CN107122051A - 构建三维教学环境的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种构建三维教学环境的方法，包括如下步骤：显示三维场景集和三维物体集；接收选定信息、位置设定信息；生成三维教学环境文件；接收属性设定信息，更改所述三维教学环境文件中对应信息；接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；生成三维教学环境可执行文件。还涉及了一种利用上述构建三维教学环境的方法的构建三维教学环境的系统，包括显示模块、位置设定模块、属性设定模块、交互设定模块和可执行文件生成模块。能够可以让用户快速地创建自己的教学场景和想要的交互行为，从而形成直观，交互性好的教学场景。

Description

构建三维教学环境的方法及系统

技术领域

本发明涉及互联网教育领域，具体而言，涉及一种构建三维教学环境的方法及一种构建三维教学环境的系统。

背景技术

互联网教育需要提高学员的真实代入感，提高学员的真实体验；构建虚拟的教学环境能够提高学员的真实体验，提高学员的学习积极性，随着三维显示技术的成熟，利用三维显示技术搭建三维教学环境，进一步提高了教学环境真实感，现有的互联网教育公司使用专业的三维软件进行场景的绘制，需要大量的专业知识，较长的构建过程，而且建立的模型和实际运行时的展示效果有一定差异，所以会有较多的返工。模型建立完成之后还需要使用其它的三维引擎来进行模型的交互方式设置。所以效率低下，复杂度高非专业人士很难掌握。然而，上述的现有技术方案仍然有让用户不够方便以及体验不够好的地方；需要学习专业的三维建模软件，用户很难直接学习和制作预期的三维场景模型；三维建模软件中可以直接利用于教学的模型比较少，所有的东西都从头建立需要花费大量的时间；三维建模软件中建立的三维模型并不具有可交互性。

发明内容

本发明为了解决现有构建三维教学环境的方法和系统存在构建复杂、死板，交互性差的问题，提供了一种构建三维教学环境的方法，包括如下步骤：

S110显示三维场景集和三维物体集；接收三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息；根据所述三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息生成三维教学环境文件；

S120接收用户三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息，根据三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

S130接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

S140根据所述三维教学环境文件生成三维教学环境可执行文件。

进一步地，所述步骤S110还包括保存所述三维教学环境文件的步骤。

进一步地，所述保存所述三维教学环境文件的步骤包括保存在本地的步骤和/或包括保存到远程服务器的步骤。

进一步地，所述步骤S130中还包括接收用户三维物体选定信息后，弹出设置窗口，所述设置窗口中设置有需要被设定的三维物体交互设定信息，接收用户的三维物体交互设定信息。

进一步地，所述三维物体交互设定信息包括三维物体交互内容设定信息和三维物体交互形式设定信息，所述弹出设置窗口的步骤包括弹出交互内容设置窗口和交互形式设置窗口；所述接收用户的三维物体交互设定信息的步骤包括接收用户三维物体交互内容设定信息的步骤和接收用户三维物体交互形式设定信息的步骤。

进一步地，所述步骤S140还包括保存所述三维教学环境可执行文件的步骤。

进一步地，所述保存三维教学环境可执行文件的步骤包括保存所述三维教学环境可执行文件到本地、远程服务器的步骤。

进一步地，所述步骤S120中所述三维场景属性设定信息包括光源亮度信息、颜色信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息；所述三维物体属性设定信息包括颜色信息、位置信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息。

进一步地，所述步骤S130中三维物体交互设定信息包括被移动属性信息、被举起属性信息、被点击属性信息、被打开属性信息、被碰撞属性、被接触属性、被触发属性；所述步骤S130中三维物体交互设定信息还包括发光颜色属性信息、尺寸属性信息、显示文字属性信息、播放语音属性信息、播放音乐属性信息、播放二维和三维动画属性信息。

本发明另一方面提供了一种利用上述构建三维教学环境的方法的构建三维教学环境的系统，包括显示模块、位置设定模块、属性设定模块、交互设定模块和可执行文件生成模块；其中，

所述显示模块用于显示三维场景集和三维物体集；

所述位置设定模块用于接收三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息，根据所述三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息生成三维教学环境文件；

所述属性设定模块用于接收用户三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息，三维物体交互属性和三维物体属性设定信息，根据三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

