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[5] "让应用程序有“生命”起来―AI Library[EB/OL]..
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关键词:虚拟演播室;电视节目制作;应用
计算机的图形处理技术结合传统的色键技术,发展为虚拟演播技术,对于传统色键的抠像技术,因为前后景的正确透视关系无法保持,所以,给人以不真实的感觉,好像前景像在背景上漂浮着一样,虚拟演播室利用的是跟踪技术,能够使前后景的正确透视关系得以有效地保证。
一、虚拟演播室技术概况
(一)摄像机跟踪
在实时的演播室内,将摄像机的具置和动作参数准确地测算出来,是摄像机跟踪主要的任务[1]。虚拟演播室摄像机的跟踪定位系统主要有三种方式:图形识别和机械传感器,以及红外线发射与接收识别。
其一,图形识别方式。在演播室的背景幕布上,按照演播室大小,将不同尺寸的网格进行制订,结合摄像机所抓拍的视频图像,对摄像机的具置和方向及变焦的参数,进行实时地解析[2]。这种虚拟演播室的摄像机在操作和安装上,都很简易,需要引起注意,由于所有的参数都是摄像机的实时拍摄网格提供的,因此,摄像机在对画面进行实时拍摄时,若想对参数进行正确地识别,在当前的画面上,网格不但要占到一半以上,还要有4个网格交叉点。
其二,机械传感器识别方式。在摄像机上,利用在各个部分安装的机械传感器将各类信息进行获得。该方式有四个优点:第一,跟踪的数据不会延长时间;第二,单颜色,背景是蓝色的,背景网格不用再绘制,同时,蓝色的背景很容易被照亮;第三,将某几个位置的测量跟踪器增加后,摄像机运动仍然不会受到限制,并且在蓝色舞台的范围内,演员也不会受到影响;第四,对摄像机信仰和摇移以及变焦等相关信息速率的采集,还能够跟上电视图像刷新的速率。
其三,红外线发射与接收识别方式。采取多点摄像头接收和红外线信号的发射实施定位摄像机的位置。对于演员与摄像机在演播室的位置,该方式运用红外线的收发装置进行检测,并将接收装置在蓝色背景上方进行安装,在摄像机和演员身上,安装红外线的发射装置。但是,该方式的安装比较繁琐复杂,成本比较高。
(二)计算机虚拟场景生成
对于绘制虚拟演播室的场景,计算机分为二维和三维,因此,虚拟场景也分为二维和三维,二维场景只能在真人的后面放置,作为背景平面,而三维场景是立体的,不但可以在真人的前面放置,作为前景,还可以在真人后面放置作为背景[3]。另外,围绕虚拟景物,真人还可以运动,将以假乱真的效果得以有效地实现。三维虚拟场景的设计和制作,可以利用alias、front、3Dm x、softim age3D等软件,合理控制灯光和模型以及贴图等参数,还有视频插入信号及虚拟灯光效果等 ,虚拟演播室给人的真实感就会更加强烈。
(三)视频合成
在虚拟演播室的系统视频合成中,抠像技术是比较主要的方式,该方式对于摄像机所拍摄的人物和景物做抠像处理,再与计算机的虚拟场景进行合并,成为一个画面。但是,虚拟场景和每一个像素由计算机制作出来,都有一个景深数值,景深数值是将参数进行提供,从而使控制切换台得以有效地实现,在虚拟场景中,真实人物的位置能够保持不变,从而使实时结合前后景的目的得以实现。
二、在电视节目制作中,虚拟演播室技术的具体应用
其一,在制作新闻类的电视节目中,虚拟演播室技术的应用。新闻时效性是新闻类电视节目的首位,其次,是电视节目画面的效果,此外,新闻类的电视节目,基本都具备独立演播室,不用计算机太多的进行虚拟,因此,在进行应用中,可以利用二维的直播技术,既收益大,成本又低。需要引起注意的是,利用固定机位的机械传感跟踪技术,来对虚拟背景中近景进行拍摄时,需要将精准度提高[4]。
其二,在制作综艺类电视节目中,虚拟演播室技术的应用。因为综艺类电视节目比较受欢迎,并且比较灵活自由,因此,在进行应用中,对于电视节目的播放和画面效果,可以采用unix平台系统进行修饰,从而使电视节目播放和画面效果的丰富得以实现。
其三,在制作交谈类电视节目中,虚拟演播室技术的应用。因为交谈类电视节目比较强调空间感,在访谈的嘉宾和主持人之间,需要构建一个温馨、自由和舒适的交谈氛围。因此,访谈方式可以采取多边形的演播室。
三、总结
综上所述,虚拟演播技术将无限的自由制作空间及高科技制作手段提供给了电视节目,同时,对于节目制作费用的降低和节目制作的方式的丰富,也具有至关重要的现实意义。
参考文献:
[1]李婷.虚拟演播室技术应用研究――以校园电视节目制作为例[J].数字技术与应用,2015(12):67-68.
