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美國休斯敦大學(xué)建設(shè)了“虛擬物理實踐室”，該實驗室可以通過虛擬手段模仿物體間的萬有引力，通過數(shù)據(jù)來修改引力的大小、方向，并能模擬出這些改變所導(dǎo)致的各種物理現(xiàn)象，這可使學(xué)生對這一物理知識獲得直觀的深刻理解。美國印第安納州大學(xué)運用桌面型VR模擬地球和太陽之間的關(guān)系，使學(xué)生更好地理解相關(guān)知識。北京航空航天大學(xué)是國內(nèi)較早進行虛擬研究的高校，他們在研究相關(guān)基礎(chǔ)知識的同時重點研究虛擬環(huán)境中物體的特征表現(xiàn)。將虛擬設(shè)計較好地應(yīng)用到虛擬展示教學(xué)中的是中國地質(zhì)大學(xué)的網(wǎng)上虛擬晶體結(jié)構(gòu)模型室。該模型室運用web技術(shù)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進入到這個模型室后，可通過計算機控制虛擬空間，做各種交互動作，如打開某個模型柜、關(guān)閉某個抽屜等。另外，西北工業(yè)大學(xué)CAD／CAM研究中心、上海交通大學(xué)圖像處理模式識別研究所、安徽大學(xué)電子工程與信息科學(xué)系等單位也進行了一些類似的研究工作和嘗試。虛擬技術(shù)作為一種新型教學(xué)手段已越來越為人們所熟知，現(xiàn)代設(shè)計領(lǐng)域包括展示設(shè)計也開始接觸并應(yīng)用到虛擬技術(shù)，一方面通過技術(shù)的優(yōu)越性使傳統(tǒng)展示設(shè)計的空間和時間擴大；另一方面由于可傳遞信息量的增多，使得原來一些不可能在現(xiàn)實中展示的內(nèi)容得以展示。例如，利用虛擬展示技術(shù)呈現(xiàn)逼真的三維室內(nèi)效果圖，讓用戶預(yù)先體驗家居環(huán)境。與此同時，虛擬展示在家居裝飾、汽車、電子類產(chǎn)品、服裝品展示等方面也得到廣泛運用。然而，虛擬現(xiàn)實技術(shù)尚不成熟且設(shè)備較為昂貴。因此，虛擬技術(shù)并非隨處可用而又用得很好，目前國內(nèi)高校只有少數(shù)研究和應(yīng)用，且主要是用來解決自然學(xué)科中一些在實驗環(huán)境中不確定和不安全的技術(shù)問題。其實，在現(xiàn)代展示設(shè)計教學(xué)中，也可以借助現(xiàn)有的各種虛擬技術(shù)，運用計算機和虛擬軟件來進行虛擬展示設(shè)計。這不僅能擴大虛擬技術(shù)的使用領(lǐng)域，而且為現(xiàn)代展示設(shè)計提供了一個新的手段和方法。研究和發(fā)展虛擬展示技術(shù)在展示設(shè)計課程中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實意義。
2展示設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀
“展示設(shè)計”作為現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域一門重要的核心課程，在多年的專業(yè)教學(xué)發(fā)展中已經(jīng)形成了一套較為成熟的教學(xué)手段和方法，但隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和現(xiàn)代教學(xué)體系的日益豐富，“展示設(shè)計”現(xiàn)有的教學(xué)方式在實際教學(xué)實踐中已不能滿足相關(guān)需要，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
2．1學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高
學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，作業(yè)缺乏想象力和創(chuàng)造力。目前高校的“展示設(shè)計”課程教學(xué)多在教室中利用投影儀進行教學(xué)，僅能提供事先收集好的圖片，學(xué)生還是扮演觀眾的角色，被動地接受這些信息，這種缺乏主動參與的學(xué)習(xí)方式使學(xué)生逐漸喪失學(xué)習(xí)的主動性，從而影響學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的發(fā)揮。
2．2學(xué)生動手能力不強
目前，“展示設(shè)計”課程教學(xué)一般先由教師講授理論知識，然后安排課程任務(wù)，提出相關(guān)要求，學(xué)生按照任務(wù)書進行實踐操作。由于目前高校特別是一些職業(yè)院校辦學(xué)設(shè)施薄弱，尤其是缺少“展示設(shè)計”課程教學(xué)用專門實驗室，工具和材料也匱乏，直接影響了學(xué)生實踐動手能力的提高。
2．3教育經(jīng)費投入有限，教學(xué)條件亟待完善