所述交互设定模块用于接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

所述可执行文件生成模块用于根据所述三维教学环境文件生成三维教学环境可执行文件。

本发明相对于现有技术，可以让用户快速地创建自己的教学场景和想要的交互行为，从而形成直观，交互性好的教学场景。用户可以直接使用本系统中预设的模型，快速构建自己的3D教学场景。用户可以在本系统中对3D场景中的模型属性进行修改，可以设置物体的位置，旋转角度，颜色，大小，发光灯属性。用户可以在本系统中对3D场景中的物体添加交互行为，比如可以被角色移动，可以被角色举起，可以被角色销毁，可以被角色触发等，触发之后可以让用户发声，发光，播放文字，播放音乐等等。用户利用本系统最终可以生成一个可执行文件，运行文件即可使用用户设计好的3D场景和交互行为。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明一些实施例中的构建三维教学环境的方法流程示意图；

图2为用户使用本发明一些实施例中的三维教学环境的方法流程示意图；

图3为本发明一些实施例中的构建三维教学环境的系统的结构组成图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明为了克服现有构建三维教学环境的方法和系统存在构建复杂、死板，交互性差的问题，提供了一种构建三维教学环境的方法和系统，先把场景集和物体集显示，然后用户进行选择，并设定位置，之后保存形成文件，通过渲染和图像融合，将物体图像和场景图像进行共同显示，用户可选择场景和物体的属性进行设置，如改变光源，改变颜色或者大小等；文件可随意保存和打开，进行编辑，方便用户对三维教学环境进行修改，之后用户可修改物体的交互属性，使场景中物体的具有移动属性信息、被举起属性信息、被点击属性信息、被打开属性信息、被碰撞属性、被接触属性、被触发属性，如当被点击时显示文字、播放音乐、播放视频、语音，音乐，播放二维动画三维动画等，最后用户进行保存形成可运行文件，分发到各个客户端。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种构建三维教学环境的方法，包括如下步骤：

S110显示三维场景集和三维物体集；接收三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息；根据所述三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息生成三维教学环境文件；所述文件中对三维场景进行了描述，对物体进行描述，对物体属性、场景属性进行描述，对物体交互行为进行描述，初始建立文件时，采用默认值。用户从所述三维场景集和所述三维物体集进行选择，然后将选定的场景和物体进行显示，显示时，通过模型的组合，形成初始环境，然后设定位置，进行保存。保存时可保存在本地，也可以保存到远程服务器。

S120接收用户三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息，根据三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；对应修改保存现有场景属性和物体属性描述，如更改标识，更改字段内容。用户选择场景，弹出弹窗，弹窗中设定属性，用户选择物体，弹出弹窗，弹窗中设定物体属性，然后保存相应属性值到所述三维教学环境文件中。

S130接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；对应修改三维教学环境文件中的对交互属性的描述，如修改标记值，修改字段，记录所述修改后的内容。用户点击修改设定按钮，或者点击物体，自动弹出弹窗，弹出设置窗口，所述设置窗口中设置有需要被设定的三维物体交互设定信息，接收用户的三维物体交互设定信息。

S140根据所述三维教学环境文件生成三维教学环境可执行文件，如生成EXE文件，FLASH文件，远程服务端地址中的一种或者多种，以及本系统可以加载显示的文件。本发明的实施例还能进一步的还能自动保存所述可执行文件，保证数据不丢失。保存时，可保存到本地或者远程服务器。需要说明的是，本发明的方法运行的环境可在现有的三维建模软件中实现，如UG，PROE，unity，Unreal Engine 4等软件，也可通过自建的软件环境实现，如采用OpenGL、VRML、WebGl、WebVR等建立软件环境和图像显示。

通过本发明的方法，用户可以很方便地制作三维教学环境，能够快速完成并分发。

本发明实施例中的所述三维物体交互设定信息包括三维物体交互内容设定信息和三维物体交互形式设定信息，所述弹出设置窗口的步骤包括弹出交互内容设置窗口和交互形式设置窗口；所述接收用户的三维物体交互设定信息的步骤包括接收用户三维物体交互内容设定信息的步骤和接收用户三维物体交互形式设定信息的步骤。

本发明实施例中，所述步骤S120中所述三维场景属性设定信息包括光源亮度信息、颜色信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息；所述三维物体属性设定信息包括颜色信息、位置信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息。用户可通过属性设定，设定场景的亮度，光源位置，物体颜色，物体大小等相关属性。

