構的基本容器。另外，國防科技大學和清華大學都有類似的研究，清華大學的一個研究成果可以實現實際拍攝效果中振動的消除，還可使得實拍的場景中前景虛化，類似透視拍攝的效果。兩者功能基本相同， Video是利用硬件，直接通過全景照相機得到全景圖象。因為顯示器每時刻只能顯示一部分景象，所以在這里還能通過全局圖象來指導用戶交互，目的是給用戶提示上下文信息，讓用戶具有對景象的整體感和先驗知識，利用實景像已為全景視頻的發傳打下了基礎。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。而本系統采用360度全景攝影照片作素材，所以圖象質量高，立體效果好，因為是根據真實世界影像來進行三維建模，因而真實性極強，另外，本系統采用先進的圖像壓縮與還原算法，不僅使造型數據量小，而且在空間呈獻時，沒有很大的延遲；第三，目前大部分VR系統的制作都需要復雜的編程來生成三維模型、檢測特殊外部設備的狀態及反饋、進行交互控制等，這就限制了普通人涉及這個領域的開發。由于設備昂貴，目前虛擬現實技術只是應用于少數高難度的軍事和醫療模擬訓練，以及一些研究部門，一些很具有應用前景中小單位，如學校等，往往是由于無法購置這些昂貴的設置，只能望而興嘆。各種應用，幾乎不可勝數。按照這種觀念，在建構主義學習理論指導下的教學設計應是針對學習環境的設計而非教學環境的設計。3．問題的提出和研究的方向建構主義認為[2]，學習環境是學習者可以在其中進行自由探索和自主學習的場所。遠程存在系統：遠程存在系統是一種虛擬現實與機器人控制技術相結合的系統，當某處的參與者操縱一個虛擬現實系統時，其結果卻在另一個地方發生，參與者通過立體顯示器獲得深度感，顯示器與遠地的攝像機相連；通過運動跟蹤與反饋裝置跟蹤操作員的運動，反饋遠地的運動過程（如阻尼、碰撞等），并把動作傳送到遠地完成。這種技術在某種意義上來說也是一種虛擬現實技術，它通過計算機計算來生成三維模型，模型的復雜度和真實感受桌面計算機計算能力的限制。2．虛擬現實系統類型的劃分VR最本質的特征用戶對虛擬場景的沉浸，根據用戶參與VR的不同形式以及沉浸的程度不同，我們可以把各種類型的虛擬現實技術劃分四類：1) 桌面級的虛擬現實桌面虛擬現實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，計算機的屏幕用來作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口，各種外部設備一般用來駕馭虛擬境界，并且有助于操縱在虛擬情景中的各種物體。參與者在虛擬環境中的活動或者經歷有兩種形式，一種是主觀參與（Firstperson activities），另一種是客觀參與（Secondperson activities）。這種體驗就是“沉浸”或“投入”，即全心地進入，簡單地說就是產生在虛擬世界中的幻覺。隨著人們不同的動作，這些感覺也隨之改變。這樣建構的“意義”才是真正有意義的，才是符合教學要求的。在這樣的學習環境中，教學設計通常不是從分析教學目標開始，而是從如何創設有利于學生意義建構的情境開始，整個教學設計過程緊緊圍繞“意義建構”這個中心而展開，不論是學生的獨立探索、協作學習還是教師輔導，總之，學習過程中的一切活動都要從屬于這一中心，都要有利于完成和深化對所學知識的意義建構。因此對傳統教學設計中有關“教學媒體的選擇與設計”這一部分，將有全新的處理方式。⑷ 強調對學習環境(而非教學環境)的設計[1]建構主義認為，學習環境是學習者可以在其中進行自由探索和自主學習的場所。[1]⑵ 強調“情境”對意義建構的重要作用[1]建構主義認為，學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系的，在實際情境下進行學習，可以使學習者能利用自己原有認知結構中的有關經驗去同化當前學習到的新知識，從而賦予新知識以某種意義；如果原有經驗不能同化新知識，則要引起“順應”過程，即對原有認知結構進行改造與重組。可見在建構主義學習環境下，教師和學生的地位、作用和傳統教學相比已發生很大變化。VRML（Virtual Reality Modeling Language）的推出改變了信息局限于二維空間的歷史，它允許人們通過瀏覽器操縱三維空間的虛擬現實環境和對象。積件思想是對多媒體教學信息資源和教學過程進行準備、檢索、設計、組合、使用、管理、評價的理論與實踐的高度概括，其內核主要體現在積件的基元性和可積性。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。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。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。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。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。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。基于虛擬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。信息時代的特征之一就是計算機技術的廣泛應用。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。基于Internet的遠距離教育是最近在Internet網上高速發展的一個領域。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。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。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。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。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。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。總之，通過“同化”與“順應”才能達到對新知識意義的建構。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。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。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。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。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。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”。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。這些外部設備包括鼠標，追蹤球，力矩球等。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。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。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。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。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。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。而本系統使用的QuickTime VR電影的生成模式為拍攝224。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。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。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。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。新創建的QuickTime原子就象樹的根。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。因此應用程序和不同技術的實現和管理細節隔離開來。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。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。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。存儲640*。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。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。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。2）QuickTime VR的基本特征縱觀QuickTime VR技術，它有四個基本特征：從三