基于虛擬現實技術的網絡課件寫作系統24(存儲版)

　　

【正文】 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。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。在建造QuickTime VR的三維場景時，選定某一觀察點設置攝像機。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。操縱三維造型的方式有三種：對于三維空間，可以在一個觀察點環繞360度，可在任意一個角度進行觀察，它是以觀察者為中心的；對于三維物體，用戶可以在一個立體的360度空間中，任選一個角度進行觀察，它是以三維物體為中心的。高度的現實性：QuickTime VR運用真實世界的全景圖像來構建虛擬的現實空間，真實世界的全景圖是用一個35mm 膠片的相機和一個三角架裝置來獲取的，它遠比由計算機生成的圖像的真實感強，由于膠片可以提供很高的清晰度，從而圖象具有更豐富的圖象和更鮮明的細節，不同效果和各種環境也可以用一系列的鏡頭和濾光鏡來獲得。3）QuickTime VR與其它技術的比較與傳統影視媒體的比較：傳統影視媒體只能按照錄制的順序播放，參與者不可改變其播放順序缺乏交互性； 而QuickTime VR技術使參與者可以自己控制體驗的進程和順序，可以挑選自己感興趣的環節而略過其他部分。素材管理器主要用于對電影、圖像、聲音、視頻、文本等媒體文件的管理，可以對它們方便地加入注釋信息，并能方便地進行查找與刪除。5）多媒體集成器：要制作一個適合學生個別化的網絡教學軟件，單單依靠QTVR的虛擬現實技術是遠遠不夠的，QTVR技術還是一種初級的桌面現實系統。使得課件的設計和初級測試可以完全在單機上完成。探索將QuickTime VR應用到教學設計中去的原理和規律，在此基礎上，設計出腳本編輯器和素材管理器。這是和我們的日常習慣相背的，我們常常會因此而在虛擬空間中失去方向。Sons Inc，1994； 36. Petra Hoepner，《Synchronizing the Presentation of Multimedia Objects》，《Computer Communication》，Vol15，1992； 37. Franics Krefz and etc，《Standardizing Hypermedia Information Objects》，《IEEE Communications Magazine》，May 1992； 38. 宛延凱，《C++語言和面向對象程序設計》，清華大學出版社，1997 39. Edward Yourdon amp。 John Pugh， 《Journal of ObjectOriented Programming》，1996年； 30. Joshua Eddings，《虛擬現實半月通》， 電子工業出版社，1994年； 31. Shehang Eric Chen，《QuickTime VRAn Image Based Approach to Virtural Environment Navigation》，Computer Graphics Proceedings，Annual Conference Series，1995； 32. Laura ，《Panoramic Overviews For Navigating RealWorld Scenes》，ACM Multimedia 93，6/93/CA，USA； 33. Tom R Halfhill，《See You Around》，May 1995，《BYTE》； 34. Joe Gradecki，《The Virtural Reality Construction Kit》，John Wileyamp。現有的QuickTime VR電影雖然提供了由節點到節點的超連接，但是這種轉換是突變的，既沒有中間的過度過程。第二階段：這個階段是研究的核心階段，主要要完成的工作是完成本系統核心部份的開發。顧名思義，在本系統上開發出來的教學軟件最終要運行在網絡上的，而開發過程幾乎完全集中在PC上。在顯示全景電影時，需要同時校正全景圖像的曲線失真。便于在拍攝過程及時查找拍攝信息，同時也為后面素材管理設置了管理類別。制作流程主要是拍攝、數字化、節點制作、場景制作，前期拍攝的不利因素的影響，如陰天光線的影響，都可以通過后期數字化加工消除。