郭瓊瓊

（鄭州鐵路職業(yè)技術學院，河南鄭州 450000）

1 Unity3D技術介紹

1.1 主要概念

Unity3D這一開發(fā)環(huán)境體現出層級式特點，具體操作功能是視覺化編輯、數據整體編輯器以及游戲動態(tài)預算等；一個比較完整的Unity3D程式主要包括了若干個場景，每一個場景還包含了大量的模型，嚴格控制了腳本行為，我們看到的場景即是通過攝像頭呈現且操控的；Unity3D物流引擎功能異常強大，可以對現實世界中的物理現象有效模擬，并且創(chuàng)造了粒子系統(tǒng)其功能對很多炫麗特效有效實現。

1.2 主要優(yōu)勢

由于跨平臺特點，Unity3D程序修改并不復雜且可以向移動客戶端進行移植。

快速入門，功能完善：Unity3D屬于一個具有層級式特點的綜合開發(fā)環(huán)境，不僅能夠達到建模與編輯模型的作用，還可以對游戲積極開發(fā)，同時對現實環(huán)境有效虛擬創(chuàng)作，功能異常強大。

父子鏈式的組織結構也與人的思維模式十分符合，并且擁有視覺化的編輯，因此Unity3D入門并不復雜，使用者可以在較短時間內掌握U－nity3D技巧。

物理引擎：由于得到了Nvidia的大力支持，在虛擬現實世界的構建、開發(fā)真實游戲中Unity3D體現出無窮的魅力。

2 茶文化專業(yè)實訓管理存在的問題

2.1 采購茶葉、茶具等易耗品難度較大

在茶文化專業(yè)實訓教學中，各種茶葉與茶具是必不可少的。高校開設茶文化專業(yè)實踐教學通常包括辨識各類茶葉以及沖泡紅茶、綠茶和烏龍茶等，辨識茶葉教學最少需要20幾種樣茶，并且將每一種樣茶劃分為兩個等級；而茶具是根據茶藝表演過程中所需的茶具規(guī)格進行配置，每套茶具至少包含了十幾件茶具，這樣大批量茶葉以及茶具需要根據實踐教學需求實施采購，形成較大的工作量和財務支出。

2.2 儲存茶葉方法需要不斷改進

茶藝實訓室采購的茶葉會在整個學期使用，而茶葉體現出一個明顯的特點即吸味，儲存茶葉對容器的密閉性以及環(huán)境溫度產生了極高的要求，儲存方法不合理會導致茶葉變色變味，對實訓課程的正常開展造成一定的影響。通常高校茶文化專業(yè)儲存茶葉的條件非常簡陋，直接影響了教學效果。

2.3 茶具損壞浪費現象嚴重

茶文化專業(yè)課程體現出較強的實踐性，在教學過程中學生會與茶葉以及茶具接觸，一部分學生由于好奇心作怪會帶走一部分茶樣在課下繼續(xù)辨識，或者是觀察茶葉時對其造成了損壞。有的學生在練習沖泡茶葉時無法輕拿輕放，導致茶杯出現了豁口，增加了損失率。

3 基于Unity3D的茶文化專業(yè)虛擬實訓環(huán)境設計實現

在茶文化專業(yè)的虛擬實訓平臺，通過Unity3D技術可以借助這一平臺更加全面的了解茶器、六大茶類制作流程以及三大類茶葉表演過程及實訓場景，該虛擬仿真實訓平臺設計具體圍繞三部分開展。

3.1 視頻網絡系統(tǒng)

教師和學習者通過視頻網絡系統(tǒng)登錄虛擬實訓平臺開展一對一、一對多教學，學習者在這一過程中不但得到虛擬實訓的學習還可以跟老師語音或者是打字，進一步對有關茶道知識積極鞏固。

3.1.1 網絡平臺構建

Unity3D提出了該視頻網絡系統(tǒng)最佳的解決方案，構建單純的無需服務器端的多層次應用程序。借助于必需的所有工具、文檔和示例指導如何將多用戶應用程序建立邏輯存儲。通過Unity3D技術累積了有關多人游戲和視頻語音的大量經驗，將最佳的服務提供給單純的文字鏈條到所有類型的回合制游戲以及最為先進的頭像聊天。比如建設茶文化專業(yè)虛擬實訓品臺，要求配置一臺較好的網絡服務器進一步獲得良好的服務性能。我們可以在該服務器上假設Unity3D服務器，外網介入有利于學生隨時在虛擬實訓平臺上組織學習，可是對課堂教學的管理十分困難，針對這一難題可以通過登錄視頻網絡有效解決，如此在面板上將會出現全部學生的信息進一步了解學習者的聽講情況從而實現科學管理。對服務器模式進行理論分析，在線人數可以同時容納500人，若更多的學習者產生在線學習需求，則可以借助于網絡專業(yè)服務器或者是服務器集群。

