高校摄影专业仿真实验室的设计研究

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　　摘  要：近年来随着计算机技术的不断发展，高校各专业都借助于虚拟技术开发并运用了仿真实验室，通过仿真实验室教学，一方面提高了高校的教学效率，另一方面大大降低了教学成本，因此建立虚拟仿真实验室越来越受到教育工作者的关注和推崇。在此背景下，作者以高校摄影专业为例，对仿真虚拟实验室的设计进行了细致的研究，阐述了建设仿真实验室对摄影专业教学的帮助，并对高校摄影专业仿真实验室系统模块构建进行了分析，最后就摄影专业仿真实验室的开发与实现进行了总结。希望通过文章的研究，能够为我国高校摄影专业仿真实验室的设计提供一定的建议和意见，从而更好的促进我国高等教育体系的稳定发展。
　　关键词：摄影专业;仿真实验室;设计;研究
　　中图分类号：G647         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）34-0083-02
　　Abstract： In recent years， with the continuous development of computer technology， all majors in colleges and universities have developed and used simulation laboratories with the help of virtual technology. On the one hand， the teaching efficiency of colleges and universities has been improved. On the other hand， it greatly reduces the teaching cost， so the establishment of virtual simulation laboratory is more and more concerned and respected by educators. In this context， taking the photography major in colleges and universities as an example， the author makes a detailed study on the design of the simulation virtual laboratory and expounds the help of the construction of the simulation laboratory to the teaching of photography specialty. It also analyzes the construction of the system module of the simulation laboratory of photography specialty in colleges and universities， and finally summarizes the development and implementation of the simulation laboratory of photography specialty. It is hoped that through the research of this paper， we can provide some suggestions and opinions for the design of photography simulation laboratory in colleges and universities， so as to promote the stable development of higher education system in our country.
　　Keywords： photography major; simulation laboratory; design; research
　　1 概述
　　虚拟现实技术，即VR技术，最早出现于上世纪八十年代，近年來其在计算机网络技术的支持下取得了突破性的进展，在军事、教育、建筑以及影视摄像领域发挥了不可替代的作用。尤其在教育领域，在虚拟现实技术的基础上，大量专业仿真实验室被建立，开启了教育模式新纪元：一方面利用虚拟现实技术，教学成本大幅度下降，从根本上弥补了教育资源不足的问题，另一方面提升了学生实验课程质量，提高了学校教学效率，因此这种仿真实验室受到了国内各大高校的欢迎。本文以高校摄影专业为例，将虚拟现实技术融入到高校摄影专业课程中，对摄影专业仿真实验室的建设与开发进行了一定的研究，在一定程度上推动了高校摄影专业的教学质量发展。
　　2 仿真实验室建设的背景
　　便携性、实用性以及高效性是数字摄影所特有的优势，它在摄影产业中有着重要的作用，但是不可避免的数字摄影教学也存在着一些急需解决的问题，具体分析起来主要包括以下几个方面：
　　首先，数字设备成本高昂且产品更新换代速度极快，如果购买一整套数字摄影设备会花费很多的资金，教学成本直接提升，给学校造成较大的经济压力。通常情况下，高校的摄影课程根据学生的专业情况可以分为专业类教学和选修类教学，专业类教学的数字设备支出是一个很庞大的组成，众所周知，摄影设备类别多种多样，相机、镜头、闪光灯、三脚架等都是摄影过程中必不可少的组成构建，而每个组成种类下又可以分为很多种不同的类型，例如相机镜头可以分为拍摄风景或者专业大场景的广角镜头、拍摄局部特写的微距镜头、拍摄远处细节的远射镜头等，学校为了保证教学的全面性必须将各种类别的镜头全部购买下来，这无疑是一笔巨大的费用支出。另外，数字设备的更新速度极快，学校在购买一套设备后可能在仅使用一段时间后，市场上又出现了新型的摄影设备，如果学校不进行设备更新，学生的技能无法得到保障，如果及时进行设备更新，学校的投入和产出必然出现失衡。 　　其次，数字摄像设备具有较高的损坏率，各个零件如果操作或者保护不当都可能出现故障，而针对于高校初学者来说，这种情况发生的可能性则更大。
