关键词：数字媒体艺术；专业课程；设置
随着数字技术的飞速发展与数字媒体艺术产业的推动，近年来，我国许多高校都接连增设了数字媒体艺术专业。一方面培养了众多专业人才，促进了我国数字媒体艺术的发展；另一方面在学科快速发展的进程中，也暴露出许多问题，比如，作为学科建设核心部分的课程设置不够科学合理，这直接影响到了学生的就业。
一、数字媒体艺术研究
“数字媒体艺术”属于艺术类专业范畴，但其与传统意义上的“艺术”所不同的，数字媒体艺术专业定位学科领域有一定的交叉和细化，是关于媒体领域，表现方式为数字化，也就是“换笔”了的艺术类专业。
当人类从工业社会走进信息社会后，艺术家与科学家都猛然发现艺术与科学竟然同处一个载体中，以至于达到密不可分的程度。这种密不可分的现象，几乎遍及艺术与科学的任何一个领域，如：舞蹈、音乐、绘画、戏剧、电影等。一切都离不开新技术，有了新技术，传统的艺术形式才更加绚丽多彩。艺术需要借助科学技术来塑造形象，创造更新、更奇、更异的艺术效果；科学也同样需要调动一切艺术手段，证明和推销自己的新技术，依赖艺术无边的想象来创新。
数字媒体艺术专业主要培养具有良好的科学素养以及美术修养、既懂技术又懂艺术、能利用计算机等新媒体设计工具进行艺术作品设计和创作的复合型应用设计人才。本专业要求学生学好计算机科学与技术的基本理论、知识和技能；能熟练掌握各种数字媒体制作软件，具有较扎实的数字媒体艺术操作能力；了解数字媒体艺术的发展动态，具有独立完成数字媒体艺术设计的基本能力。
二、数字媒体艺术课程设置研究
《游戏三维视觉制作技术》目的是使学生系统地掌握三维建模与贴图，理解游戏建模与贴图的深入含义，了解游戏美工的工作流程，培养学生三维游戏场景，道具及三维游戏角色模型的制作能力，提高学生制作游戏道具贴图和场景贴图的绘制技巧和要求，为学生学习后续次世代场景与次世代角色模型课程和从事游戏美工工作打下坚实的基础。
《游戏原画设计》要求学生掌握游戏角色、场景、配饰及道具基本的造型规律、透视规律以及塑造游戏美术资源的一些表现手段，使学生创作的游戏内容更为丰满、真实，强化学生的造型基础。针对现今游戏行业中的场景及角色概念设计原画，开展此课主要针对学生独立创作游戏场景的概念设计能力与技能的培养。
《游戏界面设计》目的是使学生系统地掌握游戏界面设计的基本方法，理解游戏用户界面设计原则，了解除游戏外其他软件用户界面设计需求，培养学生在游戏用户界面方面的设计能力等。
《游戏引擎应用技术》目的是使学生系统地掌握游戏引擎的基本使用方法，理解不同游戏引擎特点，了解游戏引擎的发展历史，培养学生在独立游戏开发和团队游戏开发中游戏引擎的协同操作能力等。
《游戏三维场景制作技术》目的是使学生系统地掌握游戏场景及道具的制作流程，理解网络游戏场景和次时代游戏场景的特点和区别，了解2D、2.5D、3D及次时代游戏道具及次时代游戏场景的制作方法和技巧，培养学生对游戏场景的模型制作，UV拆分以及贴图绘制的实践能力。
《游戏场景设计》要求学生掌握游戏场景，建筑基本的造型规律、透视规律以及塑造场景及建筑的一些表现手段，了解如何塑造游戏场景的正确方法，使学生创作的游戏场景更为丰满、真实，强化学生的造型基础。
《游戏角色设计》要求学生掌握游戏角色、非人生物、配饰道具基本的造型规律、透视规律以及塑造游戏角色的一些表现手段。了解如何塑造游戏场景的正确方法，使学生创作的游戏角色更为丰满、真实，强化学生的造型基础。针对现今游戏公司中的场景及角色概念设计原画，开展此课主要针对学生独立创作游戏场景的概念设计能力与技能的培养。
《游戏三维角色制作技术》目的让学生对游戏项目实践开发的流程进行了解，实现教学内容与工作实践相结合，使学生达到学以致用。了解传统三维游戏和次时代游戏项目生产的一般流程与各个环节之间的不同，懂得游戏美术制作方面的具体要求，掌握游戏中角色的制作方法。
三、总结
参考文献：
关键词：Flash；网页游戏；设计研究
Flash网页游戏是一种新兴起的游戏形式，以游戏简单、操作方便、绿色无需安装、文件体积小等优点而渐渐被广大网友所喜爱。Flash因其基于矢量图的优势而被广泛应用于一些趣味化和小型的游戏之上，在游戏形式上的表现Flash网页游戏与传统游戏基本无异，因为具有体积小、传播快、画面美观的特点渐渐有取代传统网络游戏的趋势。它的使用简单方便，比传统的网络游戏进步许多，只要浏览器安装了FlashPlayer就可以玩游戏。
1Flash网页游戏的特点
