Автор: Петрухин И.О.
Источник: Решетневские чтения — Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет) — 2012. Том 2, с. 132-136.
Представлены модели различных игровых и неигровых персонажей и алгоритмы управления ими, которые используются в виртуальной обучающей системе «3Ducation» для персонализации обучаемых и управления ими в ходе обучения. Кроме того, автором разработана и интегрирована в систему сцена выбора персонажа, позволяющая подбирать аватара и настраивать его параметры в соответствии с желаниями обучаемого.
Век новых информационных технологий – XXI век –предоставляет человеку огромные возможности, в том числе возможность получать образование, не выходя из дома.Дистанционное обучение – одно из наиболее быстро развивающихся направлений системы образования, которое использует передовые средства коммуникаций (телевидение, видео- и аудио- средства обучения, компьютерные глобальные и локальные сети). Процесс передачи знаний в системах дистанционного обучения гибкий и удобный для обучаемого,кроме того, он более эффективный, так как форма представления учебного материала чаще всего не текстовая, а графическая.Учеными доказано, что через зрение человеку поступает более 90 % всей информации об окружаемом мире, а зрение работает тем эффективнее, чем более образный мир оно видит. Поэтому трехмерное пространство, или так называемый виртуальный мир, использующий яркие трехмерные образы, максимально приближенные к реальности, дает возможность для увеличения потенциала образовательного процесса.
Виртуальная обучающая система (ВОС) 3Ducation, разрабатываемая коллективом авторов на кафедре программных систем Самарского государственногоаэрокосмического университета (СГАУ), предназначена для обучения учащихся школы информатики СГАУ. Она позволяет в игровой форме преподнести школьникам всю необходимую информацию. ВОС представляет собой клиент-серверное веб-приложение и решает следующие задачи:
Виртуальный мир строится с применением игрового «движка» Unity – на сегодняшний день одного из самых мощных, удобных и бурно развивающихся средств работы с трехмерной графикой, поэтому на компьютере пользователя обязательно наличие веб-браузера с установленным плагином Unity Web Player.
Выбор игрового персонажа – первый и очень важный шаг в процессе обучения, так как пользователь проецирует свои личные качества на выбираемого им персонажа. Модели персонажей были созданы автором с помощью системы моделирования MakeHuman,экспортированы в графический редактор Blender, где с помощью метода UV-развертки на них были наложены различные текстуры (созданы различные одежды и образы). После привязки скелета с анимацией к модели они были экспортированы в сцену выбора персонажа и с помощью скрипта привязаны к действиям пользователя. Сцена представляет собой скали- стый горный кратер, в центре которого находится озеро, на ней присутствуют 3 неизменяемых персонажа и 5 изменяемых (модели представлены в виде людей разного возраста, телосложения и пола). Для более детального просмотра модели героя предусмотрена функция приближения камеры и автоматический поворот ее вокруг персонажа. Интерфейс управления реализован в виде кнопок и надписей над персонажа ми, которые не мешают восприятию сцены и позволяют без труда разобраться в их назначении.
Задача разработки трехмерной сцены выбора персонажа была успешно решена автором на языках JavaScript и C#, которые позволили визуально отобразить персонажей с использованием анимации и специальных эффектов.
В виртуальных мирах существуют также модели, управляемые компьютером. Неигровые персонажи NPC (Non-Player Character) присутствуют в обучающей системе для создания динамической обстановки и видимости наличия учителей и обслуживающего персонала, без которых не обходится ни одна реальная школа.
Движение персонажа определяется совмещенными алгоритмами анимации, перемещения объекта по заранее просчитанным координатам, которые дополнительно просчитываются в системе Unity в зависимости от наличия рядом с объектом стен, препятствий и других предметов. Для каждого NPC пишется отдельный алгоритм с возможностями случайного выбора, благодаря чему модель выглядит естественно.
Также в системе существуют обучающие персонажи, которые проводят экскурсии по виртуальным мирам для обучения новичков. Данная возможность реализована посредством набора заранее записанных диалогов и воспроизводимых экскурсоводом при приближении к нему.