本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。微課的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻(課例片段)，同時(shí)還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測(cè)試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔助性教學(xué)資源。目前，學(xué)校主要通過人工錄制和課件錄播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課件錄制，并不能給學(xué)生沉浸式的學(xué)習(xí)氛圍和實(shí)現(xiàn)良好的學(xué)習(xí)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提供沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境和虛擬交互的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制方法，包括：

S1：對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模；

S2：采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引擎對(duì)所述教學(xué)環(huán)境的三維模型進(jìn)行繪制并渲染得到虛擬場(chǎng)景；

S3：拍攝人物教學(xué)視頻，得到實(shí)拍內(nèi)容；

S4：通過反求工程技術(shù)，將實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配，得到所述實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景融合的微課視頻。

本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于微課，可以實(shí)現(xiàn)極佳的沉浸感和代入感，以及實(shí)現(xiàn)虛擬三維空間的更自由的交互特性；為微課制作帶來更自由更生動(dòng)的表現(xiàn)形式，提升教學(xué)效果；在涉及實(shí)操開銷較大或者危險(xiǎn)性較高的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能大大較小教學(xué)成本和保障安全性。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

優(yōu)選地，所述步驟S4中，將實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配包括：將所述實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景的三維空間位置和光影效果進(jìn)行匹配。

優(yōu)選地，通過三維建模軟件和貼圖繪制軟件對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模。

優(yōu)選地，所述三維建模軟件包括：3DMAX、MAYA和MODO，所述貼圖繪制軟件包括：Photoshop和Substance Painter。

優(yōu)選地，所述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引擎包括：Unreal Engine、Unity3D和CryENGINE。

一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制系統(tǒng)，包括：

建模模塊，用于對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模；

繪制模塊，用于采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引擎對(duì)所述教學(xué)環(huán)境的三維模型進(jìn)行繪制并渲染得到虛擬場(chǎng)景；

拍攝模塊，用于拍攝人物教學(xué)視頻，得到實(shí)拍內(nèi)容；

匹配模塊，用于通過反求工程技術(shù)，將實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配，得到所述實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景融合的微課視頻；

其中，所述建模模塊的輸出端與所述繪制模塊的輸入端連接，所述拍攝模塊的輸出端和所述繪制模塊的輸出端均與所述匹配模塊的輸入端連接。

優(yōu)選地，所述匹配模塊中，將實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配包括：將所述實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景的三維空間位置和光影效果進(jìn)行匹配。

優(yōu)選地，通過三維建模軟件和貼圖繪制軟件對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模。

優(yōu)選地，所述三維建模軟件包括：3DMAX、MAYA和MODO，所述貼圖繪制軟件包括：Photoshop和Substance Painter。

優(yōu)選地，所述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引擎包括：Unreal Engine、Unity3D和CryENGINE。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制方法，包括：

S1：對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模；

S2：采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引擎對(duì)教學(xué)環(huán)境的三維模型進(jìn)行繪制并渲染得到虛擬場(chǎng)景；

S3：拍攝人物教學(xué)視頻，得到實(shí)拍內(nèi)容；

S4：通過反求工程技術(shù)，將實(shí)拍內(nèi)容與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配，得到實(shí)拍內(nèi)容與虛擬場(chǎng)景融合的微課視頻。

上述實(shí)施例中，通過3DMAX、MAYA或MODO對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模，通過Unreal Engine(虛擬引擎)、Unity3D或CryENGINE(游戲引擎)，根據(jù)教學(xué)環(huán)境的三維模型繪制并渲染教學(xué)環(huán)境對(duì)應(yīng)的虛擬場(chǎng)景，通過攝像機(jī)拍攝任務(wù)教學(xué)視頻得到實(shí)拍內(nèi)容，通過攝像機(jī)反求將所述實(shí)拍內(nèi)容與所述虛擬場(chǎng)景的三維空間位置和光影效果進(jìn)行匹配，得到實(shí)拍內(nèi)容(教學(xué)設(shè)備講解)和虛擬環(huán)境(教學(xué)環(huán)境)融合的微課視頻。通過虛擬現(xiàn)實(shí)的頭戴式顯示器、位置追蹤設(shè)備以及交互傳感器等，可以實(shí)現(xiàn)沉浸式交互式的教學(xué)效果。

反求工程(Reverse Engineering，RE)，也稱逆向工程、反向工程，是指用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過程，是一個(gè)從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)及生產(chǎn)的全過程。

3D Studio Max，常簡(jiǎn)稱為3d Max或3ds MAX，是Discreet公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件。它具有基于PC系統(tǒng)的低配置要求，強(qiáng)大的角色動(dòng)畫制作能力，可堆疊的建模步驟，使制作模型有非常大的彈性，廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。

Autodesk Maya是美國Autodesk公司出品的三維動(dòng)畫軟件，應(yīng)用對(duì)象是專業(yè)的影視廣告，角色動(dòng)畫，電影特技等。Maya功能完善，工作靈活，易學(xué)易用，制作效率極高，渲染真實(shí)感極強(qiáng)，是電影級(jí)別的高端制作軟件。

modo是一款高級(jí)多邊形細(xì)分曲面，建模、雕刻、3D繪畫、動(dòng)畫與渲染的綜合性3D軟件。該軟件具備許多高級(jí)技術(shù)，諸如N-gons(允許存在邊數(shù)為4以上的多邊形)，多層次的3D繪畫與邊權(quán)重工具，可以在蘋果的Mac OSX與微軟的Microsoft Windows操作平臺(tái)上運(yùn)行。

Unity3D是由Unity Technologies開發(fā)的，可創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等類型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個(gè)全面整合的專業(yè)游戲引擎。

如圖2所示，一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的微課錄制系統(tǒng)，包括：

建模模塊1，用于對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行三維建模；

繪制模塊2，用于采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引擎對(duì)教學(xué)環(huán)境的三維模型進(jìn)行繪制并渲染得到虛擬場(chǎng)景；

拍攝模塊3，用于拍攝人物教學(xué)視頻，得到實(shí)拍內(nèi)容；

匹配模塊4，用于通過反求工程技術(shù)，將實(shí)拍內(nèi)容與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配，得到實(shí)拍內(nèi)容與虛擬場(chǎng)景融合的微課視頻；

其中，建模模塊1的輸出端與繪制模塊2的輸入端連接，拍攝模塊3的輸出端和繪制模塊2的輸出端均與匹配模塊4的輸入端連接。

實(shí)施例1，通過3D Max和Unity3D采集教學(xué)環(huán)境信息(比如移動(dòng)基站基礎(chǔ)設(shè)施等)進(jìn)行三維建模并進(jìn)一步得到對(duì)應(yīng)的虛擬場(chǎng)景，通過攝像機(jī)拍攝人物教學(xué)視頻得到實(shí)拍內(nèi)容，將實(shí)拍內(nèi)容拷貝至計(jì)算機(jī)，利用攝像機(jī)反求技術(shù)將實(shí)拍內(nèi)容與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行匹配，得到實(shí)拍內(nèi)容與虛擬場(chǎng)景融合的微課視頻，可以直接通過播放器進(jìn)行播放或者將微課視頻進(jìn)行打包發(fā)布到服務(wù)器上，通過客戶端進(jìn)行下載觀看。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。