目前从事动画游戏制作的人员已经成为了最为抢手的人才，MAYA、3DMAX等计算机软件的功能日益强大，给了动画游戏制作人员更广阔的空间。Flash网页游戏结合了Flas的所有优点，同时还增加了作者与游戏者交互的关系，使得游戏成为每个人都可以参与制作并且同时满足每个人不同需求的新产物。Flash网页游戏不仅囊括了新时代一切的时尚元素如网络、互动、娱乐、音乐、动画等，还充满个性化，游戏设计者可以借鉴现有的小游戏开发出具有有个人特色的、更加完善的Flash网页游戏。另外，Flash与当今最流行的网页设计工具Dreamweaver配合默契，可以直接嵌入网页的任一位置，非常方便。强大的动画编辑功能使得设计者可以随心所欲地设计出高品质的动画，通过ACTION和FSCOMMAND可以实现交互性，使Flash具有更大的设计自由度。
2Flash网页游戏的设计
目前，Flash网络游戏与传统的网络游戏相比有了新的特点，针对其特点，游戏设计者应在游戏中设计全新安全加密方式来保证用户游戏的安全性。通过域检查方式增加服务端脚本检查url，当游戏运行的时候，先检查运行游戏服务器上，是不是有合法的安全脚本。然后通过swf加载游戏的主swf文件，编写脚本并在开始游戏时从服务端加载对应密码，如果密码验证失败则退出游戏。在注意安全性问题的同时，游戏的引擎是游戏设计与实现的核心内容，一个游戏引擎和游戏本身之间的主要区别在于引擎如同汽车的发动机，同类游戏可以使用同一类的通用引擎，而不必重复开发那些和具体游戏内容无关的部分，这样就可以提升游戏开发速度和品质。
从用户的角度来看，Flash网页游戏的设计应具有挑战性。随着网络游戏的流行，在大型多人在线游戏和休闲竞技类游戏中，玩家在一起切磋，若网页游戏设计的具有挑战性，会更加引起玩家兴趣，促进玩家之间交流攻略战法等，认识越来越多的朋友。Flash网页游戏中的成就系统让玩家不断获得装备、声望、金钱、经验、技能等，一边玩一边获得收益，这往往是最吸引用户的地方，因此，游戏中成就的设计至关重要。在虚拟的网页游戏世界中，游戏的设计者应该充分发挥想象，这样用户就能够体验到现实中没有的内容，在工作学习之余，找到一个世外空间，随心所欲地的畅游在虚拟世界，比起无法自主选择的电视节目更加让人兴奋。好的游戏还应让用户获得知识，现今的知识传播极为快速，Flash网页游戏能很好的寓教于乐，幽默诙谐的故事最容易让大众接受。
Flash网页游戏作为统一整体而存在，在游戏设计中，应从整个游戏的角度出发，游戏代码要统一、设计规范要标准、传递的语言要尽可能一致。可靠性既是评价游戏设计质量的一个重要指标，又是游戏设计的一个基本出发点，只有设计出的游戏是安全可靠的才能在实际运行中发挥作用。为了保持游戏的长久生命力，就要求系统具有较强的环境适应性，在游戏设计中，应尽量采用模块化结构，以便于对模块的修改，提高模块独立性，从而使得游戏具有较好的开放性和结构的可变化性。在游戏设计中既要考虑到现实系统的费用，又要考虑到游戏实施后的费用，在满足游戏需求的前提下，尽可能的减少游戏的开销。此外，游戏应集合不同的艺术门类，把艺术与技术相结合，从而让人可以在游戏中的到美的享受。让设计师之与玩家之间产生交流，从而完善游戏。
在设计网页游戏特别是设计界面时，应该尽量让玩家忘记网络的影响，尽量使游戏速度不受到用户网络带宽的影响。可以考虑位为不同网速的用户设计不同的界面，不能为了一个无关紧要的仅仅为了美观的图片或多媒体从而使得用户打开游戏速度变慢。在网上，用户在不同的网站和不同的设计之间具有相当的流动性，对于用户的感觉，所有的网站是一个整体，而不是某个特定的网站，现今的网络已经变成了一个整体的概念，每一个网站都是这个概念的一部分。虽然在整个开发过程中不能保证用户的每一个环节都参与，但注重用户的感受能够令设计人员始终把用户的需求放在第一位来考虑。为了设计出更好的Flash网页游戏，用户应当积极主动加入设计过程，并进入设计组共同进行决策，参与设计的用户对于游戏本身的理解以及对游戏界面的认识在很大程度上决定了他所能提出的建议和意见，所以应制定出严格的挑选机制，这样不但可以增加参与者的责任感，同时也显示出了游戏界面设计的严肃性。对于参与用户的意见和建议最终应该
经过游戏设计小组会议讨论过后才能决定是否采纳，对于游戏用户在使用过后的意见，应该提取最具代表意义的问题进行集中讨论，并最终确定是否要进行改进。
3结束语
[1]叶思义.游戏设计全方位学习[M].北京：中国铁道出版社，2005，12.
