CN111243063B - 基于虚拟现实的保密宣传教育培训***及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟现实的保密宣传教育培训***及其实现方法。本发明多场景切换关系模块用于控制整个***中所有场景切换的运行，并保证单场景加载与运行的正确顺序；单场景运行机制模块用于实现单个虚拟场景的独立运行；多场景切换关系模块需保证顺序的下一单场景处于锁定状态，只有当前单场景任务完成后，才能触发下一单场景解锁；且还需保证使用者在接受基于虚拟现实的保密宣传教育过程中，通过人机交互模块对当前单场景已完成沉浸交互体验。本发明通过虚拟现实技术将内容所需的场景展示在VR头盔中，让使用者通过手柄与虚拟场景进行互动，实现亲临涉密案件中案发现场的真实感与沉浸感。
Description
技术领域
本发明属于保密宣传教育领域，特别涉及一种基于虚拟现实技术实现的保密宣传教育培训***及其实现方法。
背景技术
在我们这样一个信息社会中，信息安全很重要，对于国家来说，信息就是安全的保障；对于公司企业来说，信息就是生存的筹码；对于个人来说，信息就是身份的名牌。然而，现在获取甚至是盗取信息的方法与技术越来越多，各种窃密手段不断发展进化，让信息总在不经意间丢失，使得保护信息安全更加迫切，世界各国对保密宣传教育的重视程度也越来越高，国家单位、军工企业甚至普通公司和公民对于保密知识宣传教育的需求也越来越大。传统的保密宣传教育方式有图文展示、人工解说、授课讲座、警示视频播放等，然而这些方式内容较为枯燥、反馈互动较差，导致培训效果不佳、学员学***台也存在着搭建与维护成本高、消耗人力较大的问题。
基于这种情况，我们想到了将虚拟现实技术融入到保密宣传教育当中，利用虚拟现实技术的沉浸感、交互性与构想性特征，让保密宣传教育从“叙述”转向“呈现”，让受训人员从“旁观者”转为“参与者”，在一定程度上可以很好的解决内容较为枯燥，反馈互动较差的问题，达到与实训平台相仿的效果，而且它的可重复性与自主定义特点也能够大大降低人力物力成本，实现了保密教育的高效性。
发明内容
本发明的目的是克服传统保密宣传教育方式的不足，提供一种基于虚拟现实的保密宣传教育培训***及其实现方法，该培训***是以传统保密宣传教育中需要传授的知识为内容蓝本进行合理化的趣味设计，通过虚拟现实技术将内容所需的场景展示在VR头盔中，让使用者通过手柄与虚拟场景进行互动，实现亲临涉密案件中案发现场的真实感与沉浸感。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于虚拟现实的保密宣传教育培训***，包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块和特效动画模块；
其中多场景切换关系模块用于控制整个***中所有场景切换的运行，并保证单场景加载与运行的正确顺序；单场景运行机制模块用于实现单个虚拟场景的独立运行；
进一步，多场景切换关系模块需保证按照顺序的下一单场景处于锁定状态，只有当前单场景任务完成后，才能触发正确顺序的下一单场景解锁；且多场景切换关系模块还需保证使用者在接受基于虚拟现实的保密宣传教育过程中，通过人机交互模块对当前单场景已完成沉浸交互体验，即当前单场景的案情处于解锁状态；
进一步的特效动画模块是指每个单场景案情的视觉效果。
基于虚拟现实的保密宣传教育培训***的实现方法，实现步骤包括：
(1)单场景运行机制模块和特效动画模块的完成，即内容形式与剧情脚本设计；
(2)三维模型与多场景切换关系模块的搭建，即三维模型制作与场景搭建；
(3)人机交互模块的设计实现与测试优化，即交互设计实现与测试优化；
所述步骤(1)的实现具体包括学习阶段、灵感阶段、落笔阶段与完善阶段；
所述学习阶段的学习内容包括被宣传教育对象、宣传教学的内容和所需的教学效果；
所述灵感阶段包括整理学***台上搜索符合筛选条件的电影或游戏，留下与关键词最契合的作品，然后由这个作品寻找此块内容应该设计出的涉密案件及形式；接下来就根据初步设计出的涉密案件寻找具体资料；当所需块内容的灵感提取完毕后，构建一个图寻找各块的联系，从而将案件剧情构建出来，即构思虚拟现实场景中案件的剧情脚本；
所述落笔阶段是将灵感阶段的构思编写出来，即把各个案件单场景以及总体的连接剧情脚本初稿完成；
所述完善阶段是根据用户反馈与实际情况修改完善初稿；
所述步骤(2)的实现具体包括取景阶段、制作阶段、合成阶段与预览阶段；
