容積攝影構(gòu)建MR 智慧藝術(shù)教學(xué)創(chuàng)新模式

姚建東

（內(nèi)蒙古藝術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

近年來，隨著教育技術(shù)的不斷發(fā)展和教育教學(xué)改革的不斷深化，依托現(xiàn)代科技的新型教學(xué)模式不斷出現(xiàn)，由此催生的新型教學(xué)形態(tài)也層出不窮。沉浸式體驗(yàn)、互動(dòng)情境等新型教學(xué)理念和形態(tài)不斷涌現(xiàn)，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字交互技術(shù)、媒體融合技術(shù)等前沿信息技術(shù)的助力和加持下，5G+MR智慧教學(xué)新模式應(yīng)運(yùn)而生。在藝術(shù)類院校的教學(xué)活動(dòng)中，這種創(chuàng)新型教學(xué)模式能夠強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而有效解決藝術(shù)專業(yè)教學(xué)中的難題，幫助學(xué)生取得理想的學(xué)習(xí)效果。

1 智慧藝術(shù)教學(xué)創(chuàng)新模式研究的政策背景

以混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality,MR）技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)正以前所未有的規(guī)模和速度影響著傳統(tǒng)教育模式的發(fā)展，因此，高等院校對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式也發(fā)生了深刻變革。2017年7月，教育部辦公廳印發(fā)了《教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》，指出“根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》和《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》等相關(guān)要求，深入推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合，不斷加強(qiáng)高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與應(yīng)用，著力提高高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐育人水平，經(jīng)研究，決定在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上，于2017—2020年在普通本科高等學(xué)校開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作”[1]。開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目深度融合，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措。2018年4月，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》明確提出，要加快建設(shè)在線智能教室、智能實(shí)驗(yàn)室、虛擬工廠（醫(yī)院）等智能學(xué)習(xí)空間，形成泛在化、智能化學(xué)習(xí)體系，推進(jìn)信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育教學(xué)全過程[2]。

2020年3月，為加快實(shí)施“寬帶中國”戰(zhàn)略，著力推進(jìn)“新基建”建設(shè)，國家發(fā)展改革委辦公廳、工業(yè)和信息化部辦公廳聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于組織實(shí)施2020年新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程（寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G領(lǐng)域）的通知》，明確指出5G+智慧教育應(yīng)用示范?；?G、VR/AR等技術(shù)，打造百校千課萬人優(yōu)秀案例，探索5G在遠(yuǎn)程教育、智慧課堂/教室等場景的應(yīng)用，重點(diǎn)開展5G+高清遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)、AR/VR沉浸式教學(xué)等業(yè)務(wù)[3]。

2 藝術(shù)專業(yè)教學(xué)痛點(diǎn)

長期以來，我國藝術(shù)類高等學(xué)校普遍采用的是以學(xué)科系統(tǒng)化教學(xué)為主的教學(xué)模式，在教學(xué)實(shí)踐中主要表現(xiàn)出了以下幾個(gè)方面的教學(xué)痛點(diǎn)。

2.1 專業(yè)理論課和實(shí)踐課缺乏有效的互動(dòng)與銜接

當(dāng)前國內(nèi)藝術(shù)類院校的專業(yè)課程基本分為三類，分別是專業(yè)理論課程、專業(yè)基礎(chǔ)性課程和專業(yè)實(shí)踐課程。對(duì)于藝術(shù)專業(yè)的學(xué)生而言，完成優(yōu)秀的藝術(shù)作品離不開扎實(shí)的專業(yè)實(shí)踐能力，而培養(yǎng)專業(yè)實(shí)踐能力除了需要社會(huì)實(shí)踐和創(chuàng)作實(shí)踐環(huán)境，還需要專業(yè)實(shí)踐課與理論課有效銜接和互動(dòng)。然而，傳統(tǒng)的學(xué)科系統(tǒng)化教學(xué)體系對(duì)這兩類課程教學(xué)效果的互動(dòng)和銜接重視程度不高，使得藝術(shù)專業(yè)理論課與實(shí)踐課在教學(xué)形式上各自分開，這就導(dǎo)致專業(yè)理論課和實(shí)踐課教學(xué)不能充分發(fā)揮各自應(yīng)有的作用[4]。