[2]张晓芳.电视节目制作中虚拟演播室系y的应用探讨[J].科技传播,2015(12):87+74.
关键词:结构实验 仿真实验
建筑结构实验是土木工程专业实践教学中的核心课程,培养学生的动手能力和专业素养有着不可替代的作用。针对目前高校建筑结构实验课程运行的现状,使得教师面对繁重的实验教学任务而感到心有余而力不足。随着计算机硬件平台在高校中的普及,为仿真实验提供了发展的空间。仿真实验作为突破物质条件限制的补充教学手段,逐渐被应用到高校的实践课程中。但是,仿真实验这种新的教学平台和教学方法在实验教学中怎样合理应用?怎么发展?还些问题值得探讨。
建筑结构实验本质是一门实验科学。任何结构理论的提出和验证都必须以严谨的实验为依据。对于高校的土木工程专业学生而言,能有充足的时间、空间和必要的实验器材在课内、课外进行各种类别、层次的结构实验学习,对学生的动手动脑能力及探索创新意识的培养效果是显而易见。[1]
由于土木工程专业连年扩大招生规模,在校学生基数的不断增加,但是学生的人均实验场地和实验设备的台套数无法匹配,现有的实验仪器更新速度较慢,老旧设备普遍存在不同程度的缺陷,致使结构实验的教学质量无法得到有效保障。矛盾较为突出的高校甚至采取压缩实验项目,增加额定实验人数等措施;加之,学校没有足够的人力、物力将建筑结构实验室进行全面开放,致使学生实验课时间不够充裕,学生只能在排定的实验课才可进实验室,课时中还需花费一定的时间对实验过程、实验仪器进行熟悉和调整,因而实验比较匆忙,学生难以在短时间内对实验仪器原理、使用方法、实验设计方案进行消化,对实验中看到的现象也没有机会深入研究,这些原因直接影响到结构实验教学的效果。[2]结构实验教学遇到的客观困难,短时间内无法得到有效解决,于是仿真实验作为替代方案逐渐在实验教学中占据了一席之地。
结构仿真实验虽然有着不少特色或优势,但要清醒的认识到,它只能作为常规教学手段的补充,并不能完全取代真实的结构实验。就目前的仿真实验软件来说,它无法真正模拟出实际的结构实验操作环境,并给学生带来听觉、触觉和视觉的全方位真实感受。[3]作为一门实践课程,建筑结构实验教学的一个重要任务是通过对仪器设备的操作,锻炼学生的动手能力,但在仿真实验中,学生只能在电脑前操作。另外,仿真实验的介入也减少了教师和学生的互动过程,教学活动单一,略显乏味。针对当前结构仿真实验系统的不足,应合理选择教学方法,提高教学质量,改进完善仿真软件系统。
1. 仿真实验系统必须与真实实验有机结合
结构实验教学不能完全依靠仿真实验软件,实践中应该着重把仿真实验选作预习、复习实验的途径,而主要的学习过程还是采用传统的实验室教学效果较好。这样学生在进入实验室前,通过仿真实验预演,已经可以对实验的过程步骤、仪器的外观结构有了一定的了解,防止盲目操作损坏设备。教师在实验课上就可以把教学重点放在实验技巧、实验现象、实验意义等较高层次的知识面上。而课后学生也可以利用仿真实验软件进一步领悟所学知识,有时间补充测量额外的数据,加以分析,加深对实验的理解。
2. 仿真实验系统的测量结果必须符合实际
结构仿真实验测量模拟过程还比较僵化。必须进一步完善结构仿真实验测量结果的生成机制,在实验良好重现性的基础上,虚拟出真实实验测量结果的不确定性。这就要建立在大量实际实验测量数据分析的基础上,找出随机误差的分布规律,并考虑到一定的实验系统误差因素,添加和改良各种随机模拟测量程序代码组合,合理生成数据误差。