关键词:多媒体;教学软件;素描课程
随着计算机软硬件技术的快速发展，多媒体技术也在不断的发展变化，过去的很多设想慢慢的都能得以实现。应用多媒体技术开发的教学软件已经在众多高校得以应用。素描课程作为绘画及设计专业的基础课程，也需要顺应时代潮流进行改革。将多媒体教学软件应用于素描课程教学可以改变传统的教学方法，提高教学效果。
(一)多媒体技术
多媒体信息包括文本、图形、图像、音频、动画、视频等类型，每一种类型的信息又有多种文件格式。［1］多媒体技术是指用户应用计算机对文字、图形、视频、音频等素材进行处理和管理，使用户可以和计算机进行实时信息交互的一种技术。多媒体技术现在广泛应用于社会生活的方方面面，如教育、娱乐、游戏、金融、家庭、通讯等。多媒体技术的特点首先是能将各种信息进行综合，其次能进行交互操作且能通过网络进行传输。
(二)素描多媒体教学软件
素描多媒体教学软件是指应用多媒体技术，依据素描课程的教学目标，表现素描课程的教学内容，体现教师的教学理念和策略的一种计算机教学程序，它能对教学信息进行储存、传输，能让师生进行交互操作和沟通，还能对学生的学习情况进行反馈交流和评价。
二、素描多媒体教学软件的研究现状及存在的问题
1958年，美国IBM公司沃思顿研究中心开始尝试将程序教学和教学机器理论应用到计算机上，并设计了全世界第一个计算机教学系统，标志着计算机辅助教学的产生。［2］在我国，多媒体教学软件的设计与开发研究起步较晚。1978年在北京师范大学、华东师范大学成立了教育技术研究所，专门从事计算机辅助教学方面的研究。目前国内的众多高校都开展了有关多媒体教学软件的研究，例如北京航空航天大学在分布式飞机模拟方面的应用;浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用;哈尔滨工业大学在人机交互方面有很好的成果。目前，多媒体教学软件普遍存在下列的问题:部分多媒体教学软件基本上就是课本教材的翻版，只是简单的将书本教材做成了电子版;多媒体教学软件的技术含量不高，软件的效果不够真实，缺乏说服力;多媒体教学软件缺乏教学理念的支撑，部分教学内容和安排不太符合教育教学规律，也缺乏可操作性。但是通过查阅资料和数据检索我们发现基于信息化手段开发多媒体教学软件，将其应用于素描课程教学并创新教学模式的研究尚无，这为本论文提供了可尝试的研究空间。
三、素描多媒体教学软件的研究目标
四、素描多媒体教学软件的研制及应用
(一)开发思路
以专业人才培养方案、素描课程的教学大纲和教学理念为指导思想，同时考虑到教学目标、教学内容、开发流程、软件界面、软件评价等因素。
(二)教学目标
本教学软件是针对本科院校美术及设计专业的素描基础课程的教学内容而开发的。因此素描课程的教学目标为:通过本课程的学习，学生应理解素描的概念和意义;了解各种透视的基本规律;掌握素描绘画的基本步骤及过程;了解各种绘画工作的使用方法;掌握画面构图、空间表现、体积表现的方法和技巧;理解绘画对象的结构特征及素描表现方法;掌握创造思维与独特体验的视觉化过程等方面的知识。将本教学软件应用于素描教学以后，应该充分利用软件的优势和特点，采用新的教学理念和教学方法，使授课过程和手段更加多样化，充分调度学生的学习积极性，取得更好的教学效果。
(三)教学内容的确定
素描多媒体教学软件所涉及的教学内容以素描教学大纲所规定的内容为依据。所选教材采用北京交通大学出版社出版的由张恒国编著的《素描》为主，参考教材为清华大学出版社出版的由张虹主编的《素描》、人民美术出版社出版的由窦凤至主编的《素描》。在教学过程中，我们参考传统素描教材的教学内容，充分应用素描多媒体教学软件的优势和特色进行教学，通过实时呈现场景效果、改变角度和灯光等技术手段，再加上灵活方便的交互功能，激发学生的学习积极性，提高学习效果。
(四)开发流程
软件研发人员通过分析素描课程的教学内容、教学方法、教学理念，制定了素描多媒体教学软件的研发思路和软件使用需求。本软件的开发流程基本分为三个步骤，分别是三维模型的建立、三维模型集成、软件的编制等。
1．三维模型的建立
三维模型是素描多媒体教学软件中很重要的组成部分，它直接影响到软件最终的效果。我们应用3DSMAX软件和PHOTOSHOP软件，根据素描课程的教学内容进行建模。首先我们需要应用3DSMAX软件建造教室场景，然后建造静物台，再创建一系列的素描绘画所需物体，如几何体、陶罐、花瓶、盘子、玻璃杯、金属器皿、桌面、衬布等。在进行三维建模的过程中，我们要尽量注意下列的要求:通常情况下，3DSMAX软件中的单位应该设置成米;通常用多边形面片建模的方法建立三维模型;通常使用英文或拼音对模型或材质进行命名，否则在将模型导入其他软件或插件的时候，容易丢失文件或图片路径;模型的面段数在不影响物体效果的前提下应该尽量的精简，这样可以让软件的运行速度更快。
2．三维模型的集成
素描多媒体教学软件所需的全部素材，包括三维模型和贴图等在之前的操作中已经全部制作完成，接下来我们需要将这些素材导入到UNITY3D软件中。在模型导入的过程中，要注意下列问题:3DSMAX软件制作完成的模型在导出的时候，应该保存成．fbx格式，这样在模型重新导入UNITY3D软件中以后，才能确保原模型轴的方向是正确的;在3DSMAX制作的材质，导入UNITY3D软件中后，材质会丢失，所有的材质，我们都需要重新设置;模型导入到UNITY3D软件中后，比例尺寸可能会发生变化，需要根据实际情况调整单位。
3．软件的编制