2.2 專業(yè)理論課教學(xué)方式單一，教學(xué)效果欠佳

目前，大多數(shù)高校教師最熟悉、最善于運(yùn)用的教學(xué)方式是學(xué)理化的教學(xué)模式，教師在課堂上往往比較注重邏輯的推演和理論的講解。藝術(shù)專業(yè)學(xué)生具有感性思維能力強(qiáng)、理性思維能力弱、自我表現(xiàn)欲強(qiáng)以及自我意識(shí)突出等特點(diǎn)，而理論課教學(xué)方式單一，教學(xué)內(nèi)容不夠形象化，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，會(huì)顯得枯燥、乏味，難以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，教師在講授理論知識(shí)點(diǎn)時(shí)受傳統(tǒng)講授方法限制，發(fā)揮的空間有限，很難講出新意，因而也就很難產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。

2.3 藝術(shù)專業(yè)課程示教性教學(xué)局限性大

藝術(shù)專業(yè)教師的示教教學(xué)（言傳身教）在傳統(tǒng)藝術(shù)類專業(yè)課程教學(xué)中普遍存在。例如，在舞蹈類、雕塑類課程中，學(xué)生通過觀察舞蹈老師的舞蹈動(dòng)作，或雕塑老師的雕刻刀法和動(dòng)作，反復(fù)地進(jìn)行模仿和練習(xí)，以學(xué)會(huì)相應(yīng)的舞蹈動(dòng)作或雕塑技藝。示教教學(xué)方式在“師傅帶徒弟”式的教學(xué)情境下有著較好的教學(xué)效果，但也存在一定的不足：一是教師反復(fù)進(jìn)行示教消耗大量的精力和體力；二是示教過程無法隨時(shí)暫停和回放，雖然教師可通過分解動(dòng)作的方式進(jìn)行教學(xué)，但這樣會(huì)影響示教效率；三是學(xué)生很難脫離教師自主學(xué)習(xí)，缺乏教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)效率將大大降低。

2.4 傳統(tǒng)的視頻教學(xué)等教育技術(shù)手段效果有限

教育技術(shù)手段很早就被應(yīng)用于藝術(shù)專業(yè)教學(xué)中，如視頻課程，其在一定程度上解決了傳統(tǒng)示教教學(xué)的痛點(diǎn)問題。但受傳統(tǒng)視頻的2D屬性和非自然尺寸的屏幕播放的局限，只能從固定的特定角度去捕捉教師的示教動(dòng)作，由于自遮擋等因素影響，學(xué)生在觀看2D視頻模仿學(xué)習(xí)時(shí)，可能出現(xiàn)關(guān)鍵動(dòng)作和關(guān)鍵手法學(xué)習(xí)不到位的問題，達(dá)不到藝術(shù)專業(yè)教師在身旁指導(dǎo)學(xué)習(xí)的效果。

3 藝術(shù)專業(yè)教學(xué)模式創(chuàng)新的必要性

藝術(shù)類專業(yè)學(xué)生具有較強(qiáng)的感性思維能力、突出的自我表現(xiàn)意識(shí)、較高的審美能力和水平，這些明顯的個(gè)性特征導(dǎo)致其學(xué)習(xí)模式以觀摩、跟練為主[5]。加之藝術(shù)類院校傳統(tǒng)教學(xué)模式固有的理論與實(shí)踐相脫節(jié)的弊端以及教學(xué)手段和方法的相對(duì)落后，難以滿足現(xiàn)代信息社會(huì)環(huán)境下藝術(shù)教學(xué)的需要，藝術(shù)專業(yè)教學(xué)模式亟待引進(jìn)新思路、新技術(shù)和新方法，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新。深度融合5G技術(shù)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、容積攝影技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，有助于推進(jìn)藝術(shù)教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新。

