中國空軍模擬訓(xùn)練體驗平臺設(shè)計與應(yīng)用

趙金玲 李舒

摘要：本研究主要內(nèi)容是以設(shè)計中國空軍的體驗和訓(xùn)練模擬平臺為路徑，對開發(fā)過程與設(shè)計原則進行深入地探究。該平臺的開發(fā)主要目的在于幫助我國大、中、小學(xué)生突破實踐空間的局限，在VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幫助下，感受并接收身臨其境的國防教育。通過體驗中國空軍模擬訓(xùn)練體驗平臺了解戰(zhàn)斗機的主要戰(zhàn)法與機動方式，對不同戰(zhàn)機的戰(zhàn)斗崗位和作用有初步的認(rèn)識。感受我國強大軍事力量的同時，深刻感悟我國軍事發(fā)展的歷史性征程。

關(guān)鍵詞：空軍文化;虛擬現(xiàn)實;模擬訓(xùn)練;國防教育

一、研究背景及意義

1.1研究背景

VR虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的。當(dāng)前具有相似特征的虛擬仿真技術(shù)在社會各個領(lǐng)域得到廣泛的使用，比如在游戲娛樂、城市交通等方面應(yīng)用較為廣泛，在教育與科普領(lǐng)域更是成為焦點中的焦點。

沈陽理工大學(xué)作為一所以國防為特色的院校，依托國家和省市科普基地“沈陽理工大學(xué)兵器博物館”、省級武器系統(tǒng)實驗教學(xué)示范中心、藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)新中心和現(xiàn)代教育中心和VR+國防教育展教虛擬仿真實驗教學(xué)中心，在省內(nèi)高校國防教學(xué)和國防教育中都發(fā)揮著積極的作用。多年來，學(xué)校藝術(shù)設(shè)計學(xué)院設(shè)計專業(yè)、裝備工程學(xué)院兵器類專業(yè)和兵器博物館開展了多方位合作，尤其是利用VR+綜合集成技術(shù)開展了一系列的國防教育展教資源的開發(fā)與應(yīng)用?；谀壳拔覈鴩澜逃Y源的需求與教育創(chuàng)新路徑的創(chuàng)新需求，在前期研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)建立一個用于研究國防教育展示與教學(xué)的虛擬仿真實驗教學(xué)中心是非常具備創(chuàng)新性與前沿性的工作。

1.2研究意義

國防教育是一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)，一兩次法規(guī)課或者一兩次報告是不足以深刻地將國防知識與愛國精神進行充分教育與宣傳的。我們要將國防教育納入新技術(shù)中、從學(xué)生感興趣的喜聞樂見方面入手、擺到素質(zhì)教學(xué)計劃中。在信息化發(fā)展的智能時代，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)為國防教育提供了先進的科技支撐。我們可以通過各種新媒體交互形式，帶著學(xué)生走到制作的線上虛擬軍事基地親身體驗，從以往的課堂教育走向課外活動，充分利用虛擬展教平臺，讓學(xué)生直觀地去感受中國空軍的本領(lǐng)親身體驗飛行，從而加深了他們對國防的了解和認(rèn)知，增強了他們的國防意識，認(rèn)識到國防的重要性，徹底使國防教育向多元化轉(zhuǎn)變。

二、研究內(nèi)容及路徑

2.1研究內(nèi)容

本研究主要內(nèi)容是以制作中國空軍的體驗和訓(xùn)練模擬平臺為目標(biāo)，研究如何使學(xué)生身臨其境地接受國防教育，了解戰(zhàn)斗機的主要戰(zhàn)法與機動方式，對不同戰(zhàn)機的戰(zhàn)斗崗位和作用進行科普，使體驗者能夠跨越時間與空間的束縛，主動地去接受愛國主義國防教育，在寓教于樂的平臺中，全身心的主動探索中國空軍的精神，自由地體驗空對空打擊和空對地打擊，從中激發(fā)愛國熱情與民族自豪感。

