虚拟现实（VR）技术革新风潮下三维技术教学的改革预期

张杰夫

摘要：近年来，社会各界掀起了一股VR热潮，随着各种智能化VR设备的普及，VR技术也将在教育领域逐渐发挥其影响，尤其在三维软件教学方面，将进一步丰富教育教学的手段。然而，目前从三维教学这一层面而言，VR技术尚未得到普及。本文旨在针对三维教学中所存在的问题，通过VR技术进行分析与阐释，从而阐述基于VR技术的三维教学改革、教学模式的转变以及对实验教学手段的突破性变化。

关键词：虚拟现实；三维技术；教学改革

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2018）06C-0016-03

一、虚拟现实技术发展现状

伴随着技术发展的日新月异，大数据、人工智能、虚拟现实等词汇已经逐渐为人们所熟知，其中虚拟现实技术（Virtual reality，VR）由于在人们的日常娱乐生活中占有相当的地位，而更为被广大群众所接受，2016年也因为VR技术的大热，被定义为VR元年。

虚拟现实，是一种建立在计算机图形学、传感技术、人机交互技术、人工智能等综合学科基础上，通过综合运用相关学科的技术与知识，构建数字化虚拟世界，并允许使用者切实体验虚拟世界的计算机系统。通过多种计算机技术的综合利用，构建一个可以与人类多感官产生交互的虚拟环境，主要体现在视觉、听觉、触压觉这三种感官上产生交互，使用者通过使用特定的VR设备，如VR眼镜，肌电感应手环进行动作的捕捉，与所构建的虚拟世界中的对象进行互动，从而产生如临其境的感受，它是一种先进的数字人机接口技术。相较于传统的模拟技术，VR技术具有让使用者能够在由数字化虚拟世界中进行与相应目标对象的交互，互动。这种互动的形式可以与人类本身所具有的主观思维、逻辑思维相互影响，并在数据运算的基础上进一步全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息等，从而更完善地构建虚拟世界。

概括地说，虚拟现实是基于多种计算机学科，如计算机图形学、人机交互技术、传感技术等，使复杂数据得以进行可视化交互操作的一种全新的操作手段。

近年来，大量的VR产品被相关企业生产，如谷歌眼镜，微软的HoloLens等。相较于其他产品，微软的全息透镜全息头盔功能更为完善。透镜全息专用眼镜集成了CPU、GPU和全息处理器，通过图片、图像和声音，用户可以在家中进入虚拟世界，并以周围环境为载体进行全息体验。同时，在微软发布演示的真人体验过程中，设计师通过佩戴HoloLens，通过手势操作完成了对设计品的编辑与修改，通过即时渲染技术实现了三维影像与真实场景的叠加。在具体的Demo演示中，设计师在电脑上进行摩托车模型的三维设计，通过HoloLens，在现实空间中投射出三维立体的摩托车产品模型，并通过VR眼镜进行直观观察，这种直观的观察形式，使得三维设计的编辑修改更便于直观观察，修改与编辑。

总而言之，同样作为显示技术的VR技术，相较于显示器上的表现形式，VR技术在真实感、操作感以及表现形式的直观方面更具有优势。

二、虚拟现实技术对于三维软件的影响

与传统的三维软件相比，VR技术与之最明显的差异在于具体对象的显示方式上，传统的三维软件的显示方式依然是基于显示屏的二维显示方式，而VR在对象的显示方式上有了明显的改善，在虚拟环境中可以呈现完整的三维形式。

（一）操作方式的影响

在显示方面，VR所带来的优秀的感知体验无需赘言，同时在操作模式上，基于VR技术的操作平台将为三维设计的操作带来更多的改变。随着技术的发展，便携这一特性成为计算机功能中极为重要的考量指标。随着平板电脑技术的日新月异，各种功能也得到不断的开发与增强，原本需要以台式机进行的工作现在可以通过平板电脑即可完成。尤其是多点触控技术的发展，使得平板电脑的操作方式相较于传统电脑的鼠标键盘的操作方式更为简化与直观，使用者仅需通过点触、滑动、拖拽等手势就可以完成相关操作。在三维软件中，基于传统计算机的三维软件需要通过鼠标与键盘的点击、移动、输入，完成对于指令的输入与编辑。比如主流三维设计软件3DsMax，该软件内容较大，指令、参数较为复杂，操作也较为繁琐，导致学习该软件，精通该软件的困难程度较大，同时该软件在如今这样一个强调人机交互的时代中显得有些落伍。