目前，大多數(shù)高校都存在經(jīng)費和教學(xué)條件不足的情況，這直接影響了“展示設(shè)計”課程教學(xué)場地、實踐設(shè)備的建設(shè)，很多應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)實踐內(nèi)容不能進行，極大地影響了教學(xué)進程和質(zhì)量，不利于學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。
3運用虛擬展示技術(shù)教學(xué)的優(yōu)勢
運用虛擬展示技術(shù)手段，在展示設(shè)計課程教學(xué)中可以不受傳統(tǒng)實驗空間和條件的制約，在虛擬的逼真世界中設(shè)計、制作、修改和演示，能通過多種創(chuàng)新的表現(xiàn)形式，激發(fā)師生的創(chuàng)造靈感，幫助他們更好地展示作品，這是現(xiàn)有教學(xué)手段難以達到的。虛擬展示技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三點：
3．1教學(xué)設(shè)計程序簡化
以產(chǎn)品展示為例，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，首先要進行產(chǎn)品模型的制作，學(xué)生在實驗室里需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的實踐步驟，先用電腦繪制模型圖和效果圖，然后選擇相適合的材料、工具進行制作，最后打磨上色等。在這一過程中要經(jīng)過復(fù)雜的運算和精密的測量，耗費大量的時間。而虛擬展示技術(shù)則只需要創(chuàng)建模擬的三維環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬的世界里完成實驗室里的任務(wù)，通過鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備與展示對象進行互動，完成視覺、聽覺甚至嗅覺的交互體驗，大大簡化了繁冗的工作程序。
3．2實踐教學(xué)手段靈活
在傳統(tǒng)的展示設(shè)計課程教學(xué)中，對教學(xué)場地、實驗室條件等有較高的要求，比如材料要齊全、加工工具和設(shè)備要應(yīng)有盡有。不少高校由于受人員和經(jīng)費等條件的限制，往往忽略很多重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，極大地影響了展示設(shè)計課程的教學(xué)效果和學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。如果在課堂教學(xué)中引入虛擬展示技術(shù)，就可以在有限的資源和條件下完成實踐教學(xué)，能顯著改善教學(xué)條件，豐富教學(xué)手段。例如學(xué)生可以在教師事先設(shè)定好的虛擬空間內(nèi)設(shè)計制作模型，并進行交互式體驗，既鞏固了基礎(chǔ)知識，提高了學(xué)生的實際動手能力，又能有效地避免真實環(huán)境中因為操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻陌踩鹿屎驮牧侠速M。
3．3教學(xué)效果良好
傳統(tǒng)的課堂教學(xué)只能通過多媒體設(shè)備向?qū)W生展示二維圖片或者播放視頻，角度單一且不具有交互性，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用可以幫助教師豐富課堂教學(xué)手段，讓展示更逼真、更生動，且具有多角度和互動性特點。運用虛擬展示技術(shù)編制的課件，不僅有聲有色，而且更具立體感和真實感，還能提供虛擬的實驗環(huán)境。例如，建立一個虛擬的產(chǎn)品展示，教師可以邊演示課件邊點擊相關(guān)的視頻連接，還能進行實時的互動操作，甚至是再現(xiàn)制作工程，能為現(xiàn)代的教學(xué)特別是在線學(xué)習(xí)和遠程教育提供良好的平臺，以取得更好的教學(xué)效果。
4虛擬展示技術(shù)在展示設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用
虛擬展示在現(xiàn)代展示設(shè)計教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，教師可以在掌握三維建模軟件的基礎(chǔ)上進行虛擬展示教學(xué)。目前，此類軟件已發(fā)展得相當(dāng)成熟，如人們熟知的3D－MAX、犀牛、MAYA等都是常用的建模軟件，模型建立以后通過虛擬平臺即可對其進行虛擬展示。以下以電子產(chǎn)品中一款點鈔機的虛擬展示應(yīng)用為實例，剖析虛擬現(xiàn)實技術(shù)在展示設(shè)計教學(xué)中的具體應(yīng)用。
4．1運用三維設(shè)計軟件創(chuàng)建展示模型
三維模型是運用三維設(shè)計軟件創(chuàng)建的，目前使用較多的三維設(shè)計軟件是由美國Autodesk公司開發(fā)的3DS－Max軟件。該軟件具有較為快速的三維建模功能，同時還可以較好地處理材質(zhì)、貼圖和各種空間變形。它能夠輸出c3d、wrl、obj等格式文件，可以直接在主流的虛擬現(xiàn)實平臺使用，兼容性很好。