3.1.2 配置服務器硬件及部署環(huán)境

服務器配置的第一步就是對服務器操作系統(tǒng)的合理性明確，為了與遠程教育茶文化專業(yè)要求相符，首先需要建立網絡服務器，采取配置較高的PC機替代專業(yè)化的服務器，在選擇操作系統(tǒng)的過程中，建議選擇windows網絡服務器，由于普通PC機完全兼容了大量軟件，修復和維護系統(tǒng)工作更加容易，因此確定虛擬網絡服務器為windows。

3.1.3 視頻網絡系統(tǒng)整體設計

茶文化專業(yè)遠程教育虛擬實訓平臺的視頻網絡系統(tǒng)可以作為主要特色，不僅實現了教師與學習者一對一、一對多的隨時在線學習要求，還有效輔助了學習者參與虛擬實訓操作。視頻網絡系統(tǒng)具體劃分為三部分：多人視頻語音系統(tǒng)、一對一教師輔導學生系統(tǒng)、PPT延時系統(tǒng)、加載虛擬實訓平臺系統(tǒng)，相關的操作模塊包括：教師教學模塊、學習提問模塊、教師學生視頻語音私聊模塊、實施溝通模塊。PPT延時系統(tǒng)的相應模塊有PPT生成、添加和教學模塊。

（1）教師教學模塊：進入視頻網絡系統(tǒng)登錄界面以后，老師借助于系統(tǒng)實現了一對一、一對多的在線教學與問題解答性能。

（2）視頻語音私聊模塊：為學生與學生、教師與學生創(chuàng)造了一個面對面學習交流的機會從而有效鞏固了所學知識。

（3）學習提問模塊：在開展虛擬實訓中，這一模塊主要提供給一部分操作不熟練者或者是在操作過程中出現問題的學習者。在學習提問模塊中，還引入了智能機器人，主要負責為學習者講解怎樣應用虛擬實訓系統(tǒng)。學習者只需要在輸入文字框內列出相關問題，智能機器人便可以快速給出準確的答復。

（4）實時聊天模塊：在語音視頻的過程中基本上可以利用文本或者是圖形開展聊天。

（5）PPT課件生成模塊：以網頁的形式展示不能在網絡上觀看的課件，進一步保證學習者順利通過互聯網實施在線學習。

（6）PPT課件添加模塊：本系統(tǒng)提供了傳輸可見的性能，有利于學習者更加積極的學習新知識。

（7）課件教學模塊：通過這一模塊教師可以和授課模塊整合使用，從而提高了教學水平并且順利完成教學任務。

（8）虛擬實訓平臺加載系統(tǒng)：將有關的加載接口設計到虛擬實訓平臺上，促使學生全方位接受虛擬實訓教學。

3.1.4 視頻網絡系統(tǒng)具體功能模塊設計

（1）實時聊天模塊

本系統(tǒng)將實施聊天模塊作為基礎，缺少這一功能，什么都是紙上談兵，視頻語音系統(tǒng)更加無從構建。在教師和學生之間利用實時聊天搭建了溝通的橋梁，加之視頻語音互動對教學虛擬實訓問題有效進行了解決，在此模塊實現之前我們可以先與服務器進行連接，之后在聊天室應用。

（2）視頻語音模塊

在視頻網絡系統(tǒng)中語音模塊為關鍵性內容，其包括了多人視頻語音與私聊視頻語音模塊，在網絡面對面教學中應用頻繁，利用一輔導多、一輔導一的方式開展教學。本模塊視頻語音強大功能具體是通過自帶軟件的擴展功能實現；幫助學習者可以擺脫互聯網的約束達到多個學習者共同學習的目標，不會對連接速度產生一定的影響。

（3）智能機器人

學習者在開展虛擬實訓學習中劃分為兩部分提問模塊，分別是在線解答問題以及智能機器人，其中在線解答問題模塊與之前的模塊相似。

我們將智能機器人成功引入到學習提問模塊中，具體是幫助學習者對虛擬實訓系統(tǒng)全面理解和應用，當老師不在時也可以得到較好的幫助，智能機器人主要采取了問答的模式，決定回答準確率的因素便是其包含的數據量，

3.2 學生實訓系統(tǒng)

