VR技术在中职动漫专业教学中的应用实践探析

张剑华

摘要：随着数字创意产业转型与升级的发展，VR全景拍摄教学与中职动漫专业人才实践能力的培养密切相关。它作为摄影技术与产教融合的实践课程，需要重构课程思路，革新教学资源，达成教学实效。在教学实践方面，VR技术可以应用于单反相机景深和720yun全景云台节点调节这两个知识点中。学生通过佩戴 VR 眼镜进行场景模拟拍摄操作，获得真实场景的拍摄交互体验。VR技术可以解决教学中深景和节点调节的重难点，提高办学效益，达到教学实践改革的目的。

关键词： VR技术；VR全景技术；动漫专业；教学实践

中图分类号：TP399        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）13-0158-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

1 概述

VR技术（英文名称：Virtual Reality，缩写为VR），又称虚拟现实技术或虚拟实境或灵境技术，其指采用计算机技术为核心的技术手段，综合应用三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、融媒体技术、传感技术等多种高科技的实用技术，它模拟真实环境，实现人机交互，让人有种身临其境的沉浸感[1]。

1.1 VR全景技术

VR全景技术借助专业的相机捕捉整个场景的图像信息，利用拼接软件进行图片拼合，并通过720yun平台生成VR全景虚拟漫游，把二维的平面图模拟成三维空间，它是一种新兴的多媒体技术。VR全景图是一种基于图像绘制技术生成真实感图形的虚拟现实技术，它把相机环绕四周拍摄的一组或多组照片，拼接成360度全方位图像，通过全景播放器可进行体验和观看三维全景图。随着虚拟现实技术的日趋成熟，VR全景展示技术也被应用到了更多的行业，例如：家居装饰、旅游景区、汽车三维、房地产等行业[2]。

1.2 VR全景拍摄设备

VR全景图片拍摄设备由单反相机、鱼眼镜头、三脚架、全景云台、电池、相机包、SD卡等组成。设备操作包含组装设备、调整节点、重叠拍摄这三个步骤。首先，操作人员组装全景云台，安装到三脚架上，需要保证牢固稳定。其次，调整全景云台和单反相机位置，将节点置于合适位置，保证各个角度拍摄的图片不会产生视差现象。最后，拍摄时要确保相邻图片之间要有超过30%的重叠区域。实验数据表明，全景云台对VR全景图片拍摄尤其重要，全景云台的节点调节正确与否，它是VR全景图片拍摄中的重点和难点。

2 VR全景拍摄教学中存在的问题

由于摄影器材较为昂贵，在传统全景拍摄教学中，教师通常先采用图片和文字来进行理论知识讲解，后安排摄影拍摄。这种教学方法使VR全景拍摄教学只能停留在理论知识的层面，学生无法亲身体验实操，难以融会贯通摄影技术知识。目前，VR全景拍摄教学中存在的问题有： 第一，教学经费有限，摄影设备比较昂贵。职业院校无法满足摄影设备长期投入； 第二，教学方法单一，教材内容陈旧。 原摄影教材无法与实际全景图片拍摄设备器材接轨； 第三，无法真实展现实际拍摄情境。VR全景拍摄教学需要反复调试相机参数和校正720yun全景云台刻度，再现实际场景中拍摄的全景图片效果，达到学习和分析的目的，但传统教学手段难以满足这一要求。

3 VR技术在摄影课教学中的优势

3.1 丰富教学形式，做到因材施教

VR体验式教学在摄影教学资源使用中，主要利用3D技术构建三维立体场景，模拟生活拍摄场景。学习者通过专业的VR眼镜或头盔等设备，通过“可操作、易再现、更安全”的教学形式，更快掌握摄影操作技能。 VR体验式教学能够再现虚拟拍摄场景，采用专业相机的参数和展示效果图片，让实践课堂更直观，实现差异化教学，提高教学成效。

3.2 创造教学资源，激发学习动能

VR虚拟教学课堂使用丰富新颖的教学资源，它有利于调动学生的积极性。在传统课堂中，老师所讲解和示范的光圈、快门和景深等知识点，大部分教学只停留在画面和文字上。实际摄影器材设备，如单反相机镜头，不可能让学生进行拆除操作，学生很难掌握复杂相机内部结构的知识。 但是，利用 VR技术，教师通过制作一个单反相机VR内部结构和部件位置三维模拟课件，实际观察单反相机的内部结构和工作原理，让学生能在体验式学习中快速掌握知识，提高学习动能和积极性。

