基于三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的國(guó)際音標(biāo)教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)

廖成丹

【摘 要】針對(duì)國(guó)際音標(biāo)發(fā)音的特點(diǎn),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的國(guó)際音標(biāo)多媒體CAI教學(xué)軟件,根據(jù)目前課件應(yīng)用動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)較少的情況,探索了使用3ds Max軟件及其插件FaceGen Modeller、Voice-O-Matic實(shí)現(xiàn)發(fā)音時(shí)口腔運(yùn)動(dòng)的模擬及口型與聲音的同步,直觀、形象、互動(dòng)的展示音標(biāo)發(fā)音的過(guò)程及方法,有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量,取得更好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】三維動(dòng)畫(huà)技術(shù) 動(dòng)態(tài)模擬 國(guó)際音標(biāo)教學(xué)軟件

國(guó)際音標(biāo)是學(xué)習(xí)英語(yǔ)的基礎(chǔ),是提高口語(yǔ)水平的關(guān)鍵,目前我們所能見(jiàn)到的音標(biāo)學(xué)習(xí)資料,大多是單一的圖片,或者是文字說(shuō)明,這些都很難展現(xiàn)在發(fā)音時(shí)我們口腔的運(yùn)動(dòng),舌、齒等關(guān)鍵部位的位置,而這些對(duì)于掌握發(fā)音是非常重要的,由此可見(jiàn)開(kāi)發(fā)一個(gè)形象、直觀的多媒體教學(xué)軟件對(duì)于國(guó)際音標(biāo)的教學(xué)具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

本文將三維動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)引入英語(yǔ)教學(xué)當(dāng)中,從音標(biāo)教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)出發(fā),根據(jù)音標(biāo)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)來(lái)尋求一種方法,以解決傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中無(wú)法解決的問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了國(guó)際音標(biāo)教學(xué)軟件,生動(dòng)再現(xiàn)口腔運(yùn)動(dòng),向?qū)W習(xí)者直觀、形象、互動(dòng)的展示音標(biāo)發(fā)音的過(guò)程及方法。向?qū)W習(xí)者提供了一種全新的三維立體空間的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)音標(biāo)教學(xué)的不足,有利地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的空間感,提高教學(xué)效率。

一、軟件的設(shè)計(jì)原則及相關(guān)技術(shù)

1.軟件所遵循的設(shè)計(jì)原則

軟件的開(kāi)發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程,主要遵循了以下四種原則。

(1)科學(xué)性原則

在軟件的設(shè)計(jì)中,根據(jù)音標(biāo)學(xué)習(xí)的具體情況,準(zhǔn)確地模擬了真人發(fā)音的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程,向?qū)W生科學(xué)的展示了音標(biāo)的發(fā)音方法,使發(fā)音過(guò)程直接化、形象化。

(2)教育性原則

軟件用于輔助教學(xué),它的設(shè)計(jì)制作以教學(xué)大綱為依據(jù),并根據(jù)教學(xué)的目的和要求,發(fā)揮多媒體圖文并茂、形象逼真的優(yōu)勢(shì)來(lái)表達(dá)教學(xué)內(nèi)容,利用多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)交互的運(yùn)行來(lái)實(shí)施教學(xué),起到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的效果。

(3)技術(shù)性原則

技術(shù)上的因素將影響多媒體CAI的設(shè)計(jì),所以,軟件在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)充分考慮到了視覺(jué)、運(yùn)行環(huán)境、操作界面等技術(shù)因素。軟件在視覺(jué)表現(xiàn)方面,畫(huà)面清晰穩(wěn)定、色彩簡(jiǎn)潔大方、動(dòng)畫(huà)播放穩(wěn)定流暢;在聽(tīng)覺(jué)表現(xiàn)方面,發(fā)音清晰準(zhǔn)確,在運(yùn)行環(huán)境方面,易于操作、可控性好;在操作界面方面,界面合理,形象風(fēng)格前后一致?？傮w讓人一目了然,使用方便。