3.仿真实验系统的过程应该多样变化
仿真实验一般展现的都是固定的实验现象;仿真实验缺乏实验突发事件的教学条件。事物都有两面性,仿真实验仪器的正常运行、精确测量消除了学生排除故障和常规检修仪器的练习机会,也减少了因实验结果出现偏差,回溯误差来源的训练。而这类训练在真实实验教学中是重要的内容。因此,在仿真实验中必须要能够展现多样变化的实验过程、实验现象和实验细节。包括正常的和一些不正常的内容,给学生错误操作的机会,并适宜地进行教授错误出现的原因原理。实验中可以随机设置出一定的干扰,有时也可以加入中断事件,制造出不合理的测量现象或结果,在有限的提示下,引导学生去分析解决问题。
4.仿真实验系统的开发与发展必须加入创新机制
现阶段结构仿真实验系统主要采用按实验项目分成独立程序的结构,每个实验项目的步骤过程基本都是程序预先设置好的,学生实验有些按部就班的感觉,束缚了实验拓展的空间。在这方面仿真实验的短期改进可以在每个单项实验中加入多种实验方式方法和选做实验供学生学习实践,分层次、分难度来丰富实验内容。而将来的仿真实验必须模糊现有的实验项目之间的界限,应该以具体的仪器为对象建模,单独封装,有独立的操作接口,建立广泛的仪器设备模块库。这些仪器对象能够实现跨实验的自由组合,通过标准通讯界面协同工作来集成复杂的实验。为研究性实验、探索性实验建立自由平台,鼓励学生选择和组织不同实验仪器,自主设计创新实验项目和方法。这样做才利于启发学生的求知欲和想象力,培养其发散思维能力。
5.仿真实验的运行平台必须考虑未来发展的需要
“云计算”时代即将来临,以Chrome OS为代表的在线应用指引了未来软件发展的方向。作为一款软件,结构仿真实验系统也必须适应技术的进步,实现跨平台运行,才会有更大的应用空间。
虚拟仿真技术作为一个新型的教学媒体能够实现学习过程的情景化及自然交互性,在实践教学中有着极其巨大的应用前景,将会逐渐受到实践教学工作者的重视和青睐。目前,仿真实验教学系统的发展任处在初级阶段,还有很大的发展空间,应在实践中认真教研,恰当使用、合理开发,通过不断丰富和完善,才能实现与真实实验教学的融合。
参考文献:
1.苏晓华,初艳鲲.房屋建筑虚拟试验系统的研究[C].现代电子技术,2006(20):75-77.
2.王凯英,廖明军.虚拟现实技术在土木工程教学中的应用探讨[C].中国现代教育装备,2010(3):72-73.
【关键词】虚拟现实技术;虚拟实验室;效果评价
一、虚拟现实技术概述
随着计算机技术的飞速发展,虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域。计算机变成实验台,软件变成仪器,网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容, 有效地营造随技术发展的教学环境,提高教学质量。
同时实验教学,在现代教育中有着非常重要的地位,它可以使学生通过实验来加深对理论知识的认识和理解。通过一些形象生动的实验,使学生可以更好的消化吸收理论知识,熟练的掌握实验操作技能,为未来的工作实践打好坚实的基础。虚拟实验作为信息技术和学科实验教学整合的产物,是为了弥补常规实验教学的不足。那么虚拟实验在化学实验技能培养中起到什么作用呢?