4 混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)賦能藝術(shù)教育改革創(chuàng)新

4.1 混合現(xiàn)實(shí)的基本概念

混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality,簡稱MR）將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界相融合，創(chuàng)造出一種新的交互式環(huán)境。它不同于虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality,簡稱VR），在VR中，用戶完全沉浸在虛擬世界中，而在MR中，虛擬元素與現(xiàn)實(shí)世界相互交織。MR通常使用頭戴式顯示設(shè)備或智能手機(jī)，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality,簡稱AR）應(yīng)用程序?qū)⑻摂M對(duì)象投影到真實(shí)世界中。混合現(xiàn)實(shí)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了創(chuàng)新融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了同一場景內(nèi)虛擬物體和真實(shí)物體實(shí)時(shí)共存與交互。與虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相比，混合現(xiàn)實(shí)在沉浸感、交互性和視覺顯示等方面得到顯著改善，可在學(xué)習(xí)過程中為學(xué)習(xí)者帶來全新的視覺感受和交互體驗(yàn)[6]。

4.2 混合現(xiàn)實(shí)在藝術(shù)教育中應(yīng)用的優(yōu)勢

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，在藝術(shù)教育中主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.2.1 營造沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)的三維立體場景

MR技術(shù)可以創(chuàng)造出三維立體教學(xué)空間場景，學(xué)生置身于該學(xué)習(xí)環(huán)境中能夠獲得身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。學(xué)生可以與虛擬藝術(shù)作品互動(dòng)，從不同角度欣賞、觀摩、學(xué)習(xí)和探索，加深對(duì)藝術(shù)元素的理解，強(qiáng)化藝術(shù)創(chuàng)作技法的學(xué)習(xí)。

4.2.2 創(chuàng)意思維培養(yǎng)和創(chuàng)造性表達(dá)

在MR場景中，學(xué)生能夠接觸到大量的MR藝術(shù)學(xué)習(xí)資源，從而拓寬他們的視野，培養(yǎng)他們的創(chuàng)意思維。無論是表演、演奏、繪畫、雕塑還是其他形式的創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都可以使用混合現(xiàn)實(shí)工具來創(chuàng)作自己的藝術(shù)作品，從而訓(xùn)練他們創(chuàng)造性表達(dá)的技法與技能。

4.2.3 教學(xué)實(shí)時(shí)反饋

MR應(yīng)用程序可以提供實(shí)時(shí)反饋，在教學(xué)過程中實(shí)時(shí)捕獲教學(xué)信息并進(jìn)行反饋。例如，教師利用MR應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。這不僅能夠幫助教師及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，改進(jìn)教學(xué)形式，還能夠幫助學(xué)生改善學(xué)習(xí)方法，提高藝術(shù)實(shí)踐技能和技法。這種實(shí)時(shí)互動(dòng)的教學(xué)反饋能夠最大限度優(yōu)化教學(xué)過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

4.2.4 跨越時(shí)空進(jìn)行學(xué)習(xí)

MR可以將學(xué)生帶入豐富的藝術(shù)作品資源世界，讓學(xué)生身臨其境觀摩優(yōu)秀藝術(shù)作品并了解藝術(shù)作品背后的故事，從而促進(jìn)他們對(duì)藝術(shù)作品的全方位、多角度理解。例如，了解藝術(shù)作品的歷史背景、創(chuàng)作過程、文化底蘊(yùn)、藝術(shù)價(jià)值等，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的歷史感、使命感和責(zé)任感。

5 容積攝影技術(shù)構(gòu)建藝術(shù)教育新場景

5.1 容積攝影的基本概念

容積攝影（Volumetric Photography）技術(shù)是一種用于創(chuàng)建具有立體感的圖像或視頻的高級(jí)攝影技術(shù)。它通過捕捉被攝主體的多個(gè)視角或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的圖像，并將它們合成到一個(gè)三維場景中，以產(chǎn)生一種具有深度感和立體感的效果。這種技術(shù)常被應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、電影制作和游戲開發(fā)等領(lǐng)域[5]。

容積攝影具有多角度捕捉、立體視覺和時(shí)間合成的特點(diǎn)。容積攝影通常使用多個(gè)攝像頭或攝像機(jī)，從不同角度或位置拍攝同一場景或?qū)ο?。這些視角的拍攝畫面可以在后期進(jìn)行合成，以創(chuàng)建一個(gè)具有深度感的三維場景。容積攝影能夠通過合成多個(gè)視角的圖像、視頻，產(chǎn)生立體視覺效果，使觀眾感受到圖像、視頻中的對(duì)象或場景具有深度和立體感，從而增強(qiáng)觀眾的沉浸感。容積攝影技術(shù)還可以通過拍攝多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的圖像來捕捉運(yùn)動(dòng)或動(dòng)態(tài)效果，進(jìn)行時(shí)間合成，這對(duì)于創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的虛擬場景或捕捉運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象非常有用，例如舞蹈表演、樂器演奏等。