3.3 节约教学成本，增加办学效益

VR虚拟拍摄项目，能够体验真实拍摄场景，例如：焰火现场、高速运动、雪景、冰川等拍摄场景。利用VR技术模拟真实环境，既能避免各种不必要危险，又可以降低摄影实训室建设的成本。学生佩戴 VR 眼镜就能进行模拟不同品牌摄影器材和设备，进行拍摄操作，获得与真实器材拍摄体验感，在保证教学效果的前提下，极大节省了教学实训设备投入成本，增加办学效益。

4 VR技术在动漫专业教学中的实践应用

4.1 VR全景拍摄课程构建思路

集美工业学校动漫专业经过了长期的发展，VR全景拍摄教学是学校中职动漫专业产教融合的特色实践课。在教学上既能满足学生的理论知识需求，又能紧跟数字创意技术前沿。学校以产教融合为核心，以教学改革为目标，积极探索校企合作、协同育人。通过厦门市职业院校特色服务文化创意专业群委员会，学校与厦门软件园区多家动漫相关企业，构建协同育人的虚拟现实创新实验室，并打造校企深度融合的产教平台。聘请专业群委员会专家共拟共建人才培养方案，重建课程体系，组建双导师制，创建项目实训制等方式。学校将企业真实项目引入教学，以项目为引领，采用任务驱动法来鼓励学生在项目实施中主动思考。本着学生能发现并解决问题，达到自主学习的目标。在产教融合背景下，本研究团队建构了福建省VR全景拍摄省级精品课程。课程中共有9个VR全景拍摄的基础教学项目模块。如VR全景摄影的概述、全景摄影的参数及设备组装、全景补地方法、全景图片后期处理技巧等。教学团队以项目2《全景摄影的参数》及《设备组装中单反相机景深和720yun全景云台节点调节》为例，利用虚拟现实技术建立高沉浸度的虚拟漫游场景，以此虚拟教学场景为指导，将相应知识点相融合，开展VR全景拍摄教学。学生按照“VR眼镜+三維漫游场景”的提示流程，来提升对知识点的体验，加深对相机深景知识点的学习；经过720yun全景云台中纵节点和横节点的VR虚拟操作考核，解决节点调节重点和难点，提高教学效果和效率。

4.2 VR全景拍摄课件构建内容

4.2.1 摄影景深应用

景深是指相机在完成对焦时，景物在感光元件上的清晰、锐利范围。光圈、镜头焦距及焦平面到拍摄物的距离是影响景深的三个重要因素。

在景深课件虚拟仿真系统中，技术团队利用3DS Max进行建模和系统场景制作，并使用Photoshop对系统界面进行UI和贴图制作。最后，通过Unity3D进行系统集成，结合C#语言进行脚本开发，与HTC Vive设备连接完成系统的设计。相对于传统的摄影景深教学而言，它的交互性更强，不仅具有传统摄影中影响景深的三要素基本模块，同时也能更好地适应虚拟现实技术发展趋势。采用VR头戴式显示设备（HTC Vive）作为交互手段，可以真实地模拟摄影拍摄过程，实时仿真教学拍摄效果。它既满足了实训教学需求，又避免了实训中需要建设场地的资金费用。

景深虚拟仿真课件实验数据表明，影响景深的关系如下：光圈数值越小，光孔越大，景深越浅；光圈数值越大，光孔越小，景深越深。焦距越长，景深越浅；焦距越短，景深越深。相机与拍摄对象距离越近，景深越浅；相机与拍摄对象景深越远，景深越深。

4.2.2 720yun全景云台节点调节应用

镜头节点又称镜头最小视差点，它是指相机镜头的光学中心点，穿过此点的光线不会发生折射。镜头节点分为纵向节点和横向节点，全景云台的作用就是保证纵向节点和横向节点正确，让镜头节点和旋转点在垂直方向保持同一垂直线上。在全景拍摄时，操作者进行镜头节点旋转拍摄时，防止位移现象。

以8毫米的鱼眼镜头为例进行纵节点调节时，操作者先将相机垂直向下对准全景云台，打开LED取景器，将相机翻转使镜头朝下并对准全景云台水平板。打开相机网格线，把网格线分别对准分度台中心的水平线和垂直0刻度线。通过前后移动水平板让相机LED取景器的中心位置与全景云台的十字准星位置对齐，这样就可以确保相机的光轴与全景云台的下转台轴心重合，相机在立臂上移动就始终都保持在光轴上。水平节点的调节是设备组装调试部分的难点，因为在寻找垂直节点时，可以参照水平板的刻度，但是水平方向上的节点寻找，只能通过参照物直观感受。首先，翻转相机至水平，找两个参照物，置于相机镜头的前方，近物距离镜头30～50厘米，远物距离镜头1～2米。其次，以鏡头正对参照物，使镜头、近物、远物三点成一线。最后，左右旋转镜头，透过取景器会看到，随着镜头转动角度的加大，远近两个参照物之间有了明显的位移变化。实验数据表明：随着相机的旋转移动，如果两个参照物靠得越来越近，则说明双面夹座移动的方向是正确的；继续调整双面夹座的位置，直到两个参照物能够完全重叠在一起。反之，如果两个参照物之间的距离越来越远，则说明双面夹座调整的方向有误，要往反的方向移动，直到参照物完全重叠在一起。

