臧晶晶　馬如宇

三維全景技術是目前迅速發(fā)展起來的一個虛擬現(xiàn)實分支，可廣泛應用于網絡三維業(yè)務，也適用于網絡虛擬教學領域。它利用實景照片建立虛擬環(huán)境，按照照片拍攝→數字化→圖像拼接→生成場景的模式來完成虛擬現(xiàn)實的創(chuàng)建，較傳統(tǒng)的以VRML為代表的網絡三維技術更為簡單和實用。

一、三維全景技術及其教學應用

1.什么是三維全景技術

全景，也稱為全景攝影或虛擬實景，是把相機環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個全景圖像，用專用的播放軟件在互聯(lián)網上顯示，讓使用者能用鼠標控制環(huán)視的方向，可左可右、可近可遠，使其感覺像在一個窗口中瀏覽外面的大好風光。

2.三維全景技術的分類

（1）柱形全景：柱形全景是最簡單的全景攝影。使用者可以環(huán)水平360度觀看四周的景色，但上下的視野將受到限制。顯然，這種照片的真實感不強。

（2）球形全景：球形全景的視角是水平360度，垂直180度?？闪钍褂谜呷谌胩摂M環(huán)境之中。

（3）對象全景：對象全景的主要特點是，可用鼠標控制對象轉動，從而實現(xiàn)對對象360度的觀察。

3.三維全景技術的特點及優(yōu)勢

三維全景技術具有以下特點:一是實地拍攝，是真實場景的三維展現(xiàn)。二是具有一定的交互性，用戶可以通過鼠標選擇自己的視角，并可任意放大和縮小視野范圍。三是不需要單獨下載插件，在瀏覽器自動下載一個小小的Java程序后，就可以在網上觀看全景照片了，也可以使用Quick Time播放器直接觀看。一般來說，全景圖片文件只有100K～150K，便于網絡傳輸。

與其他虛擬現(xiàn)實技術采用計算機生成的圖像相比，三維全景技術真實性強、素材的準備工作簡單、制作容易，適用于普通用戶。其他虛擬現(xiàn)實技術由于需要經過復雜的編程以生成三維模型、進行交互控制等，只能由專業(yè)人員開發(fā)。

4.三維全景技術在教育中的應用

三維全景技術可用于：校園風光、校園文化展示；數字博物館、重點實驗室(如歷史、考古、醫(yī)學、生物等)網上虛擬現(xiàn)實的全面展示；CAI課件和多媒體教學光盤等的制作，教學模型、模具、電子產品、醫(yī)學器官等的360度展示；科研院校環(huán)境和校園新樓規(guī)劃建設；虛擬現(xiàn)實實驗室的構建及地理信息系統(tǒng)應用等方面。

三維全景技術還能較好地支持網絡功能，采用三維全景技術制作網絡課件或課件素材，將使網絡教學更生動、更形象。目前，這項技術主要用于建筑、藝術、考古、地理、生物和醫(yī)學等學科教學，也可用于以觀察為主的教學培訓。

二、三維全景技術課件制作工具

1.專門的全景制作工具

這類軟件功能比較完備。制作發(fā)布的作品一般需要安裝相應的瀏覽器插件才能觀看。

（1）Ulead COOL 360

臺灣Ulead公司的COOL360能用來輕松制作360度全景虛擬現(xiàn)實圖像，提供先進的相片縫合、彎曲、對齊和混合工具，以確保獲得最佳結果。

（2）上海杰圖的全景制作解決方案

上海杰圖軟件技術有限公司的全景制作解決方案包括以下3個軟件。

● 造景師：三維全景制作系統(tǒng)，用于對現(xiàn)實場景拍攝的圖像進行自動處理，生成交互式虛擬全景，便于用戶從多個角度交互觀看三維全景。

● 造型師：三維建模系統(tǒng)，用于網上逼真展示三維物體，將對一個顯示物體拍攝的圖像進行自動處理，生成360度物體展示模型，便于用戶從各個角度觀看物體。

● 漫游大師：創(chuàng)建虛擬漫游的開發(fā)工具，使用該軟件可以將球形全景、柱形全景、平面照片、地圖或戶型圖、場景音樂和解說、文字信息等各種多媒體元素集成起來，設置虛擬漫游路線，創(chuàng)建專業(yè)的交互式虛擬漫游效果。

2.Apple QuickTime VR Authoring Studio

Apple公司的QuickTime VR是全景視頻產品的專業(yè)解決方案，它可以創(chuàng)建真實的情景學習環(huán)境，具有巨大的應用潛力。

3.基于Java技術的全景制作工具

這類編輯軟件在編輯過程中與前一類軟件差不多。不同的是，在完成發(fā)布時，直接利用Java虛擬機來播放全景作品。

三、基于三維全景技術的教學示例開發(fā)

虛擬儀器展示是比較典型的對象全景。我們可以為儀器創(chuàng)作配以解說詞和文字說明的三維旋轉體圖片，讓學生可以對虛擬儀器進行隨意旋轉和任何視角的觀察，以便詳盡了解儀器的構造、功能和使用方法，并達到預習實驗或復習實驗的目的。這里，以上海杰圖軟件技術有限公司的造型師演示版2.0為開發(fā)工具，介紹計算機CPU360度全景展示的制作方法。

1.準備一組環(huán)繞計算機CPU360度拍攝的實物照片。這里分別準備了9張，置于同一目錄下。為使被拍攝物品的中心點保持一致，在拍攝時最好使用專業(yè)三腳架，并配合使用專門拍攝物品的360度旋轉臺。

2.啟動杰圖造型師軟件。該軟件提供了3種導入圖像方式：打開現(xiàn)有的圖像文件、從影像文件中抓取圖像和通過數碼攝像機捕捉圖像。

3.從“文件”菜單中選擇“打開圖形文件”選項，打開相應的對話框，瀏覽準備好的素材圖像文件，將它們按順序添加到右側窗格列表中，單擊“確定”按鈕。這時，出現(xiàn)調整和裁剪圖像的對話框。在左側窗格中定義圖像區(qū)域，右側列出素材圖像的縮略圖，將其選中后，可根據需要進行旋轉。確認旋轉無問題后，單擊“確定”按鈕。

4.進入圖像參數設置窗口，添加或刪除文件，改變文件順序并對齊圖像。該軟件提供兩種對齊模式。一種是點對齊，即先在各幅圖像上定義一個光標點，再移動各幅圖像，使各幅圖像的特征點均準確對齊到光標點上。另一種是評議對齊，先確定一幅基準圖，該圖像完全不透明且不可動，拖動鼠標或使用鍵盤將其他圖像移動到與基準圖對齊的最佳位置。

5.選擇菜單“輸出”>“預覽360度虛擬物體”，預覽效果。如果不滿意，可繼續(xù)調節(jié)。確認合格后，選擇菜單“輸出”>“輸出360度虛擬物體”，并在打開的對話框中設置輸出參數，單擊“保存”按鈕，生成360度虛擬物體的網頁文件。

與傳統(tǒng)的三維技術相比較，三維全景技術在交互性、真實感、可操作性及簡易性等方面有著比較明顯的優(yōu)勢和應用潛力，更適合在網絡教學環(huán)境中呈現(xiàn)教學內容。相信隨著在網絡課件制作研究的不斷深入，三維全景技術定會為學習者開發(fā)和創(chuàng)設出豐富多彩、生動逼真的網絡教學資源和教學情境。

參考文獻

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