張海軍，范開欣

（甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院，甘肅 武威 733006）

借助互聯(lián)網思維，結合新技術與互聯(lián)網深度融合，是傳統(tǒng)領域發(fā)展的新趨勢[1]。新時代高等職業(yè)教育迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術不斷發(fā)展和迅猛成熟，實體校史館逐漸顯現(xiàn)出諸多缺陷與不足，比如傳統(tǒng)靜態(tài)圖文展示的實體校史展館受制于場地的限制，參觀者須在相對固定的時間到實體館方能參觀，而虛擬校史館極大地推進了校園信息化建設。VR虛擬校史館是一種可以將校史館和陳列品在互聯(lián)網上進行展示、宣傳與教育的數(shù)字化展覽館，是推進教育數(shù)字化發(fā)展的現(xiàn)實需要。文章以甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院校史館為原型，通過對其進行數(shù)據采集、3ds Max建模，VR平臺后期效果制作，進行VR虛擬校史館的設計制作與應用，確保實現(xiàn)了沉浸漫游、身臨其境、賞心悅目，極大地增強了校史館網上參觀的真實性、體驗感和層次感。

1 校史館VR虛擬技術的研究應用

1.1 VR虛擬校史館

為充分發(fā)揮校史館在傳播校史文化、展示辦學成就、擴大學校影響等方面的積極作用，國內不少高校利用現(xiàn)代信息化技術實施了校史館虛擬展示，但大多為靜態(tài)展示[2]，這種展示存在信息量小、體驗感差、更新緩慢等缺點，梯次化、立體化效果不佳，很大程度上影響了校史館傳播文化內涵、樹立良好形象、展示學校精神作用的發(fā)揮。與之相比，VR虛擬展示技術具有真實的交互式體驗感優(yōu)勢[3]，受到廣泛歡迎。

VR虛擬技術是一種集成了人工智能、傳感交互等高新科技的動態(tài)虛擬技術，具有多感知、自主性、交互性、沉浸性等特點，主要活躍于影視、游戲、教育、醫(yī)療、軍事等具有沉浸式體驗需求的領域。利用VR技術構建虛擬校史館，是新時代數(shù)字化展覽館建設的發(fā)展要求，有助于現(xiàn)代職業(yè)教育數(shù)字化、推進校園信息化建設。VR虛擬校史館以傳統(tǒng)校史展示館為基礎，將VR場景動態(tài)虛擬技術與真實校史館相結合，參觀者可以通過進入校園網站、微信公眾號或手機掃碼等方式獲取VR平臺鏈接，線上參觀校史館。目前來看，虛擬校史館內容完整、色彩美觀、數(shù)字化強，具有傳播速度快、用戶體驗感強、人機交互性能好等優(yōu)點，能夠更好地再現(xiàn)校史館的內部真實場景，讓人沉浸漫游于校史館之中，可以讓目標受眾賞心悅目、心情愉悅。

1.2 VR虛擬現(xiàn)實技術在校史館應用的意義

校史館是陳列學校奮斗歷程、展示學校辦學過程和不同時期精神風貌的重要場館，對追憶先輩、緬懷歷史具有特殊的意義，是一個有歷史革命高校的重要職責和使命。VR虛擬校史館集中體現(xiàn)了梯次化、群眾化、立體化、信息化和數(shù)字化路徑，充分處理好了歷史與現(xiàn)實的關系，在視覺、聽覺和觸覺方面具有更強的吸引力，更加有利于傳播校史文化、弘揚學校精神、展示辦學成就、擴大宣傳影響。VR虛擬校史館上線后，可以與實體校史館共同構建“館內+館外”“線上+線下”黨建、思政、精神、文化育人體系，著力打造對外交流的展示平臺、學校精神的傳承平臺和德育人文的教育平臺，更能夠深化師生知校、立校、愛校、榮校教育，對推進校園信息化建設、人文校園建設，打造魅力“牧院”發(fā)揮著重要的作用，有利于把學校建設成為“立足甘肅、面向全國，有特色、高水平”的高等職業(yè)院校。