5.2 容積視頻及其特點(diǎn)

容積視頻是通過容積攝影技術(shù)產(chǎn)生的一種全新類型的視頻文件。該視頻是把三維空間中的場景、角色、物體等“物體所占三維空間的量化”以3D的形態(tài)錄制編碼的視頻格式。例如，傳統(tǒng)NTSC制式視頻由每秒30幀的靜態(tài)畫面記錄而成，而容積視頻由每秒以一種“記錄體積”的形態(tài)攝錄30個(gè)3D靜態(tài)的空間模型，進(jìn)而融合成一個(gè)全息場景[7]。容積視頻的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

5.2.1 記錄真正的三維內(nèi)容

容積視頻所拍攝的是真正的三維對(duì)象，具備在空間中的相對(duì)關(guān)系以及物理屬性，不僅可以用于視頻展示，還可以用于記錄實(shí)際的空間數(shù)據(jù)。容積視頻能夠作為素材進(jìn)行后期編輯，既可以方便地置入用虛擬數(shù)字構(gòu)建的三維空間中，也可以制作成虛擬現(xiàn)實(shí)作品，通過5G+MR的方式在現(xiàn)實(shí)空間中觀看和使用。觀看者既可以選擇和變換觀看的角度，也可以變換觀看的位置。

5.2.2 記錄事物的真實(shí)性

傳統(tǒng)三維影像節(jié)目在制作時(shí)需要先進(jìn)行三維建模，生成虛擬的三維模型，例如3D角色，然后通過動(dòng)作捕捉設(shè)備把真人表演的動(dòng)作捕捉下來建立骨骼運(yùn)動(dòng)文件，再通過Autodesk MotionBuilder等三維動(dòng)畫軟件把動(dòng)作文件和3D角色模型綁定起來，使得3D角色能夠依照動(dòng)作文件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，最后渲染生成視頻動(dòng)畫。容積視頻則是直接拍攝三維場景，完整、真實(shí)地記錄真實(shí)世界中人物的樣貌、動(dòng)作、表情等信息，直接生成三維視頻。容積視頻是目前唯一可以用于教學(xué)、表演等需要記錄和呈現(xiàn)三維場景的視頻文檔。

5.2.3 可共享和復(fù)用的數(shù)字資產(chǎn)

容積視頻所記錄的三維影像，可以自然且簡單地置入任何數(shù)字虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中完美地融合不同的光源，任意替換虛擬場景以及任意設(shè)置虛擬攝像機(jī)位置，甚至可以在后期任意替換表演者的服飾和特效。例如利用容積攝影拍攝的舞蹈表演視頻，可以調(diào)入三維軟件制作的虛擬舞臺(tái)環(huán)境中，打上虛擬燈光，配上虛擬道具，就可以制作完美的舞蹈節(jié)目。在實(shí)際應(yīng)用中，容積視頻經(jīng)常作為視頻素材來實(shí)現(xiàn)共享和復(fù)用。

5.2.4 適應(yīng)全自動(dòng)化的生產(chǎn)方式

不同于傳統(tǒng)三維動(dòng)畫的制作模式，容積視頻的制作不需要三維建模、運(yùn)動(dòng)捕捉等復(fù)雜過程和環(huán)節(jié)，能夠由容積攝影系統(tǒng)一次性拍攝獲得表演者的形體、動(dòng)作、表情、服飾等所有信息。因此，容積視頻是一種完全自動(dòng)化的三維運(yùn)動(dòng)影像生產(chǎn)方式的產(chǎn)物。

5.3 容積攝影開創(chuàng)藝術(shù)教學(xué)新模式

5.3.1 提升示教教學(xué)的空間維度

容積攝影技術(shù)可以把傳統(tǒng)二維的視頻資源錄制、制作升級(jí)為三維的數(shù)字資源制作，維度的增加能夠記錄更加豐富的教學(xué)示教信息，更加真實(shí)、完整地將優(yōu)質(zhì)的示范教學(xué)過程資源化，讓學(xué)生可以沉浸式、重復(fù)地、交互地使用這些資源。