　　第三，学校仅使用数字设备进行教学，在理论课程上会缺乏直观的操作效果，课程教学效果也会受到一定影响。尤其对于摄影课程这种理论和实践结合度较高的学科来说，一旦理论和实践脱节就会严重影响学生的综合学习能力。
　　最后，学校每年设备采购经费都有一定的限制，导致很多学校摄影设备使用年限和购买周期都过长，实践课程很难及时获得新型设备。
　　3 建设仿真实验室对摄影专业教学的帮助
　　3.1 有效降低摄影专业教学成本
　　建立摄影专业仿真实验室能够有效降低专业教学成本，传统的数字设备配件多且各个部件都属于精密仪器，因此需要花费人员去进行维护保养，同时设备昂贵又容易过时也导致摄影专业教学成本过高。但是如果能够利用虚拟技术建立仿真实验室，就能够建立大量虚拟的摄影材料库，例如虚拟相机、虚拟镜头、虚拟闪光灯等，这样能够有效缓解学校教学资金压力，从而降低专业教学成本。
　　3.2 能够更好的实现资源共享
　　当今社会，可以说很多行业都离不开摄影技术的支持，因此如果能建立虚拟仿真实验室就能够更好的实现不同学科甚至不同行业之间的资源共享。例如建立虚拟仿真实验室，艺术设计专业可以使用，数字媒体专业可以使用，另外建筑专业建筑摄影教学也可以使用。从一般高等院校的教学资源配置方面来看，数字摄影专业学生的摄影实践课程设计的较为丰富，学生使用器材的配备也较齐全，但是对于其他专业来说，教学设备问题就相对较多，不光学生使用的相机型号较单一，其功能模式也相对不够新颖健全，另外相机镜头通常只配备最基础的型号，接触的其他硬件设备也十分有限，导致实践效果和理论效果都难以符合教学要求。但是如果能够建立虚拟仿真实验室，则能够很好的解决这类问题，不但设备资源能够实现跨专业共享，学生还能够通过虚拟环境、模拟实验，获得最直观的感受。
　　3.3 实验项目多样化，实验不受制约
　　建立虚拟仿真实验室，学生在进行实验教学时受到的限制就会相对较少。举例来说，当采用传统实验室进行实验教学时，由于受到实验设备的限制，通常要进行分组式教学，且学生实验时间受实验室开放时间限制程度也较大，因此每个同学的实践参与度相对较低，实验教学效果较差。但是如果建立并使用虚拟仿真实验室，由于实验室主要依托于计算机网络平台，因此只要计算机网络方面允许，就能够让多组学生同时进行实验项目操作，甚至可以实现不同专业教师同时进行实验教学的效果。
　　3.4 更加符合教学规律
　　虚拟仿真实验室的建立更加符合现代社会的教学规律，当前的大学生多为95后甚至00后，他们对枯燥的理论知识和单调的实践课程已提不起兴趣，因此再采取传统的教学实验方式很难达到既定的教学效果。但是如果能运用虚拟仿真实验室进行教学，不但能够提升教师和学生之间的交互性，还能提升课程的娱乐性，显然这种教学方式更加符合当前的教学规律。
　　4 高校摄影专业仿真实验室系统模块构建概述
　　4.1 建立虚拟基础实验设计
　　对摄影基础操作部分进行的实验教学可以归集为虚拟基础实验设计模块之中，这一教学内容主要包括：小孔成像实验和曝光控制实验。
　　小孔成像的原理主要基于光线的直线传播原理，当小孔足够小，只能让一线光源通过时，投光屏上只能呈现出一根光束投射的像，而对整个光源来说，光源上任意一点都有一根光束通过小孔投射在投光屏上，投光屏上就会呈现一组光源的像。屏幕与小孔之间的距离就是像距，要想改变投光屏上呈像的大小就可以通过调节像距的大小得以实现。如果小孔的直径增加，光源上某一点发出的光线就会通过小孔形成较大的光斑，同样光源上每一点都会透过小孔在屏幕上形成较大的光斑，这种光斑就会相互重叠，从而在屏幕上无法形成清晰的呈像。由此可以得知，选择适当的小孔大小，是得到清晰图像的决定性因素。
　　相机镜头中可调节大小的孔洞即是相机的光圈，如果想要对进入镜头的光线数量进行调节掌控，就可以通过调节光圈大小来实现，通常情况下，相机光圈开的越大，进入相机镜头内的光就越多。快门是控制光线进入的闸门，快门速度越高，进入的光线就越少，反之亦然。ISO是感光材料的感光速度，通常来说，ISO值越低，照片的质量就会越高。虚拟基础实验设计模块就是通过虚拟仿真技术来对曝光三要素加以展示的过程。
　　4.2 建立虚拟灯光系统与拍摄效果
　　摄影专业除了普通摄影学习外，还有广告攝影、商业摄影等课程，其中商业摄影主要是在闪光灯的作用下，对商业标的进行的高品质拍摄，因此为了提升学生商业摄影水平，就需要让他们进行充分的虚拟灯光系统实践。闪光灯主要包括以下几个特点：光位、光质（即光的属性分为柔光和硬光）、光型、光度、光色和光比。
　　5 高校摄影专业仿真实验室的开发与实现
　　5.1 虚拟仿真相机设备库的开发与实现
　　虚拟仿真相机设备库与传统数字相机设备库一样，主要由相机、镜头、三脚架、云台、闪光灯和储存卡组成，要想开发虚拟仿真相机设备库首先要设计制作相关结构的三维模型，并运用3dmax，C4D三维软件进行后期处理。
　　5.2 虚拟仿真基础技术实验的开发与实现
　　相机光圈、快门的控制，ISO、曝光技术的处理等都可以划分到虚拟仿真基础技术实验当中，为了保证实验的精确性和有效性，相机各个构件参数都要有一个严格而又精确的数值设置。在实验过程中要想获得不同的实验效果，就可以对数值进行不同的设置。以上内容同样可以使用C4D软件建立三维模型，也可以采用flash的ActionScript语言对教学模块进行虚拟演示。
　　6 结束语
　　综上所述，本文通过对摄影实验课现状进行分析，展现了建立虚拟仿真实验室的重要性和必要性。虚拟仿真实验室是高校实验室教学的一个发展趋势，在虚拟实践中不仅能节约一定的物力财力，更能在参与实践过程中提高学生摄影学习的积极性，增强摄影动手能力，树立更强的自信心。
　　参考文献：
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