所述取景阶段是根据内容设定对现实世界中相仿的场地进行实地考察拍照，或寻找其他的相关场地图片素材；
所述制作阶段是利用3dmax或Maya三维模型制作软件根据内容需要制作相应的物品模型，再通过Adobe photoshop或Substance Painter制作模型贴图的软件，根据PBR基于物理渲染的规则绘制每个物品模型的外部贴图，形成模型库供后期调用与内容再拓展使用；
所述合成阶段是在Unity 3D中导入每个单场景所需的三维模型，将其按照取景成果合理搭建，然后布置每个虚拟单场景的灯光与摄像机，布置目标是贴近现实世界；
所述预览阶段是将VR头盔连接进来，沉浸体验所搭虚拟场景的比例、布局、灯光、视角是否符合实际；
所述步骤(3)包括准备阶段、编程阶段、测试阶段、优化阶段与发布阶段；
由于该***是使用Unity 3D进行交互开发的，再结合虚拟现实头盔与手柄实现人机交互，通过编写C#Script控制脚本实现***的四大模块包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块与特效动画模块；
所述准备阶段是虚拟现实硬件设备与计算机的连接；
所述编程阶段包括软硬件的联调、单场景控制脚本的编写、各场景切换关系的串联；
所述测试阶段是将已完成的第一版本进行用户测试，收集测试结果；
所述优化阶段是针对第一版本的用户测试结果与实际情况进行优化修改，重复测试与优化，直至达到发布的标准，即可进行最后的发布阶段。
其中，所述编程阶段的各场景切换关系的串联是通过一个全局变量实现的；为了能够实现按照涉密案件的案情发展顺序来体验，设置一个全局int型变量，用于表示已成功解锁并体验的单场景的数值；该变量初始值为1，每成功解锁并体验一个案情单场景，该变量在本涉密案件中的数值加1，当该变量的值等于本涉密案件中案情最后部分单场景的索引值时，本涉密案件中的全部案情单场景均解锁。当成功通过的案情单场景已经再次被挑战成功后，在执行该变量加1操作前，需比较当前该变量的值与当前通过案情单场景的索引值，若该变量值大于当前案情单场景的索引值，则该变量不执行“加1”操作。
所述编程阶段的单场景控制脚本有统一的模式：当前场景(A)+当前受训者身份(B)+当前案情任务(C)+奖励机制(E)+惩罚机制(F)；其中A、B、E、F都是一个变量；A用来加载当前场景，B在选择当前场景时会自动引用该场景中受训者应该所属的身份，E和F在选择当前场景时也会自动调用该场景分别对应的奖励与惩罚机制；而每个场景中的C包含多个bool类型的特征变量D，每个特征变量D用来控制当前任务的进行情况，只有当前C中每个特征变量D的值均为true(即该特征变量D所属的任务成功完成)时，C的值(默认为false)才可变为true；只有当前场景的C为true才表示该场景涉及的宣传教育培训挑战成功，随即调用E，给予受训者相应的奖励；若C为false则代表失败，随即调用F，使受训者接受惩罚。
与传统的保密宣传教育培训相比，使用本发明基于虚拟现实的保密宣传教育培训***及其实现方法所带来的有益效果如下：
(1)实效性：对于接受保密宣传教育的人来说，除了要学习针对保密相关的基础知识以外，还要具备对于可能发生泄密事件的预防与判断能力，并能够及时采取相应的有效措施，但传统的保密宣传教育方式如图文展示、人工解说、授课讲座、警示视频播放等都是受训人员被动的、以旁观者的角度去学习，无法真切地体会涉密案件发生的过程，本发明将虚拟现实技术融合进保密宣传教育当中，以涉密案件逼真的沉浸式交互体验的形式，让受训者亲临案发现场，克服了传统保密宣传教育培训中内容较为枯燥、反馈互动较差的缺点，改善了保密宣传教学的学习氛围，提高了学员的学习兴趣，使培训过程的接受效果较好，大大提高了保密宣传教育培训的效率。
(2)可重复性：本***实质上是连接虚拟现实硬件设备的软件平台，受训者可反复进入程序进行多次体验，而且其内部的每个涉密案件甚至每个案情单场景也可重复体验，有利于加深对于涉密案件的沉浸感受，通过增加学习的重复次数来刺激大脑对于场景的记忆，巩固所授的培训内容。
(3)可拓展性：本***可加入多个涉密案件，每个涉密案件依照现实和案件性质需设计多个案情发展分场景，涉密案件的选择是根据需求来决定的，如涉及国家机密文件、涉及学术科研资料、涉及公司产品设计、涉及个人身份信息等不同场合、不同性质、不同对象、不同保密技术的涉密案件均有差别，本***可按照不同分类和需求自主定义涉密案件的剧情脚本，即具备内容设计的可拓展性。
