虚拟现实技术在书籍装帧实训系统中的应用研究

张芸芸

摘要：运用虚拟现实技术的书籍装帧实训系统可以提高学生的实践能力，给学生提供生动、逼真的学习环境，让学生在一个虚拟的环境里掌握整个设计、印刷装订和制作成书的过程，通过互动和动画的形式来调动学生的学习积极性，对突破教学的重点、难点，都将起到积极的作用。

关键词：书籍装帧；虚拟实训；Quest 3D；高职高专0引言

随着科学技术的迅猛发展，新的教学手段不断涌现，继多媒体技术之后，教学技术领域又出现一种新型教学媒体，它就是虚拟现实技术。虚拟现实技术是近几年来国内外科技界关注的一个热点，它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域。

目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、军事训练、文物、建筑设计、教育培训等领域。它的主要特点是可以不受时间和空间的限制，与用户进行实时交互。而目前我国高等职业教育普遍存在实训手段单一，实践技能课程安排过少，培养出来的学生动手能力普遍不强，不能满足经济发展对技能型人才的需求等问题，面对院校之间竞争越来越大，就业形式越来越严峻，培养技能型、应用型人才势在必行。

1 书籍装帧虚拟实训系统的建设

1.1书籍装帧虚拟实训系统概念的提出

书籍装帧设计是艺术创意与工艺技术的结合，其最终的目的是生产产品——书籍。目前，很多学生都缺少实践经验，对整个制作成书的过程一知半解，为了使他们了解整个设计制作到成熟的过程，掌握设计岗位工作的操作流程，有必要建立一套完整的制作过程，而虚拟现实有助于启发式教学的开展，通过身临其境的、自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应，提供生动活泼的直观形象思维，运用虚拟现实技术的书籍装帧实训系统可以达到艺术与技术地有机结合，可以提供一种全新的视觉效果。

1.2书籍装帧虚拟实训系统的实现

（1）虚拟实训页面设计。在原有书籍装帧精品课程网页的基础上增加虚拟实训系统页面，页面由Photoshop、Dreamweaer和flash来实现。

（2）虚拟实训场景的建立。虚拟场景运用Quest3D进行设计，由于Quest3D本身不支持建模功能，所以使用Quest3D进行创作时，利用第三方建模软件进行建模工作并将建成的模型正常地导入到Quest3D中去，场景的平面图在AutoCAD中完成后，导入3dsmax中进行空间、书本等的构建。在3dsmax里建模跟貼图时为符合Quest3D 虚拟场景的制作要求要注意几个问题：1）烘焙光影贴图都要输出成32位带通道格式的位图，然后在PS里进行加工后转化成DDS格式的光影贴图。2）流程内所有模型，贴图，输出文件命名不要使用中文，统一使用字母，数字。命名长度不宜过长，以8位为限。模型成品和贴图要在同一目录存放，不可以把贴图分散存放于不同目录。3）只能使用3ds max的标准材质，在max中使用双面材质导入Quest3D时会出错。4）模型以精简模型为主，模型建立表现出主要线条块组就可以了，可以用贴图来完成整体和细节的表现。

1.3虚拟实训场景的导入

在3ds max中建立好模型后，转换成Quest3D 支持的格式，导入Quest3D中。Quest3D支持的格式很多，.X、.3DS、.LWO、.MOT、.LS 等，导出之前必须在软件上安装导出插件，每个Quest3D版本都会有相对应的针对各个建模软件的插件版本，如果安装的版本不对应，系统就会自动报错。

导入Quest3D 时应注意的问题：（1）删除全部没有用的物体，如辅助线等。（2）在焊接相邻的点时，要保证阀值尽可能小，试验发现所有距离在0.001之内的点必须焊接上。（3）当.x文档导入Quest3D时，记得将Flip y z选项进行勾选，要不然就会发生面片反转的问题，在Quest 3D里面显示的物体方向就会不对，而且无法旋转恢复到原来原本模型的方向。最终效果如图所示：

图11.4虚拟实训漫游系统的实现

实现虚拟漫游组要靠Quest3D软件给予模型一定的光照和角度，利用照相机和动画来实现。在Quest3D中光照实际上是一个通道，它还可以有一些子连接。光的属性可以在动画部分的“光照”标签中设定。在Quest3D中创建实时阴影用到的模板是Stencil Shadow channel和Software Stencil Shadow Object channel。一个三维物体是通过Software Stencil Shadow Object channel连接Stencil Shadow channel上来实现实时阴影。实时阴影因为不考虑环境光的影响而显得有些粗糙，如果要创建平滑而高效的光影，可以使用光照贴图（Lighting Mapping）来实现。摄像机属性设置相机定义了从哪个视点来观察场景，为一个工程选择正确的相机是非常重要的，因为它会直接影响到用户体验场景的方式。此系统所用的是行走相机（Walkthrough Camera），这种相机以眼睛的角度查看一个场景，并允许用户自由行走。由于这种方式非常接近现实世界，所以，这种类型的相机提供了一种沉浸式的体验。

1.5虚拟实训场景的发布

虚拟实训场景在Quest3D中完成后，可以多种形式进行发布，由于本系统最后要在网页上发布，所以就将Quest3D工程发布为一个后缀为.q3d的播放器文件，将文件插入Dreamweaver网页页面当中，连接了.q3d文件的Web网页包含了Quest3D的媒体元素，它将自动从Quest3D.com网站上下载并安装Quest3D的播放器。

2结论

本文主要针对书籍装帧虚拟实训系统，研究其实现方法和方式，着重讲解Quest3D技术在书籍装帧虚拟实训系统的运用，根据Quest3D对虚拟场景制作的要求分组导入，最后通过Quest3D自带的光源、相机等功能最终实现书籍装帧虚拟场景的制作。下一步工作将在现有的基础上，对书籍装帧虚拟实训系统中其他板块做进一步设计和研究，将几个板块进行整合，最后形成一个完成的虚拟实训系统，为学生在书籍装帧设计实践领域提供了很好的平台。参考文献：

[1] 王丽丽，赵晓春，等.基于Quest3D的虚拟园林漫游系统的设计与实现[J].中国农学通报，2009（2）.

[2] 叶华乔，习海旭，黄纯国.虚拟现实技术在职业教育教学中的应用[J].武汉船舶职业技术学院学报，2007（3）.

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