二、虚拟实验应用与否的对比研究
把研制好的虚拟实验应用在实际教学中,并通过不同控制方法检测其对实验技能培养的作用。
(一)准备两个平行班,分为甲班和乙班。
(二)控制实验条件。甲班学生在虚拟实验室练习后进行实际实验操作; 乙班学生在进行实验预习的前提下进行实际实验操作。
(三)评定方法。通过实验考查表进行评定。分别统计甲、乙班学生重点考查内容的平均值。重点考查内容包括实验操作熟练程度,实验数据的精密度,准确度等方面。 以实验氧化钙含量的测定为例,具体结果如下:
三、虚拟实验的应用结果
从实验评定结果发现:化学实验操作技能和实验数据的精密度,准确度的考核中表现最佳的为在虚拟实验室练习后的甲班学生。
四、虚拟现实技术相结合在实验教学中的效果评价
(一)充分发挥学生的主观能动性,实现学生是学习的主体。
教师由原来的处于中心地位的知识传授者转变为学生学习的指导者。学生由被动的知识容器和知识受体转变为知识的主宰、学习的主体。教师与学生、学生与学生之间可以平等地进行学习。
(二)能有效地帮助学生掌握实验原理、目的和步骤,熟练操作技能。
学生普遍认为,虚拟实验有助于加深对动作技能要领的认识并在一定程度上培养实验技能,加深对实验原理、规则的理解,使得实际实验的效率大大提高。 通过虚拟实验,学生可以在实验室之外对实验的整体环境和所用仪器的结构、功能建立起直观的认识。而后,学生亦可用这种虚拟实验进行复习,进一步巩固实验所学,使实验在空间和时间上得到了延伸。
(三)能帮助学生培养自学能力,体现个性化教学。
学生通过实验课件,靠自己自学,摆脱了传统实验教学教师做一遍,学生跟着做一遍的弊端。同时,学生更能灵活地掌握运用自己的实验时间, 重点攻克自己的难点, 学生能按照自己的进度、自主地选择自己所需要的实验内容。不受传统真实实验室关闭和开放时间的限制,不必受实验课程和实验指导书的限制。
(四)虚拟实验的应用充分提高了学生的学习效率。
虚拟实验利用现代信息技术,以动画模拟、声音、图文等多种手段,提供大脑丰富的形象刺激,从而有效地刺激大脑右半球的运作,使左右大脑的不同机能及对信息的不同加工方式有机结合,从而使学生的学习达到事半功倍的效果。
(五)既能实现一些难以在课堂实现的实验,又可节约教学成本。
既避免了实验可能带来的危险又能起到很好的教学效果。还可以利用Flash很强的制作和播放动画能力将一些模糊的实验进行清晰化的演示。更可贵的是巧借多媒体能将化学中一些比较抽象的内容直观化。大大减少实验室建设的资金投入和实验室用房面积, 节省实验消耗材料,降低教学成本。
(六)真实实验与虚拟实验,互为补充,相辅相成。
虽然我们认为虚拟实验在培养化学实验技能中扮演着重要的角色,但无论虚拟实验有多么“真实”,它都不应该取代真实实验。学生在真实实验中对各种误差的产生、分析及排除等具体操作的体会和掌握,是在虚拟实验中不可能完全做到的。所以,在实验教学中应该让学生明白,养成实际实验技能才是根本之所在,虚拟实验的应用只是提高实际实验技能一种辅助手段。虚拟实验可以作为真实实验的完善和补充,两者互有优势,互为补充,相辅相成。
参考文献;
关键词:虚拟教学手段;医学骨科章节;应用价值
外科学在医学生的教育中占据重要的地位,骨科部分又在外科学中占据重要的地位。骨科教学章节多,内容复杂。在临床上,随着车祸伤和高层建筑的增加,以及人口老龄化的作用,骨科患者的数量呈增加趋势,因此骨科教学具有较强的实用性。骨科也是目前新观念,新技术,新方法应用最广泛的学科,骨科教学内容呈现日新月异的特点。以上特点使骨科教学难度增加,加之教学的时间有限,如何能够调动学生的积极性,加深对骨科理论知识方法的掌握,这对于骨科教学提出了挑战。
随着计算机技术的进步,目前大型的图形计算机工作站能够在个人电脑中完成,计算机辅助设计(CAD),计算机断层扫描技术(CT)使得mimics等软件能够制作出逼真的骨折模型,骨的模型,而三维有限元技术的发展,使得对于内固定的生物力学分析简单有效,能够逼真的模拟出骨折内固定的生物效果,这就是虚拟骨科的重要部分,如果将虚拟技术使用在临床教学中,特别是骨科这一门实践性极强的学科中,对于调动学生的学习积极性,以及对骨科疾病的理解都有重要的价值。