(4)经济性：传统的保密宣传实训所需的场地、人力与维护资源成本非常高，而本***仅需要一个VR头盔、两个手柄、两个***和一块15到20平方英尺的方形场地即可，场地限制小，且该***所需的涉密案件及分场景开发完毕后，会打包成一个稳定的可执行文件，运行时一般只需一人在旁指导，此外，本***还可供受训者多次重复使用，这些在一定程度上缓解了传统实训方式带来的高额人力与后期维护压力，大大降低了日常运转成本，进而可以减少保密宣传教育培训的费用。
附图说明
图1是本发明基于虚拟现实的保密宣传教育培训***的功能模块构成图。
图2是本发明基于虚拟现实的保密宣传教育培训***平台的运行流程图。
图3是本发明基于虚拟现实的保密宣传教育培训***实现方法的流程示意图。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了让本发明的上述和其它目的、特征与优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
下面将参考附图并结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，进一步详细介绍本发明的具体功能模块、运行方式和实现方法。需要强调的是，以下实施例是本发明的优选实施例，而非全部实施例，仅用以解释本发明，而不是想要限制本发明的范围。
基于虚拟现实的保密宣传教育培训***，包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块和特效动画模块。
所述的多场景切换关系模块，用于把握整个***中所有场景切换的运行逻辑；所述的人机交互模块，用于实现软件***与硬件设备的所有交互操作；所述的单场景运行机制模块，***中包含的多个虚拟场景都有其各自独立的运行机制；所述的特效动画模块，用于实现一些可增加舒适感、观赏性与娱乐性的特效动画。
所述的多场景切换关系模块用于切换并加载***中所有的单场景，并保证单场景加载与运行的正确顺序。多场景切换关系模块贯穿于整个***，并非单独运行。由于不同涉密案件涉及的剧情内容不同，每个涉密案件涉及的单场景个数和每个单场景运行的顺序也会不同，所以这个多场景切换关系模块还需要保证单场景加载与运行的正确顺序，即使用者正在体验的当前案件如果没有发展到下一步时，这个多场景切换关系模块需保证下一步涉及的单场景处于锁定状态，只有当前单场景任务完成后，下一步的单场景才可解锁。进一步地，为满足使用者想要回顾案情的需求，多场景切换关系模块还需保证使用者已完成沉浸交互体验的案情单场景处于解锁状态。
所述人机交互模块，提供沉浸式的视觉体验和***中事件的合理交互，包括虚拟现实硬件部分和交互控制模块。虚拟现实硬件部分包括虚拟现实头戴式显示器(即VR头盔)、两个单手持操控手柄、两个360度定位覆盖能同时追踪显示器与控制器的***，包括实现所需交互操作方法的全部脚本。该模块是通过VRTK脚本实现VR头盔的视觉交互和手柄的操作交互，其中所述手柄操作交互包括UI点击操作、使用者控制自身在虚拟场景中移动的操作、触碰与抓取虚拟场景中物品的操作、召唤案情提示的操作、点击确认的操作等，具体的交互操作是根据涉密案件与案情单场景来决定的，需要依照现实案件的真实情况与逻辑再结合虚拟现实的特征来安排。
所述单场景运行机制模块，单场景数量不限，每个涉密案件包含的案情单场景由案件本身决定，且每个场景可独立编辑，即内容设计与逻辑实现方法都会有一定的变化，逻辑设计由当前场景的内容决定。如新手体验场景是独立于其他涉密案件之外的唯一单独场景，设置目的是引导使用者熟悉本***的使用，包含了其他所有场景中一定会使用到的基本交互操作，它的逻辑实现是通过按顺序调用每个新手操作任务的ID号来实现的。
所述特效动画模块，是由当前场景与内容需求决定的，要达到符合实际且可增添合理的观赏与娱乐的视觉效果，目的是为了增强本***的舒适度、观赏性与娱乐性。需实现的基本特效动画包括颜色的过渡变化、物品模型的基本属性变化、UI的基本属性变化与适当的粒子***动画，具体单场景涉及的特效动画由案情本身内容决定。
本基于虚拟现实的保密宣传教育培训***的实现方法，其实现步骤包括：
(1)单场景运行机制模块和特效动画模块的完成，即内容形式与剧情脚本设计；
(2)三维模型与多场景切换关系模块的搭建，即三维模型制作与场景搭建；
(3)人机交互模块的设计实现与测试优化，即交互设计实现与测试优化；