2 VR校史館的創(chuàng)建思路及流程

甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院校史館建筑面積為600 m2，內部空間分為溯源篇、薈萃篇、求索篇、謀新篇等4大板塊，全景式展現(xiàn)了學校七十載光輝歷程，是融展示、研究、交流、體驗于一體的校史空間。主要參觀群體分校外參訪者和校內師生，主要通過互聯(lián)網進行參觀、瀏覽、學習、交流，使用的訪問設備主要為手機和電腦。鑒于校史館VR虛擬空間訪問的快速、流暢需要，必須對VR虛擬平臺創(chuàng)建的關鍵技術參數(shù)進行控制設定，否則不利于參觀者瀏覽，而且還會影響心情，設計的關鍵技術參數(shù)設定為：響應延時≤20ms，屏幕刷新率75Hz，陀螺儀刷新率≥1 kHz，瞬間同時訪問量≥1 000人。

為克服靜態(tài)虛擬展示參觀視覺單一、聽覺信息缺乏、互動性不足、用戶參與感不強的不足，需要利用三維虛擬技術將展館及其陳列品移植到互聯(lián)網上進行展示、宣傳[4-6]。甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院VR虛擬校史館創(chuàng)建流程從創(chuàng)建到發(fā)布，3個主要工作階段分別是空間數(shù)據采集、三維場景建模及烘焙、漫游設計，如圖1所示。

圖1 創(chuàng)建VR校史館的工作流程

3 校史館VR場景設計與實現(xiàn)

3.1 采集空間數(shù)據及繪制平面圖

空間數(shù)據的采集是三維場景建模的前提基礎條件，直接決定著VR校史館的整體形象和展示品質。因此，在三維場景建模之前，必須進行實地測量校史館的內部空間圖像數(shù)據，核心工作是使用魯班尺、BOSCH DLE40激光測量儀等對校史館、展臺及展品等實物的圖像資料進行采集、收集、整理，以確保能夠真實分析理清校史館內部構造、空間結構；為保證后期場景建模的效果，在空間圖像數(shù)據采集完成后，務必使用AutoCAD（計算機輔助設計軟件）把測量收集到的數(shù)據繪制成平面圖，以便于為三維虛擬建模做鋪墊打基礎。

3.2 航拍采集圖像

為確保能夠切實將校史館的現(xiàn)狀完整記錄并保存下來，并將其作為3ds Max建模的重要原始資料，就必須采用航拍技術對校史館內部效果進行現(xiàn)場實景拍攝。要確保真實和準確地記錄效果，務必在航拍前，先通過實地測量提前繪制成的AutoCAD平面圖，理清校史館的內部布局情況，以便更好地確定拍攝坐標。通過現(xiàn)場查看，進行校史館的內部航拍拍攝，精準確定了12個航拍坐標。為確保達到真實展示校史館內景效果，航拍時需選擇合適的高度拍攝，經過多次實地拍攝，最終確定在離地1.5 m的高度安裝拍攝設備；采取每隔90°拍攝一張照片的方式進行水平取景，最后將航拍設備調整到與地面垂直，拍攝天花板和地面。

3.3 三維建模及場景優(yōu)化

虛擬校史館建設至關重要的工作環(huán)節(jié)就是3ds Max三維建模，只有建好三維幾何模型，才能真正確保整體效果的實現(xiàn)與完成。鑒于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實時展示和網絡帶寬的限制，三維建模必須保證視覺效果，要盡量采用比較簡單的模型[7]。場景創(chuàng)建時最重要的工作是模型優(yōu)化，其主要方式有減少分段數(shù)、刪除隱藏面、使用紋理貼圖、使用優(yōu)化編輯器等。甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院校史館VR空間制作采用3ds Max，嚴格按照采集數(shù)據1:1進行還原，且使用軟件自帶的幾何體開展數(shù)值建模，并刪除場景中不可見的冗余面，如圖2所示。同時，在場景優(yōu)化方面，為確保降低VR虛擬校史館運行過程中可能出現(xiàn)的卡頓、提高VR校史館場景的空間質感和光影效果，不在3ds Max中設置材質效果，也不設置燈光效果。

圖2 校史館內部空間3ds模型圖

3.4 場景貼圖烘焙

場景烘焙能夠很好地提升網上瀏覽的體驗感和真實性。因而，為確保瀏覽順暢、提高觀看質感、達到視覺上逼真的光影效果，在制作好各個實體三維模型完成虛擬校史館3ds Max建模后，就需要將已經建模好的校史館三維幾何場景模型導入到VR系統(tǒng)中，進行三維場景貼圖烘焙，設置校史館內部場景的材質、燈光、碰撞檢測和漫游方式等，將各種效果渲染到紋理，并確保實現(xiàn)永久保持?？紤]適應性和可操作性，校史館的烘焙采用3ds Max自帶的Mental ray渲染器，很好地實現(xiàn)了快速渲染逼真的環(huán)境[8]，極大地提升了參觀的質感。