5.3.2 有效激發(fā)學(xué)生藝術(shù)創(chuàng)意

容積攝影技術(shù)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，并與他們的創(chuàng)意互動(dòng)。學(xué)生可以使用容積攝影技術(shù)實(shí)時(shí)編輯和改進(jìn)他們的藝術(shù)作品，觀察不同的效果，從而更好地理解藝術(shù)理論和創(chuàng)作技巧。容積攝影技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的需求提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，幫助他們?cè)谒囆g(shù)領(lǐng)域發(fā)揮潛力。

5.3.3 滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)

容積攝影可以更好地滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。容積攝影技術(shù)為藝術(shù)教學(xué)帶來了更多的交互性、創(chuàng)造性和實(shí)踐性，為學(xué)生提供了更多的機(jī)會(huì)來探索藝術(shù)世界，以及表達(dá)自己的想法和感情。同時(shí)，可以幫助學(xué)生更深入地理解藝術(shù)原理和技巧，提高他們的創(chuàng)造性和批判性思維。

5.3.4 高效實(shí)現(xiàn)藝術(shù)作品的展示和共享

藝術(shù)院校或?qū)I(yè)教師可以創(chuàng)建在線畫廊，展示利用容積攝影捕捉的藝術(shù)作品，提升藝術(shù)作品的呈現(xiàn)效果。學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)在線訪問這些展覽，獲得身臨其境的沉浸式觀賞體驗(yàn)。此外，學(xué)生之間還可以借助容積攝影技術(shù)合作創(chuàng)作藝術(shù)作品，也可以輕松便捷地分享他們的作品和創(chuàng)意。

6 構(gòu)建5G+MR智慧藝術(shù)教學(xué)空間

6.1 技術(shù)路線

本研究在第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（Fifth Generation Mobile Communication Network,5G）技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用MR技術(shù)、容積攝影技術(shù)構(gòu)建5G+MR智慧藝術(shù)教學(xué)空間，其主要包括“容積攝影教學(xué)資源創(chuàng)作區(qū)”及“MR多人大空間互動(dòng)教學(xué)區(qū)”，如圖1所示。5G+MR智慧藝術(shù)教學(xué)空間與舞蹈、美術(shù)、雕塑、繪畫、播音、演奏等多學(xué)科多專業(yè)的藝術(shù)教學(xué)需求緊密結(jié)合，構(gòu)建多形態(tài)的智慧藝術(shù)教學(xué)體系。

圖1 5G+MR智慧藝術(shù)教學(xué)空間

6.1.1 充分發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢

5G技術(shù)具有大帶寬、無延時(shí)、高速率的優(yōu)異網(wǎng)絡(luò)傳輸特征，能夠適應(yīng)海量移動(dòng)數(shù)據(jù)的爆炸式增長，加快新業(yè)務(wù)新應(yīng)用的開發(fā)[8]。本研究中，5G技術(shù)主要解決虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR/MR）應(yīng)用場景下3D內(nèi)容實(shí)時(shí)傳輸及延遲造成的穿戴設(shè)備佩戴眩暈問題，強(qiáng)化提升用戶體驗(yàn)速率、流量密度、時(shí)延、能效和連接數(shù)等指標(biāo)，可真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)場景的數(shù)字化移動(dòng)互聯(lián)。

6.1.2 示教教學(xué)容積視頻拍攝

由不同專業(yè)的藝術(shù)教師在容積視頻拍攝區(qū)進(jìn)行示范教學(xué)，通過容積攝影的全機(jī)位拍攝，將教師的示范教學(xué)細(xì)節(jié)完全錄制下來，經(jīng)過后期處理制作之后形成MR教學(xué)資源。

6.1.3 混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)

借助5G技術(shù)大帶寬、高速率的優(yōu)勢，突破學(xué)習(xí)人數(shù)和空間的限制，讓足夠多的學(xué)生佩戴混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備后，完美復(fù)現(xiàn)專業(yè)教師的示范教學(xué)，讓每一位學(xué)生都能和專業(yè)教師進(jìn)行“一對(duì)一”教學(xué)。

6.1.4 多人大空間互動(dòng)學(xué)習(xí)