Unity3D是由UnityTechnologies公司开发的综合性专业游戏引擎，可以让用户轻松创建诸如三维游戏、建筑可视化、实时渲染动画等类型互动内容的多平台开发工具。Uni-ty3D软件具有对三维模型进行编辑、添加光源系统、添加音效、制作物体碰撞的物理系统等功能。同时Unity3D软件还具有强大的程序编辑功能，使用C#或JavaScript等高级语言实现脚本功能，就能很方便的实现各种软件交互功能。
4．软件界面设计
软件的界面设计通常需要经历下列几个步骤:可行性分析、市场调研、功能定位、产品创意、绘制原型草图、原型的制作、可行性测试等。对于用户界面设计而言，有三条黄金定律:第一，界面用户控制;第二，减少用户记忆负荷;第三，保存界面的一致性和连续性。在软件界面设计的过程中，还应该注重点线面因素的应用，要将信息元素进行变化和组合。“点动成线，线动成面，面动成体”。［3］合理、简洁、美观的界面设计可以提高软件的吸引力，激发学生的使用兴趣，取得事半功倍的教学效果。
5．软件的评价
参考文献:
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［4］张雪莉．多媒体艺术设计基础［M］．北京:国防工业出版社，2010．
（西安石油大学计算机学院，陕西西安710065）
关键词虚拟现实；虚拟校园；校园漫游；Unity3d
DesignandRealizationofVirtualCampusRoamingBasedonUnity3D
WANGCai-lingLIURui-xiangSONGZhao
(Xi’anShiyouUniversity,SchoolofComputerscience,Xi’anShaanxi710065,China)
【Abstract】Thevirtualrealitytechnologycomeswiththerapiddevelopmentofcomputernetworktechnology,andthevirtualcampusisabranchofit.Inthispaper,thenewcampusofxi’anShiyouuniversityistakenasanexample,thesystembasedonUnity3dplatformwhichhashighefficiencyandgoodmaintenance,itused3dmaxtomodelthesceneandrealizehuman-computerinteractionthroughJavaScriptandc#,finallycombiningHTMLtoexportandfuse,thuscompletingthedevelopmentofthevirtualcampus,andprovidingpracticalreferencevalueforbuildingavirtualdigitalcampusandtherelevantresearch.
【Keywords】Virtualreality;Virtualcampus;Campusroaming;Unity3D
0引言
在网络快速发展的时代，虚拟现实技术成为了高等教育机构和国内外商业抢占市场和提高竞争力的一个强有力手段。他们通过虚拟现实技术，让用户足不出户就可以了解到他们所需要的东西，而且具有身临其境地感觉。使用者利用网络手段真实感触到产品、环境及体验，对虚拟现实技术的要求更高更迫切。基于双方的需求，更加促进了web3d技术的完善和成熟。
所谓虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。虚拟现实技术已经广泛应用在医疗[1]、教育[2-3]、电子商务[4-5]等众多领域。其中，Web3D技术是当前虚拟现实的主流技术。Web3D又称网络三维，是一种在虚拟现实技术的基础上，将现实世界中有形的物品通过互联网进行虚拟的三维立体展示并可互动浏览操作的一种虚拟现实技术。相比起目前网上主流的以图片、flash、动画的展示方式来说，Web3D技术让用户有了浏览的自主感，可以以自己的角度去观察，还有许多虚拟特效和互动操作。Unity3d是由UnityTechnologies开发的一个可以轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity3D最大的优势是性价比高,并且可以成网页浏览的方式,用户不用下载客户端,就可以直接体验.Unity3D支持各种脚本语言包括Javascript、C#兼容各种操作系统,真正的实现了跨平台。
本论文从创建数字校园需求分析入手，通过前期测量，三维建模完成各个数字模块，最终完成一个数字化校园。首先应该通过CAD平面图[6-7]和实地拍摄图片[8-10]构造模型主题，经过测量和分析得到虚拟场景内各个模型的尺寸，利用3dmax建模软件对各个建筑体进行建模，然后进行场景合并。运用3dmax插件导出为FBX格式，将导出文件导入Unity3D中，在Unity3D中添加灯光设置、图纸设置、及第一人称角色来完成人机交互。利用Unity3d的跨平台设置生成html格式，将html格式文档在互联网中，可实现网络环境下虚拟校园的漫游。
1三维虚拟校园漫游的总体设计
1.1虚拟校园漫游开发流程
基于西安石油大学新校区的虚拟校园漫游开发流程如图1所示。
其次，将所采集到的数据及图片信息利用3Dmax建模软件，制作三维数字模型，对粗糙模型进行加工渲染，得到效果逼真的三维模型。
再次，将三维模型利用3Dmax插件导出，由于Unity3D软件要求输入模型为FBX类型，因此，按照Unity3D软件平台要求输出指定模型，进行后续的开发。
最后，利用Unity3D软件，使用Javascript和C#语言，添加灯光照射和人物角色，对人物添加碰撞检测，实现基于第一人称的无失真漫游。