4．2選擇虛擬展示平臺進行虛擬交互設(shè)計
模型建立后，選擇虛擬展示平臺。教學(xué)中，可以使用瑞典Cycore公司開發(fā)的Cult3D軟件。該軟件已在虛擬設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，它具有文檔小、便于傳送、3D互動真實、材質(zhì)表現(xiàn)力強、可跨平臺運用等優(yōu)勢。Cult3D軟件對計算機的硬件要求相對較低，一般辦公或家用計算機、筆記本電腦和平板電腦甚至手機都能流暢地瀏覽Cult3D作品。基于JAVA語言的內(nèi)核使Cult3D軟件具有良好的擴展性，在完成交互設(shè)計后可以生成多種形式的文件進行，如可生成“．co”格式的文件，該文件可以無縫地嵌入網(wǎng)頁頁面。總之，該軟件相對簡便，符合設(shè)計類專業(yè)教學(xué)的軟硬件開發(fā)環(huán)境及應(yīng)用目標(biāo)。
4．3設(shè)計成果通過瀏覽器進行
首先，根據(jù)設(shè)計圖紙建立點鈔機產(chǎn)品模型。必須注意的是：要保證在3ds－Max軟件中建立的產(chǎn)品模型面的數(shù)量盡量少，因為目前虛擬軟件在進行模型渲染時，不能較好地運行過多面數(shù)和過于精細的模型，否則會對虛擬軟件運行平臺造成負擔(dān)。其次，為了后期的貼圖、材質(zhì)賦予及在Cult3D虛擬軟件里進行交互設(shè)計，點鈔機模型應(yīng)當(dāng)按照結(jié)構(gòu)分別建模。點鈔機模型建立好輸出時，為了減輕后期軟件運算的負擔(dān)，盡量導(dǎo)出成jpeg或gif格式，以便有效地控制文件大小。最后，安裝Cult3DExporterfor3dsMax插件，將已經(jīng)創(chuàng)建好并進行了對象群組的點鈔機模型通過插件的EXPORT命令導(dǎo)出，保存為Cult3DDesigner（＊．c3d）類型，以便在Cult3D中進行進一步的交互動作設(shè)置。進入Cult3D軟件中進行點鈔機虛擬交互設(shè)計。首先啟動Cult3DDesigner程序，通過導(dǎo)入命令導(dǎo)入點鈔機模型，然后根據(jù)預(yù)設(shè)的展示動作進行基本交互設(shè)置，設(shè)置的對象主要包括場景、動作、事件三要素。場景包括導(dǎo)入的C3D文件中的材質(zhì)、聲音、紋理等要素，動作一般包括點鈔機模型的移動（旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等）、顯示或者隱藏物體、顏色顯示和轉(zhuǎn)換、視角旋轉(zhuǎn)等，事件包括開始事件、計時器、鼠標(biāo)或者鍵盤事件及由其他事物激發(fā)的自定義事件等。如果有組合關(guān)系，可通過事先設(shè)計多種組合形式分別命名，再對模型預(yù)設(shè)鍵盤單擊觸發(fā)事件的相應(yīng)動作，這樣就能夠在演示窗口通過鍵盤事件完成點鈔機形態(tài)和色彩變換的展示。完成以上的交互設(shè)計后，如果是通過瀏覽器進行，則點擊“保存”命令，存儲為Cult3D網(wǎng)絡(luò)文件（＊．co）格式，在網(wǎng)頁中編寫語句嵌入該文件并設(shè)置觸發(fā)事件，從而完成虛擬交互對象的網(wǎng)絡(luò)。用戶可以在網(wǎng)絡(luò)上使用瀏覽器進行交互瀏覽，可以通過鼠標(biāo)、鍵盤完成點鈔機移動、旋轉(zhuǎn)、縮放和變化顏色等預(yù)設(shè)的操作。運用這種互動的虛擬手段可以全方位地進行產(chǎn)品的展示，讓體驗者更好地了解產(chǎn)品。如果對頁面效果不滿意，還可以通過Photoshop進行界面設(shè)計，建立更美觀和人性化的操作環(huán)境，必要時可使用網(wǎng)頁設(shè)計軟件完成虛擬展示平臺的整合。
5結(jié)束語
展示設(shè)計課程多空間、多場景、多模型、側(cè)重動態(tài)的特點決定了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐教學(xué)中具有良好的應(yīng)用前景。虛擬展示技術(shù)在展示設(shè)計課程教學(xué)中最重要的作用在于促進了教學(xué)環(huán)境的改善和教學(xué)理念的改變。S前高校的展示設(shè)計教學(xué)在引人虛擬現(xiàn)實技術(shù)時遇到的主要的困難是：如何處理好現(xiàn)實條件與理想狀態(tài)之間的關(guān)系；教師如何在最短的時間內(nèi)快速和高效地掌握相關(guān)技術(shù)，解決好當(dāng)前教學(xué)面臨的突出問題。虛擬展示技術(shù)為現(xiàn)代展示設(shè)計教學(xué)提供了內(nèi)容逼真、生動、更具立體感和真實感的虛擬實驗環(huán)境，必然促使傳統(tǒng)教學(xué)理念、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)手段的更新。虛擬展示設(shè)計正在解放工業(yè)化時代對展示設(shè)計教學(xué)形式的束縛，必將成為未來展示設(shè)計教學(xué)的一大趨勢。
作者：盛夏 潘倩 單位：安徽城市管理職業(yè)學(xué)院城市設(shè)計系