本发明实施例中，所述步骤S130中三维物体交互设定信息包括被移动属性信息、被举起属性信息、被点击属性信息、被打开属性信息、被碰撞属性信息、被接触属性信息、被触发属性信息；所述步骤S130中三维物体交互设定信息还包括发光颜色属性信息、尺寸属性信息、显示文字属性信息、播放语音属性信息、播放音乐属性信息、播放二维和三维动画属性信息。用户在设定交互属性时，设定物体是否有触发事件，即设定标识位，进一步设定触发事件类型，如CLICK事件，DOUBLE_CLICK事件，碰撞事件等，具体在相应触发事件运行函数中，设定相应事件，如链接语音库中语音或者将语音信息保存到事件响应函数中；再比如响应函数中设定显示设定信息，如发光显示，位置移动显示，图像变化显示等。

本发明的构建三维教学环境的方法能够使用户快速建立教学环境，能够实时更新变更后的环境，快速了解环境设定效果，使得建立环境的效率得到有效提升。

实施例二

本发明实施例中三维环境构建方法，用户操作中的步骤如图2所示，用户打开本系统之后可以看到很多预设的3D场景和3D物体，用户只需要选择自己想要的场景和物体放置到合适的位置，即可快速完成需要的3D场景和3D物体放置。用户完成上述步骤之点击后点击保存，可以将生成的3D教学环境以文件的方式保存到本地，后续可以用本系统打开该文件进行多次修改(当然也可将3D教学环境保存到远程服务器上)。

用户在放置完3D场景和物体之后，可以继续对场景中的物体的属性进行改变：比如设置场景中光源的亮度，设计物体的颜色和大小等，而且用户看到的效果就是最终效果。

用户在设计完场景中的物体之后，就可对该物体进行交互设计，在系统中点击需要设置的物体之后，会自动弹出交互内容和交互形式的设置窗口，用户在窗口中选择交互的内容和形式之后会立即应用到该物体身上。具体的交互设置例如：物体是否可以被角色移动，是否可以被角色举起，是否可以被角色点击，是否可以被打开，是否可以被接触，是否可以被触发等，同时针对每种角色的行为可以设置该物体的行为，比如物体被触发后会发光、说话、显示文字、播放音乐，播放语音等交互行为。

上述的设计步骤并没有严格的设计顺序，用户可以实时对场景中的物体进行个性化的修改。

用户设计完成之后，系统会将用户的设计数据进行记录，最终生成可以运行的文件。场景信息，场景物体信息和交互信息会一起保存到该文件中(需要注意:场景信息，场景物体信息和交互信息也可以以URL的方式存储在远程服务器或者其他网络上的计算机中)，可以让用户展示，分发自己的设计。

具体的，本发明可以采用多种方式实现，用户可以创建自己的预设3D物体，用户也可以在其他用户的设计基础上进行自己的设计，用户可以导入自己想要的音频等数据，用户也可以自己通过编程的方式设置自己的3D物体的交互方式。

此外，用户还可以导入其它3D软件设计的模型到自己的设计中。

通过本发明实施例提供的方法，可以让用户快速地创建自己的教学场景和想要的交互行为，从而形成直观，交互性好的教学场景。用户可以直接使用本系统中预设的模型，快速构建自己的3D教学场景。用户可以在本系统中对3D场景中的模型属性进行修改，可以设置物体的颜色信息、位置信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息。。用户可以在本系统中对3D场景中的物体添加交互行为，比如可以被角色移动、可以被角色举起、可以被角色销毁、可以被角色点击、可以被角色碰撞、可以被角色接触、可以被角色触发等，触发之后可以让用户发声，发光，播放文字，播放音乐等等。用户利用本系统最终可以生成一个可执行文件，运行文件即可使用用户设计好的3D场景和交互行为。