所述步骤(1)的具体实现包括学习阶段、灵感阶段、落笔阶段与完善阶段，关系到***呈现的趣味性与实效性；
所述学习阶段是通过对保密法、保密工作现状发展报告等有关保密工作文献的学习，准确定位保密宣传教育***的基本需求，包括被宣传教育对象、宣传教学的内容和所需的教学效果；其中，所述学习阶段的被宣传教育对象包括保密要害部门涉密人员、专兼职保密干部、广大公务人员、军工及一些大中型企业的高层领导与社会上对保密知识感兴趣的公民等，寻找他们的差异性与共性，比如共性的一点在于对象都是对于保密工作内容急需深刻教育培训的群体，差异性中最明显的一点在于对象的年龄阶段与社会地位不同，通过将对象的差异性与共性相互比较测试，来设计定制针对不同人群的内容；其中，所述学习阶段的宣传教育内容包括传统保密宣传教育中图文展示、人工解说、授课讲座、警示视频中要传授和表达的保密意识、保密法制、保密技术和保密管理四大模块，即内容设计要以现实案例为落脚点。其中，所述学习阶段的所需教学效果是以当前需求为导向，使保密知识具体化、保密技能形象化、保密技术直观化，保证内容的真实可信性、教学性与不可替代性，提高保密宣传教育的质量，使保密宣传教育达到所需的针对性与实效性；
其中，所述学***台效果相对最好，但搭建实景的成本非常高，那么将现实世界的涉密案件，以虚拟案情场景交互的形式，让使用者有沉浸式的案件体验是一个很好的方式，巧妙地将保密宣传教育与虚拟现实融合在了一起，达到了保密宣传教育所需的实效性与经济性；具体实施即将量级很大的保密宣传教学内容以不同属性(如规则类、技术类、流程类等)与不同对象(如公务人员、企业高层领导等被宣传教育的对象)进行内容的整合归类，以案例或故事的形式进行分配，通过虚拟现实独特的沉浸感与交互性特征，把案例或故事所发生的场景以三维模型的形式构造出来，再通过虚拟现实硬件设备与交互软件开发相结合，从而实现保密宣传教育与虚拟现实的融合；
所述灵感阶段包括整理学***台上搜索符合筛选条件的电影或游戏，留下与关键词最契合的作品，然后由这个作品寻找此块内容应该设计出的涉密案件及形式；接下来再根据初步设计出的涉密案件寻找具体资料；当所需块内容的灵感提取完毕后，构建一个图寻找各块的联系，从而将案件剧情构建出来，即构思虚拟现实场景中案件的剧情脚本；
所述落笔阶段即编写需要实现的涉密案件各个案情单场景的剧情脚本初稿；
所述完善阶段即根据用户反馈与实际情况修改完善初稿，同时将内容所需的其他素材如界面设计、音效等落实准备；
所述步骤(2)三维模型制作与场景搭建，包括取景阶段、制作阶段、合成阶段与预览阶段，关系到***的美观性与真实感；
所述取景阶段是根据内容设定对现实世界中相仿的场地进行实地考察、拍摄照片或寻找其他的相关场地图片素材；
所述制作阶段是利用3dmax或Maya等三维模型制作软件根据内容需要制作相应的物品模型，再通过Adobe photoshop或Substance Painter制作模型贴图的软件，根据PBR基于物理渲染的规则绘制每个物品模型的外部贴图，进一步地，形成模型库供后期调用与内容再拓展使用；
所述合成阶段是在Unity 3D中导入每个单场景所需的三维模型，将其按照取景成果合理搭建，然后布置每个虚拟单场景的灯光与摄像机，布置目标是贴近现实世界；所述预览阶段是将VR头盔连接进来，沉浸体验所搭虚拟场景的比例、布局、灯光、视角是否符合实际；
所述步骤(3)交互设计实现与测试优化，包括准备阶段、编程阶段、测试阶段、优化阶段与发布阶段，此部分关系到***能否正常、合理、有序地运行；本基于虚拟现实的保密宣传教育培训***是使用Unity 3D进行交互开发的，再结合虚拟现实头盔与手柄实现人机交互，通过编写C#Script控制脚本实现***的四大模块包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块与特效动画模块；所述准备阶段是虚拟现实硬件设备与计算机的连接；所述编程阶段包括软硬件的联调、单场景控制脚本的编写、各场景切换关系的串联；所述测试阶段是将已完成的第一版本进行用户测试，收集测试结果；所述优化阶段是针对第一版本的用户测试结果与实际情况进行优化修改，重复测试与优化，直至达到发布的标准，即可进行最后的发布阶段。其中，所述编程阶段的单场景控制脚本的编写在具体实施方式中以实施例的方式进行叙述；
