【正文】 Sons Inc，1994； 35. Grigore Burdea、Philippe Coiffer，《Virtual Reality Technology》，John Wileyamp。譬如，當(dāng)我們從路的一頭走到一頭時(shí)，不是一個(gè)漸進(jìn)的過程，而是突然地跳轉(zhuǎn)到終點(diǎn)。熟悉QuickTime VR制作流程，以便對(duì)QuickTime VR制作流程進(jìn)行有效的控制和管理。課件預(yù)攬器在單機(jī)上模擬一種合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)課件的預(yù)攬，為網(wǎng)絡(luò)課件的寫作提供一種所見即所得的集成開發(fā)環(huán)境。全景電影播放器也包括兩個(gè)部份，第一部分是一個(gè)獨(dú)立的全景電影播放軟件，專門用于播放全景電影文件；在第二個(gè)部分中，我們要編制一套播放全景電影的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，使得其它程序開發(fā)工具（如Visual C++、Visual Basic、Delphi、AuthorWare等）能夠?qū)TVR的全景電影文件作為一種可用的素材來進(jìn)行集成，就象使用其他媒體一樣的簡(jiǎn)單。2）素材管理器：要制作一個(gè)復(fù)雜的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)課件系統(tǒng)，需要大量的多媒體素材，除了包括用于產(chǎn)生虛擬信息空間的物體電影和全景電影之外，還有各種傳統(tǒng)的多媒體元素。一般制作一個(gè)大型的場(chǎng)景，一般也只需幾個(gè)月。因此，同一QuickTime VR 場(chǎng)景可跨平臺(tái)運(yùn)行，同時(shí)，它還可以在Internet上發(fā)布。所有對(duì)三維造型的操縱僅用普通鼠標(biāo)、鍵盤就可完成。這種基于圖像鑲嵌方法的優(yōu)點(diǎn)是可由攝像機(jī)獲取三維場(chǎng)景，不需要進(jìn)行幾何造型，對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力要求不高，但需較大的存儲(chǔ)空間，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示。QuickTime VR就是一種利用圖像鑲嵌(Mosaic)方式來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示的技術(shù)。這種基于幾何模型的建模與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是觀察點(diǎn)和觀察方向可以隨意改變，不受限制。而每個(gè)場(chǎng)景都有一個(gè)入口節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)場(chǎng)景打開時(shí)，這個(gè)入口節(jié)點(diǎn)作為缺省的節(jié)點(diǎn)被顯示出來。QuickTime VR的全景實(shí)際上是空間中一個(gè)視點(diǎn)對(duì)周圍環(huán)境的360度的視圖。它的出現(xiàn)使得往專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中的成本昂貴的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用普及有了廣闊的前景。③ QuickTime組件蘋果提供了許多QuickTime內(nèi)嵌組件。② 圖象壓縮管理器圖象數(shù)據(jù)需要大量的存儲(chǔ)空間。動(dòng)畫圖象可以和靜止圖象混合，用來在內(nèi)存相對(duì)較少時(shí)產(chǎn)生較多的效果。影片中的某點(diǎn)可以由到那一點(diǎn)經(jīng)過的時(shí)間單位的數(shù)量來確定。當(dāng)你生成了一種新的組件類的時(shí)候，你可以為這種新組件定義一種函數(shù)級(jí)接口。每個(gè)QuickTime組件都實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能集并且提供給它支持的技術(shù)和客戶應(yīng)用程序以特定的接口。QuickTime影片通常是由許多軌道組成的。① 原子QuickTime的原子是QuickTime用來構(gòu)建等級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本容器。另外，國(guó)防科技大學(xué)和清華大學(xué)都有類似的研究，清華大學(xué)的一個(gè)研究成果可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際拍攝效果中振動(dòng)的消除，還可使得實(shí)拍的場(chǎng)景中前景虛化，類似透視拍攝的效果。兩者功能基本相同， Video是利用硬件，直接通過全景照相機(jī)得到全景圖象。因?yàn)轱@示器每時(shí)刻只能顯示一部分景象，所以在這里還能通過全局圖象來指導(dǎo)用戶交互，目的是給用戶提示上下文信息，讓用戶具有對(duì)景象的整體感和先驗(yàn)知識(shí)，利用實(shí)景像已為全景視頻的發(fā)傳打下了基礎(chǔ)。利用Internet作為遠(yuǎn)距離教育的新型手段，為我們解決傳統(tǒng)遠(yuǎn)距離教育模式中存在的問題帶來了希望。而本系統(tǒng)采用360度全景攝影照片作素材，所以圖象質(zhì)量高，立體效果好，因?yàn)槭歉鶕?jù)真實(shí)世界影像來進(jìn)行三維建模，因而真實(shí)性極強(qiáng)，另外，本系統(tǒng)采用先進(jìn)的圖像壓縮與還原算法，不僅使造型數(shù)據(jù)量小，而且在空間呈獻(xiàn)時(shí)，沒有很大的延遲；第三，目前大部分VR系統(tǒng)的制作都需要復(fù)雜的編程來生成三維模型、檢測(cè)特殊外部設(shè)備的狀態(tài)及反饋、進(jìn)行交互控制等，這就限制了普通人涉及這個(gè)領(lǐng)域的開發(fā)。由于設(shè)備昂貴，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是應(yīng)用于少數(shù)高難度的軍事和醫(yī)療模擬訓(xùn)練，以及一些研究部門，一些很具有應(yīng)用前景中小單位，如學(xué)校等，往往是由于無法購(gòu)置這些昂貴的設(shè)置，只能望而興嘆。