(4)藝術(shù)性原則

多媒體CAI作品中的教學(xué)信息通常都是通過(guò)圖、文、聲、像的有機(jī)結(jié)合而呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者的,所以應(yīng)該綜合應(yīng)用美術(shù)、音樂(lè)、影視等藝術(shù)手段,把教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)得生動(dòng)、形象,使之具有豐富的表現(xiàn)力和感染力。

軟件使用FaceGen Modeller生成真實(shí)的三維頭像,并賦以真實(shí)的貼圖,具有一定的藝術(shù)性,在色彩搭配上簡(jiǎn)潔穩(wěn)重,有利于吸引學(xué)生的注意,使學(xué)生能夠更好的通過(guò)軟件觀察到整個(gè)發(fā)音過(guò)程,從而掌握正確的發(fā)音方法。

2.采用三維動(dòng)態(tài)模擬動(dòng)畫(huà)技術(shù)

軟件所用的動(dòng)畫(huà)主要是為了輔助英語(yǔ)音標(biāo)教學(xué),能準(zhǔn)確地顯示在發(fā)音時(shí)口腔的運(yùn)動(dòng),舌頭、牙齒的相關(guān)位置,口腔剖面運(yùn)動(dòng)主要涉及牙齒、舌頭等部位的運(yùn)動(dòng),需要設(shè)置骨骼來(lái)實(shí)現(xiàn),而角色面部運(yùn)動(dòng),則使用的是morpher變形動(dòng)畫(huà)。這就需要增加造型的復(fù)雜度,雖然這樣會(huì)導(dǎo)致三維圖形的顯示速度降低,但這樣能使口腔運(yùn)動(dòng)過(guò)程更清楚地表現(xiàn)出來(lái),因此軟件采用三維動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

二、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.軟件中交互作用的設(shè)計(jì)

交互作用的設(shè)計(jì)就是靈活運(yùn)用各種不同的交互響應(yīng)方式實(shí)現(xiàn)教學(xué)模塊功能及功能模塊間的跳轉(zhuǎn)。在此主要設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)方面的交互控制內(nèi)容:一是交互控制程序的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)模塊間的跳轉(zhuǎn),用戶可以通過(guò)操作按鈕自由進(jìn)入各個(gè)音標(biāo)及功能模塊。二是交互控制動(dòng)畫(huà)演示,用戶可以根據(jù)需要通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行控制,用戶通過(guò)按住鼠標(biāo)左鍵來(lái)旋轉(zhuǎn)模型,通過(guò)鼠標(biāo)右鍵來(lái)縮放模型,以便于從360度來(lái)觀看口腔及面部運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

2.軟件界面設(shè)計(jì)

在CAI課件設(shè)計(jì)中,界面設(shè)計(jì)具有特殊的意義。因?yàn)閷W(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),從計(jì)算機(jī)的屏幕上得到全部或主要的教學(xué)信息,因此屏幕上各種信息的顯示,位置、顏色、時(shí)間、是否閃爍和伴音等,對(duì)學(xué)生有很大影響。本軟件界面設(shè)計(jì)是按照音標(biāo)發(fā)音特點(diǎn)分層設(shè)計(jì)的,主要分成兩個(gè)層級(jí):主界面、功能模塊子界面。

(1)主界面設(shè)計(jì)

本課件的主界面設(shè)計(jì)總體上體現(xiàn)本軟件的功能、風(fēng)格,界面背景以紅色紋理為主,內(nèi)嵌一幅頭部模型圖:在動(dòng)態(tài)模擬時(shí),主要是使用該頭部模型,以黑色做為底色,在色彩上加大反差,便于突出界面中央的教學(xué)信息。在界面中心設(shè)置軟件的名稱,左下角設(shè)計(jì)退出系統(tǒng)按鈕,如圖1。

(2)功能模塊子界面

子界面與主界面略有差別,但風(fēng)格一致,右邊是演示區(qū),主要是對(duì)發(fā)音過(guò)程的動(dòng)態(tài)演示,左方設(shè)有兩個(gè)按鈕:發(fā)音演示、口腔運(yùn)動(dòng),發(fā)音方法主要是以文字的方式講解發(fā)音方法,及返回按鈕。