在當今流行的操作系統平臺上，如Windows ， Windows 95， Mac OS， 均有相應的支持版本。②功能特點QuickTime VR最基本的功能特點是能夠實現對三維空間和三維物體全方位的觀察，它不需要一般虛擬現實技術影片所要求的昂貴的特殊頭盔、特殊眼鏡和數據手套。如果要換一個觀察點，必須再重新攝取一組圖像構成全景圖，當改變觀察點進行漫游時，便會出現圖像突變的情況，也就是三維空間切換不是很平滑。在這樣的背景下，人們開始考慮可否避開繁瑣的造型過程和復雜的繪制計算，而直接用圖像來實現復雜環境的實時建模與動態顯示。在給定觀察點和觀察方向以后，使用計算機的硬件功能，實現消隱、光照及投影這一繪制的全過程，從而產生幾何模型的圖像。每個在場景中的全景圖象或對象電影稱為節點。這些概念包括：全景（Panoramas)：全景是QuickTime VR技術最具特色的概念。雖然它是初級的虛擬現實技術，但是它有其自身的特色與優勢。但是如果應用程序壓縮圖象或者用壓縮圖象制作影片，就可以直接調用圖象壓縮管理器函數。例如，有這樣的函數，可以通過移去部分視頻和音軌來縮短影片，也有函數通過從其它影片中移入新數據來擴展它。在動畫過程中，應用程序修改圖象的屬性以使它可以改變外表并且可以圍繞屏幕移動。時間坐標系統也包括持續時間，它是影片的長度或以時間單位來記數的媒體結構的容量。一旦應用程序連接到組件上之后，就可以直接調用組件。組件包括代碼，它可以在整個系統中使用，也可以局部于一個特定的應用程序。影片不是媒體，而是媒體的組織方式。QuickTime是建立在一些與時基數據相關的概念基礎之上的：原子(Atom)、媒體結構(Media structures)、組件(Component)、時間管理(Time management)、動畫圖象(Sprites)。2．國內情況目前，國內在基于靜態圖像的虛擬現實技術方面的研究還處于起步階段，據資料調研，上海龍華博物館與新加坡合作，利用QuickTime VR技術建立了一個虛擬博物館，用戶可在計算機前參觀博物館中的各個展館，每一個參觀點都可以在空間360度范圍內觀察，對于感興趣的物體，用戶還可將它拿起來，對它進行轉動參觀，就象圍繞展品參觀一樣，在觀察過程中，用戶還可以向前或向后，可獲得視角大小不同的效果。Microsoft公司在1995年3月開發了基于Windows的全景視頻Surround Video。ATG以俄羅斯某一皇宮為原型，創建了一虛擬宮殿，用戶在虛擬宮殿里游玩就象真的一樣。由于Internet具有影響范圍廣，能夠方便快捷的傳遞信息，具有近乎實時的交互性，本身又是一個巨大無比的信息庫等諸多優點。其次，從目前國內外現有VR系統上來看，都采用計算機生成圖像的方式來建立三維模型，圖像的分辨率、質量、復雜度、真實性都不是很高，復雜場景造型數據量巨大，而且常常由于場景的快速切換出現抖動和延遲。虛擬現實技術對不同級別的學生都是有利的，包括小學、中學和大學，對虛擬現實技術的巨大潛力的限制往往來自學校的校長和老師、以及可以得到的資金。在醫學上，學生可以通過虛擬現實對人體作各種醫療實驗；在化學教育中，虛擬現實可以讓學生在分子級或原子級操縱物質模型，可以進入有毒的空間參觀。SCT十分重視活動的性質和參與者在真實情景中有意義有目的的行為。通過SIMNET，位于德國的仿真器可以和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同一場作戰演習。參與者還可以與虛擬空間進行實時的交互，計算機可識別參與者的動作，并根據用戶的動作改變虛擬空間，比如來回拍一個虛擬的球或走動等，這可使得參與者感覺就象是在真實空間中一樣。桌面CAD系統：利用Open GL、DirectDraw等桌面三維圖形繪制技術對虛擬世界進行建模，通過計算機的顯示器進行觀察，并有能自由地控制的視點和視角。由于虛擬現實本身并不限制使用的技術范圍，只要能達到目標，可以把各種技術有效地集成起來設計出一個成功的虛擬現實系統。為達到這個目標，高速計算和處理就必不可少。虛擬現實系統的設計要達到以下目標：第一，要使參與者有“真實”的體驗。“虛擬現實”一詞是由美國VPL Research ，它通常是指用立體眼鏡的傳感手套等一系列傳感輔助設施來實現的一種三維現實，人們通過這些設施以自然的方式（如頭的轉動、身體的運動等）向計算機送入各種動作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設施使人們得到三維的視覺、聽覺及觸覺等感覺世界。