3.2.1 整體設計

在整個虛擬實訓平臺中本系統(tǒng)是核心內容，學習者在這一系統(tǒng)中可以研發(fā)茶文化專業(yè)的遠程虛擬實訓項目，在真實實訓中不必擔心發(fā)生意外等問題。學生實訓系統(tǒng)可以劃分為三部分：對茶具全方位了解、六大茶類制作程序以及表演三大類茶的過程。這部分內容統(tǒng)一組成了學生實訓系統(tǒng)，對學習者遠程學習中出現的問題有效解決。通過茶壺、茶盤、茶碗、品茗茶、聞茶杯等對茶具整體進行了解；七大類茶的制作包括了對綠茶、紅茶、黑茶、白茶、烏龍茶、黃茶與花茶的整體過程。表演三大類茶藝則是借助于紫砂壺、玻璃杯和蓋碗沖泡茶葉的方法。在實訓開展過程中，學習者可以通過視頻網絡系統(tǒng)將出現的問題反饋給教師組。

（1）了解茶具模塊：具體是對茶壺、茶盤、蓋碗、品茗杯、聞香杯、公道杯等一系列茶具全面了解，學習者通過虛擬實訓平臺就能夠全面認知茶具教學的任務以及相應的操作。

（2）六大茶類的制作過程模塊：總結整理制作綠茶、紅茶、黑茶、白茶、烏龍茶等程序，學習者通過實訓平臺真實模擬制作七類茶的流程，在制作時，學習者就會獲得正確或者是錯誤的指令進一步鞏固制作茶的知識。

（3）三大類茶藝表演的操作模塊：在本模塊中，我們可以通過視屏的方式向學習者呈現三大類差異表演，之后學習者根據視頻操作流程對茶藝表演有效模擬。

3.2.2 三維建模

茶漏建模：在插口上精準擺放茶漏。漏取于茶，避免發(fā)現茶葉外漏問題。而對茶漏開展建模的操作并不復雜，可以借助于車削修改器對茶漏截面圖像進行旋轉從而獲得造型，之后采取布爾運算使其下面形成空體。建模完成之后，為了外觀形狀更加逼真，可以對一部分邊線開展圓角處理，并且賦予模型木質材質。在課余時間可以學習相關軟件，僅需幾分鐘就可以完成建模，利用3dmax具備的易用性，十分容易上手，當結束虛擬實訓建模工作之后，開始茶桶建模，其與茶漏建模十分類似，采取車削修改器，這里需要注意的是必須根據實物通過二維曲線仔細臨摹輪廓進一步獲得更加完美的車削造型。

茶匙建模：茶匙還稱為茶鏟，具體功能是儲存放置茶葉。采取二維線對實物的輪廓開展臨摹，利用倒角修改器令其成型，對茶匙頭部應用曲線修改器促使其凸顯實物特性，將木質材質提供給模型。對茶針的建模類似于茶匙。

茶夾建模：使用茶夾架去茶葉，進一步對茶底認真觀察，從而可以更好的夾洗杯子。在建模整體過程中，首先可以應用基礎模型BOX，在基本形狀制作時可以采取多邊形的基礎命令，借助于剪切和鏈接命令細化處理模型布線，由于細節(jié)的大量增多，可以利用turbosmooth模型開展光滑處理，實行鏡像，如此處理的茶夾會產生更加真實的外形。

通過建模茶漏、茶夾、茶匙、茶針等能夠發(fā)現，在三維建模功能方面Unity3D基本上與虛擬實訓要求相符。軟件應用比較簡單，在單人或者是團隊開發(fā)合作中尤為適用，軟件擁有的較強渲染作用以及相應的渲染插件能夠獲得照片級的渲染效果，通過計算機建模能夠完全一致的渲染效果與實物。

結束語

基于Unity3D理論對茶文化專業(yè)虛擬平臺建設全面討論，不但全面了解了Unity3D技術還掌握了經常在虛擬實訓平臺上應用的軟件技術，對自我修養(yǎng)和認知造成了一定的影響。目前，這一平臺可以成功應用在互聯網環(huán)境中，結合有關要求依次實現了各項性能?？墒怯捎谠谖覈訳nity3D技術為基礎的虛擬實訓平臺發(fā)展時間相對較晚，加之自身技術問題，今后還需要對茶文化專業(yè)實驗開展更加深刻的研究。

[1]郭磊.仿真物理實驗教學系統(tǒng)的設計與實現[J].中國科技大學學報，2002(3):373-380.

[2]李雷雷.基于Unity3D虛擬裝置技術研究[D]蘭州理工大學，2015.