1.2开发过程中的关键技术
1.2.1漫游功能的实现
漫游功能是实现数字化校园的关键,交互是实现漫游的方式.基本的人机交互方式，例如人物行走，需要采用鼠标点击前进、后退、左转、右转、跳跃等功能，在Unity3D中可以以WSAD实现，代码在FPScontral.js脚本文件中，其关键代码如下：
varSpeed=5;
varRotateSpeed=20;
functionUpdate(){
if(Input.GetKey(KeyCode.W)){transform.Translate(Vector3.forward*Time.deltaTime*Speed);
if(Input.GetKey(KeyCode.S)){transform.Translate(Vector3.forward*Time.deltaTime*-Speed);
if(Input.GetKey(KeyCode.A)){transform.Translate(Vector3.up*Time.deltaTime*RotateSpeed);
if(Input.GetKey(KeyCode.D)){transform.Translate(Vector3.up*Time.deltaTime*-RotateSpeed);}
}
另一种重要的交互功能是GUI界面设计，在虚拟校园中，需要场景的跳转，如图2所示，根据选择进入场景，实现相应的漫游模式。核心代码如下：
functionOnGUI(){
GUI.Label(Rect(280,150,400,200),str);
if(GUI.Button(Rect(250,320,100,25),"进入校园"))
{
Application.LoadLevel("xishiyou02");
if(GUI.Button(Rect(600,320,100,25),"退出系统")){
Application.Quit();
1.2.2碰撞检测设计
碰撞检测[11-12]是模拟现实环境中的人物及物体在遇到障碍物时发生的本能反应,例如，当角色遇到墙壁,如果没有设计碰撞检测，则角色会出现穿墙而过的失真现象，在现实中，应该是当发现墙壁与角色存在一定距离时，则需要停止前进。在这种情况下，设计人员需要添加碰撞检测函数。碰撞检测实现及性能是整个数字校园漫游的性能指标之一。Unity3d开发平台默认给每个对象(GameObject)添加一个碰撞组件(ColliderComponent)，一些背景对象则可以取消该组件。在unity3d中，能检测碰撞发生的方式有两种，一种是利用碰撞器，另一种则是利用触发器。这两种方法应用都非常广泛。
在Unity3d中，主要有以下接口函数来处理这两种碰撞检测：
触发信息检测：
1）MonoBehaviour.OnTriggerEnter(Colliderother)当进入触发器
2）MonoBehaviour.OnTriggerExit(Colliderother)当退出触发器
3）MonoBehaviour.OnTriggerStay(Colliderother)当逗留触发器
碰撞信息检测：
1）MonoBehaviour.OnCollisionEnter(CollisioncollisionInfo)当进入碰撞器
2）MonoBehaviour.OnCollisionExit(CollisioncollisionInfo)当退出碰撞器
3）MonoBehaviour.OnCollisionStay(CollisioncollisionInfo)当逗留碰撞器
2虚拟校园的实现
2.1虚拟校园漫游系统设计要求
虚拟校园提供三维浏览功能有利于用户通过网络直观地获取信息，可以自主控制前进方向。构建这样的虚拟校园系统，在开发过程中需要解决的问题如下：
1）可以实现网络浏览,文件不能过大,要保证适合大多数计算机可以访问;
2）以一定的比例真实缩小实体校园,所有重要的场景要尽量真实还原;
3）提供比较人性化的GUI界面,比如“帮助导航”用来给用户提示信息;
4）设置与学校官网链接的页面导航;
5）配备背景音乐,并可以由用户自行设置关闭或打开;
6）设置导航图方便用户了解校园的整体;
7）通过服务器多用户交互。
2.2构建过程
2.2.1数据收集
通过实地考察量，测量，拍照等方式进行数据信息的收集。
2.2.2模型构建
学校模型通常为学校大门，教学楼，路灯，花池，树木，草地等元素构成。根据收集的数据通过3dmax对基础模型进行平面建模，在模型构建过程中添加贴图，材质，灯光，效果等构建出逼真的模型。在模型的构建中需要注意的是多边形模型的优化.一个虚拟校园系统还是比较大的,对模型充分的优化可以减小最后网络文件的大小,利于用户浏览。
2.2.3人机交互
人机交互技术是通过计算机输入、输出设备,以有效的方式实现人与计算机对话的技术.在本系统中主要的人机交互包括GUI界面设计和漫游设计.。用户通过网页浏览器打开该系统，在系统的介绍下进行校园漫游，用户以第一人称视角进行浏览，增强体验感，通过控制键盘wasd控制视角的移动同时鼠标控制视角的旋转。音乐可以给用户带来试听上的，结合视角，使其有种身临其境的感觉，同时用户可以自己开关音乐。系统添加碰撞检测系统使得用户不会出现穿墙现象，完善虚拟环境的真实性。
3效果展示
4软件测试与优化