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在課堂上、在大空間范圍內(nèi)，多人協(xié)同互動(dòng)的效果。例如多人舞蹈教學(xué)時(shí)，多個(gè)學(xué)生可選擇不同教師的容積視頻示教舞蹈角色，根據(jù)教學(xué)需要分別學(xué)練，又可相互配合，共同組成一支多人舞蹈組合。

6.2 系統(tǒng)架構(gòu)

6.2.1 容積攝影教學(xué)資源創(chuàng)作區(qū)

容積攝影教學(xué)資源創(chuàng)作區(qū)的核心是容積攝影視頻拍攝系統(tǒng)，采用多臺(tái)工業(yè)相機(jī)，組成多個(gè)方向的采集陣列，采集示教教師各個(gè)角度的彩色及深度光場信息，再通過算法將這些光場信息重建成三維的動(dòng)態(tài)影像。硬件系統(tǒng)主要由工業(yè)采集相機(jī)、光場數(shù)據(jù)處理單元、分體式拍攝架組成。系統(tǒng)的軟件部分是整套系統(tǒng)的核心，由相機(jī)標(biāo)定、多服務(wù)器同步、數(shù)據(jù)采集、點(diǎn)云重建、模型重建、幀編輯、減面編碼、三維流格式編碼構(gòu)成。容積攝影將動(dòng)態(tài)3D內(nèi)容的生產(chǎn)從“手工建模”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白詣?dòng)化錄制”，讓普通的非專業(yè)用戶也可以像錄制視頻一樣錄制動(dòng)態(tài)3D內(nèi)容。

容積攝影教學(xué)資源創(chuàng)作區(qū)實(shí)現(xiàn)容積視頻教學(xué)資源的拍攝生產(chǎn)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、內(nèi)容制作等功能，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 5G+MR智慧藝術(shù)教學(xué)空間系統(tǒng)架構(gòu)

6.2.2 MR多人大空間互動(dòng)教學(xué)區(qū)

大空間互動(dòng)教學(xué)區(qū)部署有特殊編碼標(biāo)識(shí)體，組成空間坐標(biāo)矩陣，計(jì)算機(jī)視覺能夠穩(wěn)定跟蹤和識(shí)別該空間坐標(biāo)矩陣，當(dāng)5G+MR設(shè)備看到特定的標(biāo)識(shí)體時(shí)，即獲取了空間中的絕對(duì)位置。學(xué)生可在大空間互動(dòng)教學(xué)區(qū)內(nèi)多人同場景自由行走，基于大場景跟蹤技術(shù)以及5G網(wǎng)絡(luò)超高速、低時(shí)延、大連接、高可靠性等特性，綜合運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬仿真等信息技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、無延時(shí)、不漂移的多人協(xié)同操作。通過智能實(shí)時(shí)定位跟蹤技術(shù)，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的人機(jī)交互沉浸式體驗(yàn)。

大空間互動(dòng)教學(xué)區(qū)可供大量學(xué)生同時(shí)擁有多套人物動(dòng)態(tài)模型，每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境相互隔離，彼此不干擾，這樣能夠使學(xué)生方便高效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。即使某個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境被破壞，對(duì)其他人也沒有影響，一鍵重啟就可以恢復(fù)一套全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，大幅節(jié)省了硬件和維護(hù)的成本。

7 結(jié)語

混合現(xiàn)實(shí)與容積攝影的結(jié)合創(chuàng)造了一種新的藝術(shù)教學(xué)模式。混合現(xiàn)實(shí)將容積攝影的三維模型嵌入真實(shí)環(huán)境中，學(xué)生可通過頭戴式設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)，同時(shí)聽到聲音和產(chǎn)生觸感反饋，獲得更加豐富的感官體驗(yàn)。結(jié)合MR和容積攝影，學(xué)生可以沉浸在富有創(chuàng)造性的藝術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境中，這種沉浸式學(xué)習(xí)模式能夠極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的投入感和參與度，有效地提高藝術(shù)專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量。

未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，混合現(xiàn)實(shí)和容積攝影將不斷演變和改進(jìn)，為藝術(shù)教育和藝術(shù)創(chuàng)作帶來更多的創(chuàng)新。這些技術(shù)有望成為推動(dòng)藝術(shù)教育向前發(fā)展的強(qiáng)大工具，為藝術(shù)教育注入新的活力和動(dòng)力。