进一步地，其中所述编程阶段的各场景切换关系串联是通过一个全局变量实现的；为了能够实现按照涉密案件的案情发展顺序体验，设置了一个全局int型变量，它代表已成功体验单场景的数值，这个变量当前的值是几，对应涉密案件的案情单场景按顺序解锁的个数就是几个，令其初始值为1，之后每成功通过一个案情单场景，该变量在本涉密案件中的数值加一，当该变量的值等于本涉密案件中案情最后部分单场景的索引值时，本涉密案件中的全部案情单场景均解锁。这里需要特别注意的是，由于之前成功通过的案情单场景可以再次挑战，所以在执行该变量加一操作之前，需要比较当前该变量的值与当前通过案情单场景的索引值，比如现在成功通过本涉密案件的第二个案情单场景，此时该变量应等于2，第二个案情单场景的索引值是2，那么就把该变量的值加一；若在成功通过本涉密案件的第二个案情单场景后，又去重复挑战第二个案情单场景且成功通过，这时由于上次成功通过了第二个案情单场景，该变量值已经加为3，但第二个案情单场景的索引值是不会变化的仍为2，此时该变量就不会执行“加一”的操作了，以保证程序的正确运行。
本发明的一个优选实施例，即其中一个涉密案件，具体运行流程如下：
(1)受训者进入培训***，第一次使用该***的受训者需经过新手任务场景，在熟悉了新手任务中的基础操作练习后，进入涉密案件选择空间选择案件《守护国家最新科研机密》。
(2)进入案件后，仅有案情分场景一“专员任务”处于解锁开放状态；进入“专员任务”，成功完成将U盘***正确电脑、选择正确打印机和选择妥善护送方式的三个子任务后，即可解锁案情分场景二“极限救援”并获得胜利白屏奖励1，否则接受黑屏惩罚1并继续挑战“专员任务”直至成功。
(3)案情分场景二“极限救援”解锁后，可进入并体验，在规定的三分钟时间内找到藏匿在办公室的三个带有微型炸弹的针孔摄像头即可解锁案情分场景三“防患未然”并获得胜利白屏奖励2，否则接受房间***且坠落的黑屏惩罚2并继续挑战“极限救援”直至成功。
(4)案情分场景三“防患未然”解锁后，可进入并体验，受训者成功找到四样危险物品放入会议桌上的篮子即可完成《守护国家最新科研机密》案件的体验，获得该案件培训合格电子证书一份，否则接受黑屏惩罚3并继续挑战“防患未然”直至成功。
(5)当《守护国家最新科研机密》案件中所有案情均解锁且成功体验后，受训者可选择继续挑战或者结束本次培训退出培训***。
如图3是本发明基于虚拟现实的保密宣传教育培训***的实现方法，结合上述优选实施例《守护国家最新科研机密》，开发步骤叙述如下：
(1)内容形式与剧情脚本设计，包括学习阶段、灵感阶段、落笔阶段与完善阶段，是整个开发过程的关键，直接关系到***呈现的趣味性与实效性。根据优选实施例，所研究的被宣传教育对象主要是保密要害部门涉密人员；需要宣传教学的内容是保密安全意识、光电类窃密技术的防范；希望实现的教学效果是受训者能够具备对于可能发生泄密事件的预防与判断能力，并能够及时采取相应的有效措施；灵感来源是针孔摄像头窃密综合案件、会议室防窃密准备的宣传视频、一些侦探类小说和密室逃脱游戏。
落实准备的素材是三个案情分场景的文字介绍及界面布局、适合各个场景的背景音效、案情进行时的语音提示所需的录音材料。
(2)三维模型制作与场景搭建，包括取景阶段、制作阶段、合成阶段与预览阶段，关系到***的美观性与真实感。根据优选实施例，所取实景分别为一家主营防窃密技术设备公司的会议室、其市场部经理的办公室、学校的一间实验机房和一家咖啡店；利用建模软件3dmax将所需的如针孔摄像头、三合一设备、存储U盘等物品的三维模型建造出来，又通过Adobe Photoshop并根据PBR基于物理渲染的规则绘制了每个物品模型的外部贴图；最后将上述三个案情场景及新手任务场景涉及到的全部模型分别导入Unity 3D中，将其按照取景成果合理搭建，然后布置每个虚拟单场景的灯光与摄像机，布置目标是贴近现实世界。所述预览阶段是将VR头盔连接进来，沉浸体验所搭虚拟场景的比例、布局、灯光、视角是否符合实际。
(3)交互设计实现与测试优化，包括准备阶段、编程阶段、测试阶段、优化阶段与发布阶段，关系到***能否正常、合理、有序地运行。该***是使用Unity 3D进行交互开发的，再结合虚拟现实头盔与手柄实现人机交互，通过编写C#Script控制脚本实现***的四大模块包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块与特效动画模块。所述准备阶段是虚拟现实硬件设备与计算机的连接。所述编程阶段包括软硬件的联调、单场景控制脚本的编写、各场景切换关系的串联。所述测试阶段是将已完成的第一版本进行用户测试，收集测试结果。所述优化阶段是针对第一版本的用户测试结果与实际情况进行优化修改，重复测试与优化，直到达到发布的标准，即可进行最后的发布阶段。