任何系统都需要进行黑盒子测试以发现系统存在的问题和漏洞。本系统也进行了相应的测试。在测试中发现，基于网络环境下，系统存在占用网络流量大，运行缓慢的现象。分析原因是因为测试电脑配置较低及网络带宽限制。这就要求我们从用户角度出发，在保证真实度的情况下尽量减少模型的数量，大部分建筑需要通过平面建模来优化模型的复杂度，在建模过程中尽量减少模型顶点和分段数，在unity3d处理过程中，尽量使用静态灯光，动态实时灯光相比静态灯光，非常耗费资源。所以除了能动的角色和物体静态的地形和建筑。尽量减少视角范围和距离，减少不必要的运行消耗。
具体实施方案有：
1）模型设计方向：
a）使用层距离来控制模型的显示距离；
b）阴影其实包含两方面阴暗和影子，建议使用实时影子时把阴暗效果烘焙出来，不要使用灯光来调节光线阴暗；
c）少用像素灯和使用像素灯的Shader；
d）如果硬阴影可以解决问题就不要用软阴影，并且使用不影响效果的低分辨率阴影；
e）实时阴影很耗性能，尽量减小产生阴影的距离；
f）允许的话在大场景中使用线性雾，这样可以使远距离对象或阴影不易察觉，因此可以通过减小相机和阴影距离来提高性能。
2）程序优化方向：
a）删除脚本中为空或不需要的默认方法；
b）只在一个脚本中使用OnGUI方法；
c）避免在OnGUI中对变量、方法进行更新、赋值，输出变量建议在Update函数中调用；
f）需要隐藏/显示或实例化来回切换的对象，不使用SetActiveRecursively或active，使用将对象远远移出相机范围和移回原位的做法；
g）尽量少用模运算和除法运算，比如a/5f，需改写成a*0.2f。
5结束语
本文以西安石油大学新校区为例，基于Unity3d平台开发的系统运行效率高、维护简单，运用3dmax建模软件进行对场景建模，通过Javascript和C#语言实现人机交互，最后结合html进行融合导出，从而完成虚拟校园的开发。在论文中重点介绍了系统设计过程中的关键技术以及对系统从模型设计及程序设计两方面的优化。该系统经过测试，基本实现学生用户的使用需求。
参考文献
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[关键词]声控游戏；儿童言语康复；游戏治疗；语音信号处理
[中图分类号]G40-057[文献标识码]A[论文编号]1009-8097（2013）05-0103-05[DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.05.021
一、引言
游戏对儿童发展的重要作用已被多数教育工作者认同，作为儿童生命早期的主导活动，游戏是儿童学习和融入社会的途径，对儿童身体发育和心智发展具有重要意义。将游戏与康复治疗结合的应用已经取得了很大的进展，这是由于将游戏融入治疗并非某一学科或者学派的特有方法，而是任何一种治疗都可以采用的工具，作为治疗和训练的一种中介。儿童言语障碍的康复训练能否借助游戏形式将复杂的监控指标动画化，让儿童在接受治疗的过程中逐步对语音及其特性，诸如响度、音调和起音等建立感性认识，这一问题的答案是肯定的。游戏训练的主体是儿童自己，由于身心发展的需要，他们迫切想要找到一种自主控制的感觉，如果游戏内容的设计具有互动性，使儿童在无论是否有能力完成游戏训练内容的情况下，都能够得到游戏中虚拟伙伴的表扬或鼓励，心理上获得的成就感或安慰可以刺激他们继续完成后续内容的学习热情，有助于提高康复训练效率。综上所述，提出一种基于声控游戏的儿童言语障碍康复训练系统，运用VisualC++程序语言，主要面向儿童言语障碍患者，使他们在色彩鲜艳、画面生动的动画环境中循序渐进地提高言语能力，一定程度上克服心理障碍，同时为特殊教育同行设计游戏训练系统提供借鉴。
二、游戏设计
本训练系统专门针对儿童由于言语障碍而导致的言语功能低下或缺失而设计，目的是能够使他们重新掌握控制言语发声的能力，如对语音响度、起音、最长声时、音调和构音等的控制能力。本系统基于较为成熟的语音信号处理技术，直接对语音进行声学分析，提取用于监控康复过程的声学参数，严格遵循儿童言语功能发育的过程编排康复训练内容，将复杂的语音信号处理过程用生动活泼的游戏替代，将言语运动过程与连贯的动画建立对应关系，使儿童能够对言语过程和语音特性产生感性认识，增强学习兴趣。
按照儿童言语功能的发展规律，本系统的训练游戏内容依次设计为五级：第一级为认识声音，第二级为起音和最长声时，第三级为语音的响度和音调，第四级为单元音及多元音构音，第五级为清浊音。下面按照上述顺序阐述系统设计过程。
1.认识声音
“认识声音”模块主要面向年龄较小的幼儿或者对语音缺乏知觉的言语障碍重度患者设计。该游戏模块的设计理念是让儿童通过视觉变化来感受语音的存在，对语音建立感性认识，同时，也要考虑到儿童注意力集中范围受限的因素，因此，游戏画面呈现的是以一个体积较大的动画角色为主，若干体积较小的辅助动画角色作为配合。当患者通过麦克风发出任意语音的时候，主要动画角色和辅助动画角色都会在各自原始的位置发生动作，如图1所示的“快乐熊”游戏，患者发音时，画面上的主要动画角色——大熊会在原地打击手中的乐器，而旁边的小老鼠则会拍手。患儿会在训练过程中将注意力集中在这些色彩鲜艳、形象可爱的卡通游戏角色上面，感受到语音的产生实际上是一种变化过程，引起他们对说话的兴趣。
2.起音和最长声时
3.响度和音调
音调异常训练的游戏设计兼顾音调过高、过低和过于单一三种主要障碍类型，以游戏“茶壶”为例，如图5所示，儿童在言语康复师的指导下通过改变自己的音调控制画面上的拟人化茶壶穿过由茶杯组成的阵列。茶杯阵列的类型包括“穿越”和“定向”两种，“穿越”是指茶壶在语音控制下穿过茶杯阵列，保证不与茶杯相撞，一旦两者发声碰撞，本次训练终止，当茶壶成功穿过茶杯阵列，系统会显示为茶壶颁发奖杯的画面，对患儿的训练成果给予肯定和鼓励。“定向”则是指患者利用语音控制茶壶与阵列中的每一个茶杯完成碰撞，以达到提高音调、降低音调或者变化音调的目的。两种训练类型的结合，能够使患儿通过不同的训练形式，锻炼音调控制能力。