总之，本课件开发中使用3DS Max，Photoshop和 Unity 3D、C#语言等工具搭建的虚拟仿真（VR）全景拍摄节点调节系统，它与HTC Vive设备连接，同传统的全景拍摄节点教学相比，它的交互性更强，不但具有传统摄影中节点调节中的横节点和纵节点调节两个基本模块，而且还能更好地应用VR技术。VR全景拍摄节点调节系统通过采用VR头戴式显示设备（HTCVIVE）作为交互手段，能够真实地模拟出全景拍摄云台中横节点和纵节点实际参数的调节，实时仿真教学节点调节前后的实际拍摄效果，解决全景拍摄云台节点调节的重点和难点问题。

4.3 VR技术应用于VR全景图片拍摄的教学成效

4.3.1 “虚实结合”，混合教学模式

虚拟仿真课件由一线摄影教学教师和企业技术人员自主设计并开发完成。其内容经过反复讨论修改，以确保每个设计环节的科学性和合理性。依照“虚实结合”“线上线下”混合的原则，所有课件素材及课件中实验操作数据均从真实摄影器材上实际参数获得。特别是720yun全景云台中的竖板、横板、防垂快装板、双面夹座、竖板固定旋钮、10档分度台、补地套件等部件都采用实际的1∶1比例建模设计，丰富多彩的动画、实物模型、3D仿真情景的形式显示，凸显了虚拟仿真课件实训教材的优势。虚拟仿真课件的部分操作界面截图如图1和图2所示。

4.3.2 VR虚拟仿真课件，实施教学效果

根据对动漫专业学生问卷调查，VR虚拟仿真课件的实际使用效果如表1所示。调查结果表明，超过95%的学生接受这种新的教学方式，认为虚拟仿真课件很有帮助。学生首次通过课上虚拟仿真课件学习后，便期待完成下一阶段的真实VR全景拍摄实操。实际VR全景拍摄后，学生在书写实训报告的过程中，可以再次利用虚拟仿真课件进行仿真数据过程的回放，进一步加深对VR全景拍摄景深和节点调节要点的理解，切实感受到虚拟仿真课件对教学质量的提高以及实际拍摄过程中所得到的收获。同时，问卷也反馈了存在的不足之处和体验意见，为虚拟仿真课件下一步完善和升级改造做好前期准备工作。

虚拟仿真（VR）景深和虚拟仿真（VR）全景拍摄节点调节的两个课件参加2022年第十六届中国好创意暨全国数字艺术设计大赛，获教师组游戏与三R组两个三等奖。

5 结束语

综上所述，VR技术的出现，为VR全景拍摄教学提供了一套全新的教学改革思路。通过引入VR技术，以学生为中心，获得真实体验感和参与感，让拍摄的场景和内容更加丰富和逼真。在VR全景图片拍摄教学中，教师可以借助景深和镜头节点调节VR课件系统，学生通过佩戴 VR 眼镜可进行场景模拟操作，对单反相机的镜头光圈、焦距、拍摄距离远近的调节，可以即时观察所拍摄景物深景变化的场景图片；通过720yun全景云台纵节点和横节点的调节，更加直观和逼真体验，画面中呈现正确与错误结果，掌握全景云台在安装不同单反相机时，能够适时地修正和调节云台，确保节点调节正确，节省教学成本，提高办学效益。

参考文献：

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[2] 焦东来，张海涛，顾燕.基于WebGIS的全景照片管理与展示方法研究[J].计算机应用与软件，2013（10）：30-32，70.

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[5] 杨伟策.虚拟现实技术在电影场景设计中的应用研究[D].武汉：湖北工业大学，2019.

[6] 徐颖.虚拟现实技术在动漫游戏教学设计中的应用研究[J].佳木斯大学社会科学学报，2021，39（3）：223-224.

[7] 龙芳.虚拟仿真技术在高职烹饪专业课程实践教学中的应用研究[J]. 教育观察. 2022，11（34）：79-80.

[8] 张燕丽.“三创”视角下的产教融合人才培养模式研究与实践——以动漫专业为例[J].南方职业教育学刊， 2019，9（6）：13-15.

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