該平臺的設(shè)計與開發(fā)主要分為如下三部分內(nèi)容：

1.中國空軍戰(zhàn)機的三維建模（高模、中模、低模）。

2.中國空軍戰(zhàn)機的高模烘焙、轉(zhuǎn)低模、展UV、貼圖。

3.沙盤場景、燈光等搭建和Unity3D后臺編程和調(diào)試。

在中國空軍模擬訓(xùn)練體驗平臺中，體驗者首先可以動態(tài)地觀看空軍的建立歷史，第一視角體驗空軍的經(jīng)典戰(zhàn)役，跟隨教程完成相關(guān)交互操作，進入虛擬空軍基地后近距離觀看各式國產(chǎn)戰(zhàn)機，體驗瀏覽的同時系統(tǒng)會配以介紹以及解說。該平臺開放自定義關(guān)卡使玩家可以自定義駕駛的戰(zhàn)機以及作戰(zhàn)任務(wù)，具備良好的可操控性與沉浸式的體驗感。

2.2研究路徑與開發(fā)重點

首先是資料的收集。查閱相關(guān)資料，調(diào)研虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用行業(yè)、虛擬現(xiàn)實行業(yè)在我國的發(fā)展、可解決問題、虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展前景。進行科學(xué)的綜合分析，為制定項目腳本做好充分準(zhǔn)備。

其次是自主設(shè)計項目研究方案，收集虛擬現(xiàn)實相關(guān)行業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)，綜合統(tǒng)籌，將中國空軍展教體驗訓(xùn)練模擬平臺自主設(shè)計制定操作模式進行藝術(shù)化的邏輯歸納。

然后進行項目所需的美術(shù)資源的設(shè)計制作。運用MAYA、3DMAX等軟件制作空軍平臺所需要三維模型與空軍演練對應(yīng)場景空間的搭建，并進行仿真貼圖、材質(zhì)渲染，配合音效音頻進行動畫的制作。

再次是將制作完成的模型導(dǎo)入Unity3D實現(xiàn)對應(yīng)的交互邏輯，使交互功能更加符合人體工程學(xué)，重點研究人體感官的各項體驗指標(biāo)與數(shù)據(jù)。

最后進入總結(jié)與測驗反饋環(huán)節(jié)。邀請多位專業(yè)人士和軍事愛好者進行體感體驗測試，記錄、分析并完善所存在的問題。

三、結(jié)論

本研究是基于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)、科普知識、多維度設(shè)計理念等專業(yè)領(lǐng)域上展開，重點應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)結(jié)合3D動畫和交互，更直觀地展現(xiàn)中國現(xiàn)代空軍組成及不同戰(zhàn)機的崗位和作用，藝術(shù)化還原空對空打擊、空對地打擊等訓(xùn)練項目，使體驗感與真實情境相結(jié)合，從而達到身臨其境的體驗、學(xué)習(xí)效果。

中國空軍模擬訓(xùn)練體驗平臺設(shè)計具備多學(xué)科的知識融合，基礎(chǔ)理論化為實際操作，固有思維不斷創(chuàng)新和發(fā)展的研究本質(zhì)。本研究是基于前期研究的基礎(chǔ)上，進行了方案型的改革和創(chuàng)新，因此在研究的過程中，將重點轉(zhuǎn)移為項目應(yīng)用于發(fā)展策略的研究。設(shè)計與制作組成員均具備開發(fā)VR虛擬體驗平臺與交互界面設(shè)計的基本專業(yè)知識與素養(yǎng)，在項目進行過程中不斷攝取新的行業(yè)知識，加強自身技術(shù)水平，在跟進項目進度的同時，達到提高自身的專業(yè)技能的效果。本研究成果未來可用于科普教育或相關(guān)理論課的輔助教育工作當(dāng)中，為國防教育領(lǐng)域添磚加瓦。

本論文為遼寧省2022年省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目階段性成果，

項目編號：S202110144034。

項目負(fù)責(zé)人：趙金玲

作者簡介：趙金玲（2001.02），女，漢族，遼寧沈陽人，本科在讀，從事動畫、新媒體藝術(shù)研究。

李舒（1987.07），女，漢族，遼寧沈陽人，博士，副教授，從事新媒體藝術(shù)設(shè)計研究。