3.4.1 設置材質

虛擬校史館最終呈現(xiàn)的視覺效果直接受到場景材質設計參數(shù)的影響。因此，在設置場景材質時，要盡最大的可能選擇與校史館真實場景相同的素材，同時借助圖像處理軟件Photoshop制作虛擬校史館場景材質UVW（坐標）貼圖，設置VR中材質參數(shù)，以確保與生活現(xiàn)實中校史展示館的內部真實場景效果保持高度的一致。

3.4.2 設置燈光

對VR虛擬空間效果和用戶瀏覽流暢性的影響因素較多，除了有材質選擇、參數(shù)設置的影響外，燈光的設置同樣也嚴重影響著虛擬效果，否則瀏覽效果不佳，甚至出現(xiàn)嚴重卡頓。因此，在設置虛擬校史館VR燈光時應著重對陰影效果的塑造，以確保光影效果最佳，使其空間效果更具真實感[9]。

3.4.3 漫游設計

相關研究資料表明，虛擬校史館漫游路徑設置主要有兩大類，第一類是手動漫游，第二類則是自動漫游。甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院三維虛擬館的設計采用手動漫游與自動漫游相結合的方式。參觀者進入VR虛擬校史館后，若10 s內無任何操作，系統(tǒng)將沿著提前設定好的漫游路徑自動漫游瀏覽校史館。若有觸碰手機屏幕或電腦鍵鼠操作時，則立即切換至手動漫游，如圖3所示。手動漫游有2種操控方式：一種是參觀者通過操控虛擬鍵盤，實現(xiàn)前進、后退、往左、往右移動等功能；另一種是參觀者同時使用2個手指滑動畫面實現(xiàn)前進功能，同時使用3個手指滑動畫面實現(xiàn)后退功能，使用1個手指滑動畫面實現(xiàn)旋轉功能。

圖3 VR虛擬校史館的內部漫游場景

3.4.4 場景碰撞設置

碰撞檢測對三維虛擬展館設計有著十分重要的意義。甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院VR校史展示館的內部場景空間主要由柜體、展臺、展品、墻體等實物圍合而成，若不開啟場景碰撞功能，就會在用戶瀏覽時出現(xiàn)穿越空間實體的現(xiàn)象，將直接影響參觀者的情緒，真實感將會大打折扣。因此，開啟碰撞檢測功能，可以有效避免穿越墻體、柜體或碰撞到展臺、展品等情況，讓目標群體真正感受到VR虛擬現(xiàn)實技術所帶來的真實體驗。

4 VR虛擬校史館的應用前景

VR虛擬校史館就是利用VR虛擬現(xiàn)實技術搭建的線上三維虛擬展館，充分利用三維全景技術結合三維動畫技術制作而成，將傳統(tǒng)的實體校史館搬至線上網絡虛擬空間，實現(xiàn)了720°全方位、24 h全天候觀看瀏覽，臨場感及體驗更完美，有全方位的視覺體驗，如身臨其境一般，視覺、聽覺以及觸覺的吸引力、穿透力強。利用VR技術構建虛擬校史館，能夠極大地克服參觀時間、場所位置等因素的影響，使參觀者足不出戶就能參觀校史館，可以極大地方便師生全面了解學校，能夠生動形象地呈現(xiàn)出校園文化、歷史、精神，有利于傳播學校正能量、展示學校新形象，是現(xiàn)代化高等職業(yè)教育信息化建設必不可少的，是職業(yè)教育數(shù)字化發(fā)展的一個重要方面，必然將廣泛應用于現(xiàn)代化校史館的建設之中，其在現(xiàn)代化高等職業(yè)教育信息化建設、智慧校園建設中具有廣闊的應用前景。

5 結語

校史館是見證學校歲月崢嶸面貌變遷、展現(xiàn)學校春華秋實碩果累累的場館，是學校深厚歷史積淀、豐富校園文化的精神載體?；赩R技術的虛擬校史館是一個新的形象展示平臺，為校史館提供了一種新的展示形式，讓人身臨其境、沉浸漫游、耳目一新，極大地提高了校史館的信息化程度和影響力，借助VR技術構建虛擬校史館已是新時代數(shù)字化展覽館建設的必然趨勢和發(fā)展方向，選擇VR技術構建虛擬校史館已是新時代中國高校信息化建設的必然趨勢，它將代表著中國高校通過虛擬現(xiàn)實技術向全球更高層次發(fā)展邁進。