虚拟现实技术在英语教学课件设计中的应用

田 杨,董 娜,申艳星,曲倩倩,史文君

（西北农林科技大学外语系,咸阳,712100）

0 引言

随着时代的发展，网络技术、多媒体技术、计算机仿真技术以及3D技术在课件中的应用已经不能满足人们三维空间的需求，人们希望在课件中出现一个交互的、动态的、三维的、逼真的教学场景，这就是虚拟现实技术。本文讨论了虚拟现实技术的在教学课件设计中的应用，旨在为虚拟技术的在教育中的应用提供理论基础。

1 虚拟现实技术简介

虚拟现实技术是上世纪90年代初初步崛起的一种实用高新技术，虚拟现实简称为VR，它是由电脑的软件和硬件模拟生成的一个虚拟世界，并且这个虚拟世界是一个三度空间，可以对听觉、视觉、触觉等进行模拟，可以展现和再现、模拟现实世界存在的或者是不存在的、功能上的、物理上的事物以及环境。虚拟现实技术集成了多种技术的最新发展结果，这些技术包括计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、人工智能技术、计算机网络并行处理等技术，它是由计算机技术辅助生成的一种高技术模拟系统，具有多感知性、浸没感、交互性和构想性等特性。

到目前为止，虚拟现实技术应用领域越来越广泛，这些领域包括训练、仿真、教学、遥控操作、娱乐、摸拟预测等，发展前景十分广阔。虚拟环境的实现要依托三维工具，目前优秀的三维制作工具有很多，它们为虚拟现实技术提供贴图控制、纹理贴图、全景图生成、各种空间扭曲和变形等技术的支持。

2 虚拟现实的结构和关键技术

2.1 虚拟现实的结构

虚拟现实技术具有交互性的特点，采用该技术可以形成虚拟环境，进行人机交互，使用户产生身临其境的感觉，这是虚拟现实技术人机交互的优势所在。用户通过界面和虚拟现实中的对象进行交互，并且获得与交互对象的视觉、听觉等。界面系统包括大屏幕显示、头盔显示、三维声音发生器、语言的转入和输出、触角反馈装置等，虚拟现实的结构如图1所示，该结构由硬件、软件两部分构成。

虚拟现实系统由硬件系统和软件系统组成。软件系统包括仿真管理器、应用软件、虚拟世界数据库等。由图1可知，虚拟现实的硬件系统包括三维位置传感器、头盔跟踪与显示器、数据手套、三维声音发生器、力反馈装置，虚拟现实系统的输入输出设备有三维音响输出装置、头盔显示器、力反馈、定臣装置、触觉反馈等，其硬件系统的核心是高性能的计算机。

2.2 虚拟现实的关键技术

虚拟现实综合了多种技术，其关键技术为：系统集成技术（语音识别与合成技术、数据转换技术等）；高精度快速的三维跟踪技术；动态环境建模技术（非接触式视觉建模技术、实际环境三维数据获取方法等）；限时实时三维动画技术；立体显示和传感技术（数据手套、头盔式三维立体显示器、力觉和触觉传感器技术的研究）。

3 基于虚拟现实技术课件的设计制作

3.1 虚拟现实课件的制作流程

目前，虚拟现实技术在课件制作中的应用也很广泛，通过这项技术制作的课件，其教学效果较好，提高学生的学习效率。采用该项技术制作课件，其步骤简单可分为三步：第一，使用三维建模软件3DMAX、AUTO-CAD、MAYA、RHINO等专业软件构建好模型；第二，将构建好的模型导入到虚拟现实引擎中，然后设定骨骼、架设摄像机和灯光、设定动作、赋予材质等，完成虚拟现实模块的制作；第三，使用VRML、OpenGL、Cult3D等软件进行的编写，生成课件所需要的格式。这样就完成了基于虚拟现实技术的多媒体课件的制作，其课件的制作流程如图2所示。

图2 虚拟现实课件的技术实现

3.2 基于虚拟现实的课件开发技术

到目前为止，基于虚拟现实的课件开发技术主要有五种，分别为基于Open GL和VC++技术、VRML技术、现有造型软件和虚拟交互控制软件的结合、Flash技术、通过Solid Works软件的三维造型装配功能。

第一种， 基于Open GL和VC++技术。Open GL即Open Graphics Library是一个三维图形软件的接口，性能十分卓越，通过它用户创建出的三维图形质量高。OpenGL还有七大功能包括变换、建模、光照与材质设置、颜色模式设置、纹理映射、图像增强、双缓存动画位图显示。它为开发虚拟环境提供了有力支持。VC++是一种可视化的集成开发环境，它运行于Windows上，是Windows系统平台编程的最佳选择。

第二种，VRML技术。VRML即Virtual Reality Modeling Language，它是虚拟现实造型语言，是HTML的3D模拟，是互联网上描述3D图形的标准格式。通过VRML创建的虚拟现实世界十分逼真。

第三种，成熟的造型软件如3D MAX和虚拟交互控制软件如Cult3d的使用试验。这种方法是先用专业的建模软件如3D MAX等来建模，然后通过虚拟交互控制软件Cult3d或WEB3D等制作可交互的场景，最后进行合成。

第四种，它的交互是通过Flash平台运用一些的编程实现的，采用事件机制虚拟设备实体的属性判断、获取以及设置采用事件机制，虚拟现实模拟的实现，是通过为操作动作按钮设计不同的事件冲突和全局变量响应鼠标事件。

第五种，它是通过Solid Works软件的三维造型和装配功能，构建模型，将它另存为eDrawings格式，对选项“确定可测量此e-Drawings文件”进行激活，这样就可以在任何一台装有Windows系统的PC机上面，自由地旋转、播放、放大三维动画效果等。

4 虚拟现实技术在英语教学课件设计中的应用

由于英语的学习比较枯燥，知识点多而乱，学生的学习兴趣不高。以虚拟现实软件Cult3D为例讲述制作三维英语教学课件的过程。首先使用三维制作软件3ds Max，制作需要演示的如英语对话的场景模型；完成英语情景对话模型制作完成之后，就可以输出为虚拟现实软件的可编辑文件。在安装了Cult3D输出插件以后，3ds Max可输出一种*.C3D的文件，Cult3D可以打开这种文件并对其进行编辑，加入各种交互功能，如用鼠标环游场景、点击物体产生动画的功能、交互改变产品颜色的功能等。交互功能设置完成后，Cult3D输出的文件为一种*.CO的文件，系统安装Cult3D Axtive控件后，这种文件就可以以控件的形式，被其他的应用软件加载使用，比如常用的制作课件软件Dreamverwe、Powerpoint等，嵌入到相应的文件中就可以使用，然后在上课的时候，可以通过相应的软件来展示文件中设置对象的三维效果。基于虚拟现实技术制作的英语教学课件，学生如同置身于一个由语音、文字、音像所组成的三维空间中，可以从语句、词汇、语篇进行相对直观地教学，吸引学生的注意力，大量的直观、动态、有声的英语语课件可以直接将语言符号和相应的场景信息传递给学生，使学习内容更加的丰富具体，突破英语知识的难点，加深学生理解。

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