三、軟件的實(shí)現(xiàn)

1.動(dòng)態(tài)模擬動(dòng)畫(huà)的制作

(1)模型的制作

①制作口腔剖面模型,并使用photoshop進(jìn)行貼圖的制作,為模型賦材質(zhì),如圖2。

剖面的動(dòng)畫(huà),我們采用骨骼動(dòng)畫(huà),為其添加bones,具體的操作跟一般骨骼動(dòng)畫(huà)相同,并使用插件FaceGen Modeller與Voice-O-Matic實(shí)現(xiàn)面部模型的生成與口型動(dòng)畫(huà)聲型同步。

②FaceGen Modeller生成面部模型

FaceGen Modeller提供了各個(gè)種族男性女性成年人的面容相貌,其人種劃分為非洲人種、歐洲人種、東南亞人種、東印度人種及其他人種,可以根據(jù)個(gè)人的需求再對(duì)模型進(jìn)行一系列修改,以達(dá)到理想的效果。

(2)動(dòng)畫(huà)的制作

根據(jù)人類語(yǔ)音的特點(diǎn),可以把語(yǔ)音劃分為更小的單位—音節(jié)。音節(jié)就是聽(tīng)覺(jué)上最容易分辨出來(lái)的最小的語(yǔ)音結(jié)構(gòu)單位,音節(jié)還可以劃分成更小的單位—音素。比如pen這個(gè)音節(jié),p、e、n都只是一個(gè)發(fā)音動(dòng)作,不能再進(jìn)行劃分,這樣的最小語(yǔ)音單位就是音素。一種語(yǔ)音系統(tǒng)中的音素,通常只有幾十個(gè)。他們寫(xiě)法雖然不一樣,但發(fā)音時(shí)的口型變化卻非常相像。比如,漢語(yǔ)拼音中的b、p、m,這幾個(gè)音素在發(fā)音時(shí)的口型基本上是不變的,還有z、c、s,d、t、n、l,j、q、x,g、k、h等,都是這種類型。因此,在英語(yǔ)語(yǔ)音體系中,一種口型要對(duì)應(yīng)幾個(gè)音素的發(fā)音。

①FaceGen Modeller中音標(biāo)發(fā)音的制作。首先明確每個(gè)音標(biāo)的發(fā)音方法,在FaceGen Modeller面板中進(jìn)入調(diào)節(jié)控制面板的變形(morphs),拖動(dòng)滑動(dòng)條,將參數(shù)至調(diào)整相應(yīng)的位置,觀察視圖中模型的變化,以得到正確的發(fā)音口型,如圖3[n]的發(fā)音。

②3ds Max插件Voice-O-Matic實(shí)現(xiàn)聲音與口型的同步

因?yàn)镕aceGen Modeller軟件本身不能生成動(dòng)畫(huà)文件,因此將制作變形(morphs)完成的模型及沒(méi)有經(jīng)過(guò)變形的原模型分別導(dǎo)入3ds Max,使用變形修改器制作口型動(dòng)畫(huà),并使用插件Voice-O-Matic,完成口型映射。

2.交互的制作

(1)cult3d

將制作完成的動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入cult3d,實(shí)現(xiàn)基本交互功能,用戶通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行控制,按住鼠標(biāo)左鍵來(lái)旋轉(zhuǎn)模型,通過(guò)鼠標(biāo)右鍵來(lái)縮放模型。

(2) Authorware

在Authorware中實(shí)現(xiàn)軟件模塊的設(shè)計(jì)及模塊間的跳轉(zhuǎn),以及合成,效果如圖4。

四、結(jié)語(yǔ)

國(guó)際音標(biāo)教學(xué)軟件將三維動(dòng)畫(huà)及動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)與學(xué)科教學(xué)進(jìn)行整合,對(duì)于國(guó)際音標(biāo)的教學(xué)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

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