各種應(yīng)用，幾乎不可勝數(shù)。按照這種觀念，在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)是針對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)而非教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)。3．問題的提出和研究的方向建構(gòu)主義認(rèn)為[2]，學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者可以在其中進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)：遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)是一種虛擬現(xiàn)實(shí)與機(jī)器人控制技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，當(dāng)某處的參與者操縱一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，其結(jié)果卻在另一個(gè)地方發(fā)生，參與者通過立體顯示器獲得深度感，顯示器與遠(yuǎn)地的攝像機(jī)相連；通過運(yùn)動(dòng)跟蹤與反饋裝置跟蹤操作員的運(yùn)動(dòng)，反饋遠(yuǎn)地的運(yùn)動(dòng)過程（如阻尼、碰撞等），并把動(dòng)作傳送到遠(yuǎn)地完成。這種技術(shù)在某種意義上來說也是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它通過計(jì)算機(jī)計(jì)算來生成三維模型，模型的復(fù)雜度和真實(shí)感受桌面計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的限制。2．虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)類型的劃分VR最本質(zhì)的特征用戶對(duì)虛擬場(chǎng)景的沉浸，根據(jù)用戶參與VR的不同形式以及沉浸的程度不同，我們可以把各種類型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)劃分四類：1) 桌面級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，計(jì)算機(jī)的屏幕用來作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口，各種外部設(shè)備一般用來駕馭虛擬境界，并且有助于操縱在虛擬情景中的各種物體。參與者在虛擬環(huán)境中的活動(dòng)或者經(jīng)歷有兩種形式，一種是主觀參與（Firstperson activities），另一種是客觀參與（Secondperson activities）。這種體驗(yàn)就是“沉浸”或“投入”，即全心地進(jìn)入，簡(jiǎn)單地說就是產(chǎn)生在虛擬世界中的幻覺。隨著人們不同的動(dòng)作，這些感覺也隨之改變。這樣建構(gòu)的“意義”才是真正有意義的，才是符合教學(xué)要求的。在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中，教學(xué)設(shè)計(jì)通常不是從分析教學(xué)目標(biāo)開始，而是從如何創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生意義建構(gòu)的情境開始，整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)過程緊緊圍繞“意義建構(gòu)”這個(gè)中心而展開，不論是學(xué)生的獨(dú)立探索、協(xié)作學(xué)習(xí)還是教師輔導(dǎo)，總之，學(xué)習(xí)過程中的一切活動(dòng)都要從屬于這一中心，都要有利于完成和深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)。因此對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)中有關(guān)“教學(xué)媒體的選擇與設(shè)計(jì)”這一部分，將有全新的處理方式。⑷ 強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境(而非教學(xué)環(huán)境)的設(shè)計(jì)[1]建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者可以在其中進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。[1]⑵ 強(qiáng)調(diào)“情境”對(duì)意義建構(gòu)的重要作用[1]建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)總是與一定的社會(huì)文化背景即“情境”相聯(lián)系的，在實(shí)際情境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以使學(xué)習(xí)者能利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)去同化當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識(shí)，從而賦予新知識(shí)以某種意義；如果原有經(jīng)驗(yàn)不能同化新知識(shí)，則要引起“順應(yīng)”過程，即對(duì)原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與重組?？梢娫诮?gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師和學(xué)生的地位、作用和傳統(tǒng)教學(xué)相比已發(fā)生很大變化。