本发明具有对用户要求低，设计速度快，场景所见即所得的设计模式，可以提升用户的设计效率，降低用户创建3D场景的成本。

实施例三

如图3所示，本发明还提供了一种利用上述实施例一和实施例二中构建三维教学环境的方法的构建三维教学环境的系统100，包括显示模块110、位置设定模块120、属性设定模块130、交互设定模块140和可执行文件生成模块150；其中，所述显示模块110用于显示三维场景集和三维物体集；所述位置设定模块120用于接收三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息，根据所述三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息生成三维教学环境文件；所述属性设定模块130用于接收用户三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息，根据三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；所述交互设定模块140用于接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；所述可执行文件生成模块150用于根据所述三维教学环境文件生成三维教学环境可执行文件。所述显示模块110可采用现有的显示组件，即在三维软件上二次开发，也可单独编制显示环境；选定所述场景或者物体时，调取相应场景显示信息或则物体显示信息，进行显示；所述位置设定模块120，接收用户输入的位置设定信息后，调整所述物体、场景的显示位置，更改显示信息中位置信息；所述属性设定模块130，接收用户的设定信息后，更改物体的显示信息，如更改颜色值，放大系数；所述交互设定模块140，接收用户的设定信息后，生成触发事件，接收触发的内容信息后，将接收到的触发内容信息存储到触发事件中；所述可执行文件生成模块150，采用现有技术，将上述设定信息进行打包生成链接库，API函数库，或者可执行文件，或者动画格式文件。

本发明的系统，能够可以让用户快速地创建自己的教学场景和想要的交互行为，从而形成直观，交互性好的教学场景。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种构建三维教学环境的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S110显示三维场景集和三维物体集；接收三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息；根据所述三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息生成三维教学环境文件；

S120接收用户三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息，根据三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

S130接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

S140根据所述三维教学环境文件生成三维教学环境可执行文件。

2.根据所述权利要求1所述的构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述步骤S110还包括保存所述三维教学环境文件的步骤。

3.根据所述权利要求2所述的构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述保存所述三维教学环境文件的步骤包括保存在本地的步骤和/或包括保存到远程服务器的步骤。

4.根据所述权利要求1所述的构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述步骤S130中还包括接收用户三维物体选定信息后，弹出设置窗口，所述设置窗口中设置有需要被设定的三维物体交互设定信息，接收用户的三维物体交互设定信息。

5.根据所述权利要求4所述的构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述三维物体交互设定信息包括三维物体交互内容设定信息和三维物体交互形式设定信息，所述弹出设置窗口的步骤包括弹出交互内容设置窗口和交互形式设置窗口；所述接收用户的三维物体交互设定信息的步骤包括接收用户三维物体交互内容设定信息的步骤和接收用户三维物体交互形式设定信息的步骤。

6.根据所述权利要求1所述的构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述步骤S140还包括保存所述三维教学环境可执行文件的步骤。

7.根据所述权利要求6所述的构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述保存三维教学环境可执行文件的步骤包括保存所述三维教学环境可执行文件到本地、远程服务器的步骤。

8.根据所述权利要求1～7所述的任一构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述步骤S120中所述三维场景属性设定信息包括光源亮度信息、颜色信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息；所述三维物体属性设定信息包括颜色信息、尺寸信息、二维三维动画、文字显示信息、播放语音与音乐信息。

9.根据所述权利要求1～7所述的任一构建三维教学环境的方法，其特征在于，所述步骤S130中三维物体交互设定信息包括被移动属性信息、被举起属性信息、被点击属性信息、被打开属性信息、被碰撞属性、被接触属性、被触发属性；所述步骤S130中三维物体交互设定信息还包括颜色属性信息、尺寸属性信息、显示文字属性信息、播放语音属性信息、播放音乐属性信息、播放二维和三维动画属性信息。

10.一种利用权利要求1～9任一所述的构建三维教学环境的方法的构建三维教学环境的系统，其特征在于，包括显示模块、位置设定模块、属性设定模块、交互设定模块和可执行文件生成模块；其中，

所述显示模块用于显示三维场景集和三维物体集；

所述位置设定模块用于接收三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息，根据所述三维场景选定信息、三维场景位置设定信息、三维物体选定信息和三维物体位置设定信息生成三维教学环境文件；

所述属性设定模块用于接收用户三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息，根据三维场景选定信息、三维场景属性设定信息、三维物体选定信息和三维物体属性设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

所述交互设定模块用于接收用户三维物体选定信息和三维物体交互设定信息，根据所述三维物体选定信息和三维物体交互设定信息更改所述三维教学环境文件中对应信息；

所述可执行文件生成模块用于根据所述三维教学环境文件生成三维教学环境可执行文件。