正確的作法應該是：在進行教學目標分析的基礎上選出當前所學知識中的基本概念、基本原理、基本方法和基本過程作為當前所學知識的“主題”(或曰“基本內容”)，然后再圍繞這個主題進行意義建構。但是在以“學”為中心的建構主義學習環境中，由于強調學生是認知主體、是意義的主動建構者，所以是把學生對知識的意義建構作為整個學習過程的最終目的。但是必須明確：這里利用這些媒體和資料并非用于輔助教師的講解和演示，而是用于支持學生的自主學習和協作式探索。通過這樣的協作學習環境，學習者群體(包括教師和每位學生)的思維與智慧就可以被整個群體所共享，即整個學習群體共同完成對所學知識的意義建構，而不是其中的某一位或某幾位學生完成意義建構。建構主義強調充分發揮學生的認知主體作用，重視學生在學習中的首創精神。3．以“學”為中心的ID理論1）認知建構主義[1]建構主義學習理論和學習環境強調以學生為中心，不僅要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變為信息加工的主體、知識意義的主動建構者；而且要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變為學生主動建構意義的幫助者、促進者。Java applets用來產生動畫，圖象和聲音，管理運行數據，能夠被用戶從網上下載并通過瀏覽器來運行，它擴展了HTML的功能，因此它可以被認為是Internet網上的多媒體寫作工具。它是積件庫和積件組合平臺的有機結合，其中積件庫包括多媒體教學資源庫、微教學單元庫、資料呈現方式庫、教與學策略庫、網上環境積件資源庫，為師生利用積件組合平臺制作教學軟件提供了充足的素材來源和多種有效途徑；靈活易用的積件組合平臺則是充分發揮師生創造力的有力工具。于是國內的有識之士紛紛著手研制適合我們自己需要的課件寫作系統，誕生了一批有特色的寫作系統。因此，課件開發成為計算機輔助教育的瓶頸。2) 學習的異步性：利用網絡進行遠距離教育，可全天24小時進行，每個學員都可以根據自己的實際情況來確定學習時間、內容和進度，可隨時在網上下載相關學習內容或向老師和同學請教。由于Internet具有影響范圍廣，能夠方便快捷的傳遞信息，具有近乎實時的交互性，本身又是一個巨大無比的信息庫等諸多優點。其中的K12計劃，就是將全美國教育系統無論大小學校的教育改革的情況都放在網上進行交流，及時學習先進的教育思想，收到很好的效果。　目錄一、理論基礎1．基于Internet的遠距離教學2．當前的課件寫作系統概述3. 以“學”為中心的ID理論二、虛擬現實技術綜述1．虛擬現實及其基本特征2．虛擬現實系統類型的劃分3．問題的提出和研究的方向三、國內、外在該領域的研究成果概述1．國外情況2．國內情況四、QuickTime VR技術開發與研究的技術基礎1．QuickTime基礎2．QuickTime VR的基本概念及其產品的基本開發流程五、系統的設計與實現1．系統研究的目標2．研究過程參考文獻　一 理論基礎1．基于Internet的遠距離教育在人類文明發展歷史長河的最近幾千年內，信息技術跨越了好幾個臺階。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的桌面虛擬現實技術，具有圖片級的細節分辨率，真實性很強。計算機網絡就是計算機信息儲存、加工和傳遞等技術的協同產物。在傳統的遠距離教育中，我們大多通過郵政系統投遞學習材料，或者通過電視廣播播放函授教材。在Internet上實現遠距離教育，就是以計算機網絡為基礎，教師通過網絡把教學信息傳給每個學員，學生通過連網的計算機來進行學習和接受信息。通過網絡上的電子題庫和自動評價系統，可使學生及時得到有關自己學習過程的反饋及有針對性的診斷，使得學生能夠及時調整自己的學習。集成型寫作系統同時提供寫作語言和豐富的樣板給作者，既有方便性，又有充分的靈活性，如美國Online公司的OASYS系統。它具有以下特點：采用基于樹形結構的信息組織方法，支持超文本鏈接；采用基于時間描述的多層次多媒體同步模型，充分支持頁內多個媒體對象的同步，協調播放要求；它提供了七種組對象，分別是串行、串接、并行、并接、并先、選擇、動畫，實現了七種預定的同步關系；提供了目標確定的路徑動畫和路徑確定的路徑動畫這兩種運動方式；具有方便的、開放的數據庫管理功能，支持多媒體數據的存儲和檢索。積件思想是繼第一代教學軟件棗課件之后的新一代的教學軟件系統模式和教學媒體理論。它包括一個網上教學發送工具（IIDT）、網上寫