VRML（Virtual Reality Modeling Language）的推出改變了信息局限于二維空間的歷史，它允許人們通過瀏覽器操縱三維空間的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境和對(duì)象。積件思想是對(duì)多媒體教學(xué)信息資源和教學(xué)過程進(jìn)行準(zhǔn)備、檢索、設(shè)計(jì)、組合、使用、管理、評(píng)價(jià)的理論與實(shí)踐的高度概括，其內(nèi)核主要體現(xiàn)在積件的基元性和可積性。①方正奧思方正奧思是由北京大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所開發(fā)的一個(gè)可視化的交互式多媒體集成環(huán)境。寫作系統(tǒng)是個(gè)非編程的課件生成系統(tǒng)，通常分為兩類，樣板型寫作系統(tǒng)和集成型寫作系統(tǒng)。3) 學(xué)習(xí)信息的廣泛性：網(wǎng)絡(luò)同多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)虛擬圖書館、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬課堂等；可為學(xué)生提供多層次、全方位的學(xué)習(xí)資源，可引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)式學(xué)習(xí)向主動(dòng)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。利用Internet作為遠(yuǎn)距離教育的新型手段，為我們解決傳統(tǒng)遠(yuǎn)距離教育模式中存在的問題帶來了希望。這種方式的教育給人類帶來了一個(gè)極好的機(jī)會(huì)，那就是，以現(xiàn)代信息計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)向教育界銳意改革的人們提供了一個(gè)從傳統(tǒng)應(yīng)試教育模式向現(xiàn)代的、更合理、更全面、更有效的教育模式轉(zhuǎn)化的途徑。從數(shù)千年前烽火臺(tái)上的狼煙傳遞信息到秦皇朝的快馬驛路；從百年前出現(xiàn)的有線電報(bào)到今天四通八達(dá)的電話傳真；到20世紀(jì)的最后十年內(nèi)，人類已經(jīng)大踏步地跨進(jìn)了以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托的時(shí)代，我們把它稱為信息時(shí)代?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)課件寫作系統(tǒng)姚顧波北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所導(dǎo)師：何克抗教授論文展示　[摘 要] QuickTime VR是QuickTime Virtual Reality 的簡(jiǎn)稱。信息時(shí)代的特征之一就是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，就有可能將我們的教育事業(yè)推向一個(gè)新的高度；否則，將會(huì)使得我們與先進(jìn)的教育思想的差距進(jìn)一步拉大?；贗nternet的遠(yuǎn)距離教育是最近在Internet網(wǎng)上高速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域。4) 評(píng)價(jià)的及時(shí)性：在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)距離教育中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)是件非常困難的事，要耗費(fèi)大量的人力和物力，而學(xué)習(xí)過程中的形成性評(píng)價(jià)是提高學(xué)習(xí)效率的有效途徑。前者依據(jù)某種教學(xué)策略提供樣板結(jié)構(gòu)，寫作者根據(jù)系統(tǒng)提示填入適當(dāng)?shù)男畔?，系統(tǒng)自動(dòng)形成可使用的課件，如天津大學(xué)開發(fā)的CACAS中文有聲課件寫作系統(tǒng)。它具有很強(qiáng)的文字、圖形編輯功能，支持豐富的媒體播放方式和動(dòng)態(tài)特技效果，能實(shí)現(xiàn)靈活的交互方式，能以層次結(jié)構(gòu)組織信息并支持超文本鏈接。第一代教學(xué)軟件（課件）是事先由教學(xué)設(shè)計(jì)確定的有固定程序的、定型情節(jié)的、模式化的、封閉的、整體的，不適應(yīng)于千變?nèi)f化的現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)。IMCAS（Internet Multimedia Courseware Authoring system ）是美國(guó)猶他洲（Utah）洲立大學(xué)研制的一個(gè)寫作平臺(tái)，它與上述寫作平臺(tái)的明顯不同就是，它運(yùn)用Java語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)行與Internet 的Web服務(wù)器和客戶機(jī)上。這就意味著教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中采用全新的教學(xué)模式(徹底摒棄以教師為中心、強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳授、把學(xué)生當(dāng)作知識(shí)灌輸對(duì)象的傳統(tǒng)教學(xué)模式)、全新的教學(xué)方法和全新的教學(xué)設(shè)計(jì)思想?？傊?，通過“同化”與“順應(yīng)”才能達(dá)到對(duì)新知識(shí)意義的建構(gòu)。在此環(huán)境中學(xué)生可以利用各種工具和信息資源(如文字材料、書籍、音像資料、CAI與多媒體課件以及Internet上的信息等)來達(dá)到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如在傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)中，對(duì)媒體的呈現(xiàn)要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知心理和年齡特征作精心的設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)，這一點(diǎn)無疑是正確的。