进一步地，其中所述编程阶段的各场景切换关系串联是通过一个全局变量实现的；为了能够实现按照涉密案件的案情发展顺序体验，设置了一个全局int型变量，它代表已成功体验单场景的数值，这个变量当前的值是几，对应涉密案件的案情单场景按顺序解锁的个数就是几个，令其初始值为1，之后每成功通过一个案情单场景，该变量在本涉密案件中的数值加一，当该变量的值等于本涉密案件中案情最后部分单场景的索引值时，本涉密案件中的全部案情单场景均解锁。这里需要特别注意的是，由于之前成功通过的案情单场景可以再次挑战，所以在执行该变量加一操作之前，需要比较当前该变量的值与当前通过案情单场景的索引值，比如现在成功通过本涉密案件的第二个案情单场景，此时该变量应等于2，第二个案情单场景的索引值是2，那么就把该变量的值加一；若在成功通过本涉密案件的第二个案情单场景后，又去重复挑战第二个案情单场景且成功通过，这时由于上次成功通过了第二个案情单场景，该变量值已经加为3，但第二个案情单场景的索引值是不会变化的仍为2，此时该变量就不会执行“加一”的操作了，以保证程序的正确运行。
其中，根据优选实施例，所述编程阶段的单场景控制脚本的编写，叙述如下：
首先，“专员任务”案情场景。“专员任务”按照剧情设定，一共有三个子任务，且按顺序发布，这就需要设置一个int类型变量(currentStep)用来表示当前任务阶段，每个子任务有两个选择，一个正确，一个错误，需要设置三个布尔型变量(isComputerSafe、isPrinterSafe、isSendTypeSafe)分别用来判断每个子任务是否成功，初始值均设为false，由于在进行当前子任务时不可与下一个子任务涉及的物体进行交互，所以需设置两个方法来分别控制其他两个子任务涉及物体的交互状态，分别为ChangePrinterInteractableState(bool state)和ChangeSendTypeState(bool state)，使用时只需调用该方法函数并改变传入参数的布尔值即可。总体来说，该场景主要是通过switch语句改变传入参数即当前任务阶段currentStep来控制游戏进程的，如当前任务阶段为一，即进入“case 1:”，在这里如果玩家选择正确，那么当前任务阶段currentStep加一，且将下一个子任务需要交互的物体状态置为true；如果玩家选择错误，执行惩罚并宣告失败。
其次，“极限救援”案情场景。“极限救援”关卡成功的判定要求是在规定时间三分钟内找到三个带有微型炸弹的针孔摄像头。这里需要设置两个int类型的变量分别代表该场景任务总数(missionLen，值为3)与已完成的任务数(completeMissionCount，初始值为零)、一个float类型的变量代表剩余时间(totalTime，初始值设为180秒)和一个布尔类型变量代表该关卡是否结束(isOver，初始值为false)。在三个针孔摄像头的VRTK_Interactable Object_Unity Events脚本上的On Touch模块中均引入更新已完成任务数的函数方法MissionComplete()，每成功找到一个针孔摄像头就会触发它的On Touch模块，通过On Touch调用GameManger中的MissionComplete()方法将已完成的任务数加一，同时剩余时间也在不断递减，剩余时间小于零之前，又已完成的任务数大于等于任务总数即可判定为挑战成功，否则失败。
最后，“防患未然”案情场景。“防患未然”其实就是让受训者找到固定数量的正确物品。每个可抓取的物品身上带有两个判断条件，一是它是否进入篮子，二是它是否为正确物品，为了表示这两个条件设置了两个布尔变量isInBasket与isRight，且初始值均设为false，表示在没有执行任何操作时，所有可抓取物品都处于在篮子外且为非正确的状态。篮子的作用其实是为了更新物品身上的这两个布尔值，即改变其入篮状态与判断其是否为正确物品，整个篮子是一触发器(Trigger)，每个能够放进来的物品均带有碰撞器(BoxCollider)，满足作为触发器的篮子使用OnTriggerEnter(Collider other)与OnTriggerExit(Colliderother)两个方法的条件，这两个方法可以通过放进来或者拿出去物品的碰撞器other访问这个物品及它身上的变量和组件。