（二）渲染效果的影响

在平板電脑平台，以iPad为例，同样出现了类似“Home Design”的三维设计软件，这是一个基于触摸屏多点触控技术研究的衍生软件，可以更为简易地方式完成三维制图，通过已有数据库中所提供的相关素材，使用者仅仅需要通过拖拽，点触等手势，就可以实现对象模型的构建，并完成即时渲染。由于软件开发的时间相对较短，同时基于平板电脑平台本身在显示功能方面的缺陷，该软件在渲染效果上相较于传统计算机的渲染效果有所不足，但可以预见，这一缺陷将会随着技术的改进得到迅速的完善。

由此可以看出，随着VR技术的发展，三维软件的操作模式，将向更加便捷的操作模式，更加贴合大众的操作需求方向发展。

三、当前三维软件教学中所面临的问题

时代在发展，技术在更迭，传统的三维设计软件面临着与时代脱节的窘迫境地，从当下出现的新式三维设计制作软件的操作方式与应用度来分析，传统的三维设计软件存在着学习过程偏难，操作方式偏复杂的缺点。

（一）三维程序教学亟待加强

当前，即时电脑硬件的性能正飞速地完善与加强，即时渲染技术得到了广泛地普及，渲染方式可以以最短的时间带来更加直观的效果。因此，在未来的三维制作设计的课程中，这种即时渲染程序的教学应当得到加强。

（二）三维设计与制作的构架原理需要改善

传统的参数式、技巧式教学的比重下调，应当更加着重于三维设计与制作的构架原理来执行，这里以3DsMax的渲染教程为例，在该模块的教学当中，往往需要针对反射、折射等原理进行讲解，通过物理知识与光学原理的架构，为学生营造完善的理论知识体系，进而能够对三维建模有更直观的想象。而在一些课外培训机构所培训出来的学生，尽管同样能够建立比较美观有效的三维模型，甚至更加高效，但这种缺乏物理知识的框架构建，基于其对于基本参数的死记硬背，凭借对于参数套路的应用完成建模，从短期来看这一方法虽然可行，但是随着程序的推陈出新，该方式一旦遇到新的操作平台则极可能面临着行不通的场面。而对于已经充分掌握三维设计制作架构原理的学生而言，不论程序如何变化，最终的效果要求依然是一致的，这些学生反而能够更快速地掌握新的程序与技术的运用。

四、三维设计制作软件教学的改革预期

（一）培養学生技能需求

在VR技术风行的今天，三维设计制作软件作为VR技术的基石，应当在教育方式上推行一定的变革，在传统实验室、机房教学的基础上，建立以各种模型灯光为基础的架构原理实验室，同时辅以VR设备，借此让学生对三维构架体系形成完整的认知，甚至能够在脑海中对于三维体系完成初步构架，并以此为基础，去适应不断涌现的新的三维设计制作程序，能够与现时大行其道的VR风潮接轨。

（二）学生就业需求

就当下的产业人员需求而言，南京睿悦公司（Nibiru）所完成的行业调查结果表明，传统三维制作设计专业培养的学生目前在相关行业的需求已经接近了饱和，而相关企业对于VR技术人才以及对新三维设计制作软件充分掌握的学生，相关企业有着相当高的需求量并能够提供更好的待遇。尤其是在VR游戏、VR程序设计等虚拟现实相关领域，掌握各种新式三维设计制作程序的学生，有着极佳的就业前景。

因此，不论是从培养学生技能的角度来看，还是从学生就业的角度而言，三维设计制作软件的教学改革需要大力推进，培养具有较强软件应用能力的应用型复合型人才。

责任编辑：许洁

The Reform Expectation of Three-dimensional Technology Teaching under the Trend of Virtual Reality （VR） Technology Innovation

ZHANG Jie-fu

（Jinling Institute of Technology， Nanjing 211169， Jiangsu Province）

Abstract： In recent years， all walks of life have set off an upsurge of VR. With the popularization of various intelligent VR devices， VR technology will gradually exert its influence in the field of education， especially in the teaching of three-dimensional software， which will further enrich the means of education and teaching for the students. However， from the perspective of three-dimensional teaching， VR technology has not yet been popularized. The purpose of this paper is to analyze and explain the problems in three-dimensional teaching through VR technology， and to explain the three-dimensional teaching reform based on VR technology， the transformation of teaching mode and the breakthrough of experimental teaching methods.

Key words： virtual reality （VR）； three-dimensional technology； teaching reform