2）認(rèn)知靈活性理論認(rèn)知靈活性理論（Cognitive Flexibility Theory，CFT）提出：復(fù)雜的知識(shí)通過在新的實(shí)例情景中的靈活應(yīng)用，可以學(xué)習(xí)的更好。目前，與虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)的內(nèi)容已經(jīng)擴(kuò)大到了與之相關(guān)的許多方面，像“人工現(xiàn)實(shí)（Artificial Reality）”、“遙現(xiàn)”（Telepresence）、“虛擬環(huán)境”（Virtual Environment）、“賽伯空間”（Cyberspace）等，都可以認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)的不同術(shù)語或形式。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)達(dá)到用戶難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。主觀參與時(shí)，參與者是整個(gè)經(jīng)歷的中心，一切圍繞參與者進(jìn)行；客觀參與時(shí)參與者則可以在虛擬環(huán)境中看到他自己與其它物體的交互。這些外部設(shè)備包括鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。2) 投入的虛擬現(xiàn)實(shí)高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全投入的功能，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。3) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或不方便感知感受。在此環(huán)境中學(xué)生可以利用各種工具和信息資源來達(dá)到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在教學(xué)時(shí)，我們要盡量創(chuàng)建一種較真實(shí)“情景”，鼓勵(lì)學(xué)生在其中自由地學(xué)習(xí)和探索，以促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行意義的建構(gòu)。例如，在美國(guó)達(dá)特茅斯醫(yī)學(xué)院開發(fā)的“交互式多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”，可使醫(yī)務(wù)工作者體驗(yàn)并學(xué)習(xí)如何對(duì)各種戰(zhàn)地醫(yī)療的實(shí)際情況作反應(yīng)。目前國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的理論方法仍然集中在硬件和配套軟件的研究上，系統(tǒng)需要采用專用設(shè)備如：頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、高分辨率圖形工作站等。而本系統(tǒng)使用的QuickTime VR電影的生成模式為拍攝224。三、國(guó)內(nèi)、外在該領(lǐng)域的研究成果概述1．國(guó)外情況利用實(shí)景建立虛擬環(huán)境，這個(gè)想法在70年代就產(chǎn)生了。1994年6月，Apple公司開始推出全景視頻產(chǎn)品QuickTime VR，第一次使人們領(lǐng)略了具有照片質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。其全景圖象被分為只有4象素寬的塊，不壓縮存儲(chǔ)為Striped DIB文件，顯示時(shí)調(diào)人相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊即可。國(guó)防科技大學(xué)研究的超文本視頻系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)不同實(shí)景之間的切換，在觀察實(shí)景時(shí)，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航式瀏覽。新創(chuàng)建的QuickTime原子就象樹的根。軌道不包含影片數(shù)據(jù)，它僅僅包含這些數(shù)據(jù)的索引，而真正的數(shù)據(jù)內(nèi)容則存在于其它地方。因此應(yīng)用程序和不同技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和管理細(xì)節(jié)隔離開來。④ 時(shí)間管理時(shí)間管理是QuickTime影片實(shí)現(xiàn)過程中重要的一部分，有時(shí)也是比較復(fù)雜的一部分。影片中的每個(gè)軌道都由時(shí)間偏移和持續(xù)的時(shí)間組成，這些屬性決定了每道開始的時(shí)間和長(zhǎng)度。2）QuickTime的結(jié)構(gòu)QuickTime包括影片工具箱、圖象壓縮兩個(gè)管理器，加上內(nèi)嵌的一套組件。存儲(chǔ)640*。蘋果定義的內(nèi)嵌組件類型包括圖象壓縮器、媒體處理器和各種各樣的工具。我們可以這樣來理解QuickTime VR，假定我們?cè)谝皇铱臻g進(jìn)行觀擦，室內(nèi)空間一般有六個(gè)表面，如果我們獲取了這六個(gè)表面的許多不同距離，不同方位的實(shí)景照片并將他們按照相互的關(guān)系有機(jī)連接 起來就可以在視覺上形成這個(gè)房間整個(gè)空間的整體認(rèn)識(shí)，這就是全景概念。它可以理解為以節(jié)點(diǎn)為中心的具有一定高度的圓柱形的平面，平面外部的景物投影在這個(gè)平面上，即為全景圖象。2）QuickTime VR的基本特征縱觀QuickTime VR技術(shù)，它有四個(gè)基本特征：從三