其中，需要给所有可抓取物品设置标签，根据物品分类分别命名为“TheRight”和“TheWrong”，即需要拿走的存在威胁的四个正确物品标签为“TheRight”，其余不需要带走的安全物品标签为“TheWrong”，设置这两个标签的目的是为了让篮子知道该把谁的isRight值改为true。对于isInBasket值的更新相对简单，放进篮子时通过OnTriggerEnter将值改为true，拿出篮子时再通过OnTriggerExit将值改回false，这里需要注意的是两个手柄身上也带有碰撞器会被篮子识别，所以在执行更新操作前需要检测进来的碰撞器所依附的物体是否带“TheRight”或“TheWrong”标签，如果不带直接返回，不执行更新操作。最后，在该场景总控制台GameManger中设置三个int类型的变量，分别表示该场景任务总数、入篮物品个数与入篮且正确的物品个数，当入篮物品的个数到达四时，开始遍历当前篮中物品，只有物品的isBasket与isRight值均为true时，才能让放入篮子中正确物品的个数加一，全部遍历结束后，比较放入篮子正确物品的个数与任务总数，若大于等于表示挑战成功，否则判定为失败。
本发明实施例通过虚拟现实技术，克服了传统培训方式内容枯燥、反馈互动差的缺点。通过内容设计，撰写出了一套完整严密的涉密案件案情脚本，以“保护最新航空材料科研成果”为核心主线、以“扮演不同身份涉密人员执行保密任务”为主要形式、以“案情引导”为运行流程，以逼真的虚拟涉密场景供受训者互动体验，使受训者能以亲临案发现场的沉浸感受学习保密知识、提高保密意识，极大地提高了保密宣传教育培训的效率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不偏离本发明的构思或者超越本权利要求书所定义范围的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.基于虚拟现实的保密宣传教育培训***，其特征在于包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块和特效动画模块；
其中多场景切换关系模块用于控制整个***中所有场景切换的运行，并保证单场景加载与运行的正确顺序；单场景运行机制模块用于实现单个虚拟场景的独立运行；
进一步，多场景切换关系模块需保证顺序的下一单场景处于锁定状态，只有当前单场景任务完成后，才能触发下一单场景解锁；且多场景切换关系模块还需保证使用者在接受基于虚拟现实的保密宣传教育过程中，通过人机交互模块对当前单场景已完成沉浸交互体验，即当前单场景的案情处于解锁状态；
进一步的特效动画模块是指每个单场景案情的视觉效果；
所述的多场景切换关系模块用于切换并加载***中所有的单场景，并保证单场景加载与运行的正确顺序；多场景切换关系模块贯穿于整个***，并非单独运行；由于不同涉密案件涉及的剧情内容不同，每个涉密案件涉及的单场景个数和每个单场景运行的顺序也会不同，所以多场景切换关系模块还需要保证单场景加载与运行的正确顺序，即使用者正在体验的当前案件如果没有发展到下一步时，多场景切换关系模块需保证下一步涉及的单场景处于锁定状态，只有当前单场景任务完成后，下一步的单场景才可解锁；进一步地，为满足使用者想要回顾案情的需求，多场景切换关系模块还需保证使用者已完成沉浸交互体验的案情单场景处于解锁状态；
所述人机交互模块，提供沉浸式的视觉体验和***中事件的合理交互，包括虚拟现实硬件部分和交互控制模块；虚拟现实硬件部分包括虚拟现实头戴式显示器、两个单手持操控手柄、两个360度定位覆盖能同时追踪显示器与控制器的***，包括实现所需交互操作方法的全部脚本；该模块是通过VRTK脚本实现VR头盔的视觉交互和手柄的操作交互，其中所述手柄操作交互包括UI点击操作、使用者控制自身在虚拟场景中移动的操作、触碰与抓取虚拟场景中物品的操作、召唤案情提示的操作和点击确认的操作，具体的交互操作是根据涉密案件与案情单场景来决定的，需要依照现实案件的真实情况与逻辑再结合虚拟现实的特征来安排；
所述单场景运行机制模块，单场景数量不限，每个涉密案件包含的案情单场景由案件本身决定，且每个场景可独立编辑，即内容设计与逻辑实现方法都会有一定的变化，逻辑设计由当前场景的内容决定；如新手体验场景是独立于其他涉密案件之外的唯一单独场景，设置目的是引导使用者熟悉本***的使用，包含了其他所有场景中一定会使用到的基本交互操作，它的逻辑实现是通过按顺序调用每个新手操作任务的ID号来实现的；