4.单元音和多元音构音
发声功能正常（能够正常起音，语音的音调和响度正常），但是语音清晰度仍然较差的儿童言语障碍患者并不少见，这大多是由于患者的构音器官协调运动出现问题而导致的构音障碍。对于绝大多数语种来说，元音都是语音的核心，是评估构音功能正常与否，以及进行构音异常训练的最基本材料。本系统选取普通话单元音a、o、e、i和u作为训练材料，设计以发单个元音或者多个元音为手段的达成目标类游戏，完成构音障碍训练之目的。训练游戏包括单个元音到四个元音等四种训练模式。以两个元音的训练游戏“灰姑娘”为例，如图6。首先，患者需要录制样本元音并选择训练的元音个数，才能正式进入游戏。游戏中，患者需要按照录制的样本元音发音，每个元音对应画面上的一个游戏对象。在“灰姑娘”游戏中，两个元音分别对应灰姑娘和马车车夫，系统会自动对患者的发音进行识别，两个动画对象只有在患者的构音语音与样本元音完全一致时才会运动，直到在规定时问内到达系统规定的位置才能完成任务。这类游戏的最大特点是游戏重复利用率高，同一款游戏能够对不同的元音进行训练，游戏目的在画面中能够直观体现，易于被患儿理解并接受。
5.清浊音
三、游戏实现
本系统利用VisualC++语言在微软Windows操作系统平台上进行开发，游戏主程序、uI菜单界面基于MFC开发，声控动画游戏的实现则是基于DirectDraw开发包和语音信号处理算法。由于VisualC++语言具有运行效率高的优势，配合成熟可靠的语音处理技术，足以在普通家用计算机上提供出色的声控游戏使用体验。
1.语音信号处理技术
声控游戏的实现分为两步，首先是选定并提取声学参数，然后再建立声学参数与游戏动作之间的关联。不同类型的言语障碍对应不同的声学参数，这些参数都是康复训练中常用的监控指标。本系统包含了五个级别的言语障碍训练声控游戏，根据语音信号处理方法和提取声学参数类型的不同，可将“认识声音”、“起音”、“最长声时”和“响度”归为第一类，主要计算语音信号的幅度和能量，第二类则是“音调”和“清浊音”，主要计算语音的基音频率，而“单元音及多元音构音”需要利用语音信号的共振峰进行简单的语音识别，故作为第三类。提取这三类声学参数的语音信号处理方法框架如图8，这些技术均基于实际应用非常广泛的成熟算法，故不再赘述。图中白色方框为语音信号处理的具体方法，灰色方框为需要实现的游戏训练项目，实线箭头指向的是语音信号处理的流程，虚线箭头指向的是最终实现的游戏训练项目。
2.界面设计
3.功能模块
声控游戏的功能模块包括：录音及播放模块、语音处理模块、图像绘制模块。其中，图像绘制模块基于DireetDrawSDK开发，能够提供比GDI层次更高、功能更强大的绘图机制，并且同样具有与硬件属性无关的优良特性充分，利用图形图像硬件设备的加速特性为用户提供最优的显示速度和效果。游戏过程中，用户的语音经过语音处理模块进行实时特征参数提取，用于实现声控游戏的后台控制。同时，用户的语音被录音及播放模块保存成WAV格式的音频文件，可以实现音频与声控游戏的回放。
四、总结
关键词：J2ME；RMS；LCDUI；统一建模语言；电子课程表
作者简介：宋国柱（1982-），男，黄冈师范学院教育科学与技术学院讲师，研究方向为计算机软件技术；徐小双（1970-），男，黄冈师范学院教育科学与技术学院教授，研究方向为云计算、计算机软件技术与应用。
J2ME是Java平台的微缩版，在手机、PDA等移动信息设备上得到了广泛应用，目前已成为手机程序开发的主流平台之一。本文首先介绍了J2ME层次结构，LCDUI类图结构以及RMS存储的基本原理，然后对电子课程表的功能要求作了分析，使用UML建模设计出数据类和界面类。最后对RMS高级操作作了详细分析，并构建了开发平台实现电子课程表系统。
1技术背景介绍
1.1J2ME
其目的是为这些资源受限的嵌入式设备提供一个公共的、灵活的、开放的Java程序运行环境。也为软件开发人员开发嵌入式设备上的Java应用程序提供一个灵活、开放的开发环境。
J2ME平台由一系列技术规范组成。J2ME被设计成层次结构，主要由配置（configuraton）、简表（profile）和可选包（optionalpackage）3部分组成，如图1所示。
1.2LCDUI
LCDUI是MIDP专家专门为移动信息设备设计的图形用户界面组件类库，定义在javax.microediton.lcdui包中。该包中主要的类、接口及它们之间的关系见LCDUI类图，如图2所示。
1.3RMS
记录管理系统（recordmanagementsystem，RMS）是一种简单的小型数据库，能够支持MIDP规范地在移动信息设备上使用，javax.microedition.rms包提供了操作这个数据库的类和接口，图3是RMS包中的类和接口图。
在记录管理系统中，可以创建多个记录存储区（RecordStore），每个记录存储区就是一个记录的集合，数据以记录的形式被永久地存储在记录存储区中。在同一个记录存储区中，每条记录都有一个唯一的ID号。记录是以字节的形式存储的，任何能够表示为字节类型的数据都能存储在记录存储区中，例如：字符串、图像、声音等。同一个记录存储区中的记录可以有不同的长度。图4为RMS与recordstore及record之间的关系。
2系统的设计与实现
2.1系统的功能要求
电子课程表软件设计功能要求如下：
（2）用户可以从课程表中删除选定的课程信息，或清空整个课程表。用户可以把保存在手机上的上课信息删除。