1 资料与方法
1.1一般资料 以2013级湖北医药学院第二临床学院4个班为例,随机抽取2个班,分为实验组(50人)和对照组(52人)。分组后,调查其性别和年龄,既往三年成绩,确定两组之间没有统计学差异性,具有可比性。
1.2方法 两组采取不同的教学方式。实验组进行多媒体及虚拟教学手段,根据外科学教材的教学内容,通过CT扫面不同部位的骨折断层图像,导入MIMICS中进行三维重建,从而构建不同骨折部位的立体图像。选择典型部位的骨折,模拟不同内固定方式下的力学分析特征,从而明确不同内固定的价值。通过老师讲解,主要让学生掌握骨折的造模,以及内固定的选择,以及力学分析等。重在学生自己的操作,特别是在mimics软件下对骨折模型在不同情况下的观察,通过对断层的分析,以及立体模型的比较,增加对骨折的认识。对照组以传统的讲授式教学(LBL),学生通过教师的讲授获得基本的理论知识和方法,辅以多媒体教学,人体模型的参观等传统学习方式。所有课程由一名副教授完成,具有丰富的教学经验。
1.3评价方法 本课题采取考核及问卷调查等方式进行教学效果评价。考核包括技能操作考核,临床思维评价,平时评分及理论考试,以100分为总分,各项目分值分别占总成绩20%、20%、20%及40%。本课题使用的问卷以北京师范大学心理学系孟庆茂、刘红云修订的《大学教师教学效果评价问卷》(学生用)为基础,结合医学教育的特点补充修订而成,使用范围广,具有较好的可靠性、有效性和适用性[1]。共包含7个维度:学习价值感(S1)、教学热情与组织性(S2)、师生群体互动(S3)、师生人际关系(S4)、教师知识宽度(S5)、课程管理(S6)、功课量和难度(S7)。
1.4统计学分析 对以上评价方法搜集的数据资料,按照SPSS 15.0进行分析,计量资料采用配对的t检验,计数资料采用χ2检验,以P
2 结果
本课题两个班全部完成了教学计划,共发放问卷102份,收回有效问卷102份,回收率为100%。两组在年龄、性别和既往成绩上无明显差异性。考核成绩和在问卷见表1~表3。
3 讨论
骨科在外科学教学中占据重要的地位,为了能够提高学生的教学积极性,增加学生对骨科的理解,提高临床能力,不同的教学方式在骨科教学中得到了应用和探讨。如标准化患者(SP);借助图像存档和传输系统(PACS),运用以案例为基础的学习(CBL),以及多模式教学查房等[2-3]。
而先进的科学技术也以最快的速度渗透在骨科的诊断和治疗技术。得益于目前影像学飞速发展,断层扫描技术的发展,使得骨科造模这一难题得以最佳解决,而内固定学的发展,更使得我们在术前能对其生物力学进行比较,最终做出最佳的治疗选择。
虚拟教学就是应用目前先进的医学影像技术,使用骨科造模技术,以及生物力学分析技术,对骨科疾病进行真实的模拟,其对环境要求低,操作简单,真实性极强,能够提高学生的学习积极性。
本课题通过选取两组学生,通过采取传统的LBL与虚拟教学相比较,发现传统的教学模式中学生只能机械性的接受,没有自己的主动参与性,而虚拟教学能够明显提高学生的学习积极性,增进师生之间的群体互动,提高师生人际关系融洽度,对教师知识宽度提出了更高的要求,但课程管理与功课量和难度与传统教学没有明显差异性。而虚拟教学能够提高同学们的操作能力,加强临床思维操作,提高同学们的平时评分。对于理论考试,与传统教学没有明显的差异性。这可能与理论考试可以通过短时间的突击得到提高有关。
综上,虚拟教学能够提高同学们学习的积极性,增进师生之间的互动,提高学生的成绩,在骨科教学中有重要的应用价值。
参考文献:
[1]张阳,伦施斯,曲波.《大学教师教学效果评价问卷》在医学院校教学效果评价中的应用[J].中华医学教育探索杂志,2014,13(5):433-435.