所述特效动画模块，是由当前场景与内容需求决定的，要达到符合实际且可增添合理的观赏与娱乐的视觉效果，目的是为了增强本***的舒适度、观赏性与娱乐性；需实现的基本特效动画包括颜色的过渡变化、物品模型的基本属性变化、UI的基本属性变化与适当的粒子***动画，具体单场景涉及的特效动画由案情本身内容决定；
所述的基于虚拟现实的保密宣传教育培训***的实现方法，步骤包括：
(1)单场景运行机制模块和特效动画模块的完成，即内容形式与剧情脚本设计；
(2)三维模型与多场景切换关系模块的搭建，即三维模型制作与场景搭建；
(3)人机交互模块的设计实现与测试优化，即交互设计实现与测试优化；
所述步骤(1)的实现具体包括学习阶段、灵感阶段、落笔阶段与完善阶段；
学习阶段的学习内容包括被宣传教育对象、宣传教学的内容和所需的教学效果；
灵感阶段包括整理学***台上搜索符合筛选条件的电影或游戏，留下与关键词最契合的作品，然后由这个作品寻找此块内容应该设计出的涉密案件及形式；接下来就根据初步设计出的涉密案件寻找具体资料；
当所需块内容的灵感提取完毕后，构建一个图寻找各块的联系，从而将案件剧情构建出来，即构思虚拟现实场景中案件的剧情脚本；
所述落笔阶段是将灵感阶段的构思编写出来，即把各个案件单场景以及总体的连接剧情脚本初稿完成；
所述完善阶段是根据用户反馈与实际情况修改完善初稿；
所述步骤(2)的实现具体包括取景阶段、制作阶段、合成阶段与预览阶段；
所述取景阶段是根据内容设定对现实世界中相仿的场地进行实地考察拍照，或寻找其他的相关场地图片素材；
所述制作阶段是利用3dmax或Maya三维模型制作软件根据内容需要制作相应的物品模型，再通过Adobe photoshop或Substance Painter制作模型贴图的软件，根据PBR基于物理渲染的规则绘制每个物品模型的外部贴图，形成模型库供后期调用与内容再拓展使用；
所述合成阶段是在Unity 3D中导入每个单场景所需的三维模型，将其按照取景成果合理搭建，然后布置每个虚拟单场景的灯光与摄像机，布置目标是贴近现实世界；
所述预览阶段是将VR头盔连接进来，沉浸体验所搭虚拟场景的比例、布局、灯光、视角是否符合实际；
所述步骤(3)包括准备阶段、编程阶段、测试阶段、优化阶段与发布阶段；
由于该***是使用Unity 3D进行交互开发的，再结合虚拟现实头盔与手柄实现人机交互，通过编写C#Script控制脚本实现***的四大模块包括多场景切换关系模块、人机交互模块、单场景运行机制模块与特效动画模块；
所述准备阶段是虚拟现实硬件设备与计算机的连接；
所述编程阶段包括软硬件的联调、单场景控制脚本的编写、各场景切换关系的串联；
所述测试阶段是将已完成的第一版本进行用户测试，收集测试结果；
所述优化阶段是针对第一版本的用户测试结果与实际情况进行优化修改，重复测试与优化，直至达到发布的标准，即可进行最后的发布阶段；
所述编程阶段的各场景切换关系串联是通过一个全局变量实现的；为了能够实现按照涉密案件的案情发展顺序来体验，设置一个全局int型变量，用于表示已成功解锁并体验单场景的数值；该变量初始值为1，每成功解锁并体验一个案情单场景，该变量在本涉密案件中的数值加1，当该变量的值等于本涉密案件中案情最后部分单场景的索引值时，本涉密案件中的全部案情单场景均解锁；
当成功通过的案情单场景已经再次被挑战成功后，在执行该变量加1操作前，需比较当前该变量的值与当前通过案情单场景的索引值，若该变量值大于当前情单场景的索引值，则该变量不执行“加1”操作；
所述编程阶段的单场景控制脚本有统一的模式：当前场景A+当前受训者身份B+当前案情任务C+奖励机制E+惩罚机制F；其中A、B、E、F都是一个变量；A用来加载当前场景，B在选择当前场景时会自动引用该场景中受训者应该所属的身份，E和F在选择当前场景时也会自动调用该场景分别对应的奖励与惩罚机制；而每个场景中的C包含多个bool类型的特征变量D，每个特征变量D用来控制当前任务的进行情况，只有当前C中每个特征变量D的值均为true时，C的值才可变为true；只有当前场景的C为true才表示该场景涉及的宣传教育培训挑战成功，随即调用E，给予受训者相应的奖励；若C为false则代表失败，随即调用F，使受训者接受惩罚。
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