（3）浏览课程表，用户可以查看一周的上课情况，同时也可以快速查看当天的上课情况。
根据系统功能要求，设计系统的顶层功能模块如图5所示。
2.2类设计及类功能介绍
2.2.1课程表数据类设计
根据系统的功能要求，图6列出了构成课程表数据存储的类及它们之间的关系。
（2）CurriculumDAO类：该类创建的对象表示一个数据访问对象（dataaccessobject，ADO），它封装了对课程表记录存储区的访问。该类使用了单类模式，在整个应用程序中只有一个CurriculumDAO实例对象，可以通过类方法getInstance（）访问。
（4）FindFilter类：该类实现了RecordFilter接口，实现了过滤器功能，用于课程的查找。
（5）DAOException类：该类创建的对象表示数据访问对象异常。
2.2.2用户界面设计
根据系统的功能需求，电子课程表系统为用户提供了“当天课程”、“浏览课程表”、“添加课程”、“删除”和“关于…”等功能，每个功能都由一系列显示界面完成。由于手机显示屏幕尺寸的限制，每个显示界面只完成一个单一的简单功能。将每个显示界面都设计成一个独立的功能单元，能够处理自身的事件。具有相同功能的显示界面由同一个类来描述，这些描述显示界面的类都扩展了抽象类MicroComponent，图7显示用户界面类之间的关系。
（1）ECSMIDlet类。ECSMIDlet继承了javax.microedition.MIDlet，是应用程序的主类。该类负责创建程序的主菜单，并根据用户的选择创建相应功能的显示界面。
（2）MicroComponent类。MicroComponent是一个抽象类，是所有功能显示界面的父类。该类定义了4个抽象方法：
protectedabstractvoidcreateModel（）
protectedabstractvoidcreateGUI（）
protectedabstractDisplayablegetGUI（）
protectedabstractvoidupdate（）
这4个抽象方法清晰描述了数据模型、界面视图及更新功能。
（3）MicroMenu类与MicroMenuListener接口。MicroMenu是MicroComponent的子类，该类创建的对象表示一个菜单，可以在屏幕上显示多个菜单项。MicroMenuListener接口定义了菜单上事件的处理方法。任何实现MicroMenuListener接口的类创建的对象都可以作为菜单的监视器，监视菜单上的事件。用户选择一个菜单项或菜单上的命令时，监视该菜单的监视器就会回调MicroMenuListener接口中的方法。
（4）CurriculaOfDay类。CurriculaOfDay是MicroComponent的子类，该类创建的对象能够显示一天的上课信息。在电子课程表程序中，快速显示当天的上课信息和浏览课程表中显示某天的上课信息都是使用CurriculaOfDay创建的对象。
（5）CSBrowse类。CSBrowse是MicroComponent的子类，该类创建的对象能够浏览课程表中任意一天的上课信息。
（6）AddCurriculum类。AddCurriculum是MicroComponent的子类，该类创建的对象为用户提供了一个熟人上课信息的界面，和把用户输入的信息保存在课程表记录存储区中的功能。
（7）DeleteCurriculum类。DeleteCurriculum是MicroComponent的子类，该类创建的对象为用户提供了一个课程表中所有上课信息的列表，用户可以删除列表中的任意一项。
3关键技术介绍
RMS中recordstore更像一个文件，而不是一个数据库管理系统，缺少数据库管理系统中常用的复杂特性。例如，不能向记录仓库发送一条SQL语句，也不能要求记录仓库根据关键词查询或者对记录进行排序，这些都是数据库管理系统常有的操作。使用RecordEnumeration接口仍可以在记录仓库中进行查询和排序。记录仓库提供方法enumerateRecods（），该方法返回一个对应与记录仓库的枚举对象，原型如下：
publicRecordEnumerationenumerateRecords（RecordFilterfilter，RecordComparatorcomparator，BooleankeepUpdated）
该方法参数说明如下：
filter：过滤器，保证返回的记录符合特定条件。具体的条件设置由RecordFilter接口中的抽象方法matches（byte[]data）完成。
comparator：返回记录的顺序由comparator参数决定，通过实现RecordComparator接口并重写接口中的compare（byte[]first，byte[]second）方法来实现。
KeepUpdated：枚举集合中的记录是否与记录存储区中的记录保存一致。
在FindFilter类中实现RecordFilter接口，重写matches（byte[]date）方法。主要代码如下：
4模拟实验
系统在eclipseME+SDK平台下，采用Sun公司的WTK进行模拟，通过实验达到了预期的效果。以下是系统运行的部分图片，如图8所示。
5结语
手机软件开发逐渐成为研究的热点。本文以一款简单实用的电子课程表作为开发项目，采用J2ME中的RMS技术，在系统的设计中采用UML建模思想。详细阐述了RMS高级操作的关键技术。通过模拟实现取得预期的效果，该项目具有较好的实用价值。
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