2020年虛擬教育設(shè)計方案

1、（VR虛擬現(xiàn)實）虛擬教育 設(shè)計方案20XX年XX月虛擬教育設(shè)計方案背景.隨著信息時代的發(fā)展，數(shù)字化三維虛擬仿真技術(shù)以其畫面逼真精美、 運行高效便捷、功能豐富實用、查詢管理信息直觀方便等特點逐漸應(yīng) 用在各個領(lǐng)域，國內(nèi)院校也同樣期望著在校園建設(shè)成果展示、學(xué)校品 牌推廣、教學(xué)輔助與校園資源管理等方面全面實現(xiàn)三維數(shù)字化。三維 虛擬校園平臺系統(tǒng)正是順應(yīng)這種需求而產(chǎn)生，在國內(nèi)迅速普及。三維虛擬校園平臺是指利用計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)三 維技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等對學(xué)校的建筑三維數(shù)據(jù)、建筑室內(nèi)外結(jié)構(gòu)、建 筑相關(guān)屬性信息、教學(xué)設(shè)施相關(guān)信息和教學(xué)資源信息進行處理，建立 基于互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器展示的可交互的三維虛擬

2、校園應(yīng)用平臺，并在此基 礎(chǔ)上實現(xiàn)學(xué)校教學(xué)管理所需的各種功能。三維虛擬校園可以實現(xiàn)三維虛擬校園展示、學(xué)校建設(shè)成果宣傳、樓宇 教室查詢、自主校園漫游、人機交互體驗、網(wǎng)絡(luò)互動交流、仿真課堂 體驗、院校設(shè)施設(shè)備管理等功能，最重要的是其可以直接在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng) 頁瀏覽器中直接登錄使用，使用戶能夠不受時間和空間的限制，直接 在線瀏覽和使用虛擬校園提供的各種應(yīng)用。目前國內(nèi)越來越多的院校已經(jīng)逐步建設(shè)了三維虛擬校園平臺系統(tǒng)，比 如北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京師范大學(xué)、北京外國語大學(xué)、 上海同濟大學(xué)等著名高校，眾多高職、中職、中小學(xué)院校也正在陸續(xù) 開展網(wǎng)上三維虛擬校園建設(shè)。隨著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，網(wǎng)絡(luò)教育迅猛發(fā)展，尤

3、其是寬帶技術(shù)和校園網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用 的今天。國內(nèi)一些高校已經(jīng)開始逐步推廣、使用虛擬校園教學(xué)模式。虛擬現(xiàn)實技 術(shù)具有廣泛的作用和影響，親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服 力。主動地去交互，與被動的觀看，有質(zhì)的差別，尤其在虛擬教學(xué)、虛擬實驗、 虛擬仿真校園、科技研究等方面的應(yīng)用更為廣泛性。虛擬教學(xué)系統(tǒng)分為原理教學(xué)和動態(tài)教學(xué).原理教學(xué)主要指的是傳統(tǒng)的課件制作，把 課件中的圖片做成動態(tài)三維的形式，改變教育模式，不用再通過乏味的幻燈片技術(shù) 教學(xué)，將教學(xué)步驟完美的融合到教學(xué)中，讓學(xué)生不在死守在書本上面卻又心不在焉 的想著自己的事情，不同于傳統(tǒng)的教育模式，所有的教育步驟一氣呵成，使學(xué)生學(xué)習(xí) 興趣濃厚

4、，教學(xué)質(zhì)量顯著提升.動態(tài)教學(xué)就是把物理化學(xué)實驗中一些大型不易操作 的實驗或一些因含有有毒氣體學(xué)生不能進行操作的實驗，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生 可以在網(wǎng)上進行操作，絲毫沒有束縛之感，讓學(xué)生有一種身臨其境的感覺.成功案例 有虛擬現(xiàn)實技術(shù)劃分四類：1、桌面虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶 觀察虛擬境界的一個窗口。通過各種輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實世界的充分交互， 這些外部設(shè)備包括鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過 計算機屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時參與者缺 少完全的沉浸，因為它仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。桌面

5、虛擬現(xiàn)實最大特點 是缺乏真實的現(xiàn)實體驗，但是成本也相對較低，因而，應(yīng)用比較廣泛。常見桌面 虛擬現(xiàn)實技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實QuickTimeVR、虛擬現(xiàn)實造型語言 VRML、桌面三維虛擬現(xiàn)實、MUD等。2、沉浸的虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感 覺。它利用頭盔式顯示器（見圖）或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感 覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套 （見圖）、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入 和沉浸其中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛 擬現(xiàn)實系統(tǒng)、遠

6、程存在系統(tǒng)。3、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世 界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法感知 或不方便的感受。典型的實例是戰(zhàn)機飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和 武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低 頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機或?qū)Ш狡睢?、分布式虛擬現(xiàn)實如果多個用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛 擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。 在分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，多個用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對同一虛擬世

7、界進行觀察和操 作，以達到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是SIMNET， SIMNET由坦克仿真器通過網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊的聯(lián)合訓(xùn)練。通過SIMNET， 位于德國的仿真器可以和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同 一場作戰(zhàn)演習(xí)。硬件：位置跟蹤器三維空間跟蹤定位器是作用于空間跟蹤與定位的裝置，一般與其他VR設(shè)備結(jié)合使 據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉(zhuǎn)，不局限 間位置。操作更加靈活、自如、隨意。產(chǎn)品有六個自由度和三個自由度之分。當(dāng)接收傳感器在空間移動時，能夠精確地計算出其位置和方位。該設(shè)備消除了延遲卒 因為它提供了動態(tài)的、實時的六自由度

8、的測量位置（X,Y,和Z笛卡爾坐標(biāo)）和方位（俯 角、滾動角），無論在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域，還是在控制模擬器的投影機運動時，還 學(xué)的研究中，它是測量運動范圍和肢體旋轉(zhuǎn)的理想選擇。它是快速、精確、而且容: 位置跟蹤器有磁場式。超聲波式、紅外線式及發(fā)光二極管式等，但使用較多的是磁: 波式。六自由度運動跟蹤系統(tǒng)，目前運用最廣泛的是美國Polhemus公司的FASTRAK 位 系統(tǒng),LIBERTY位置運動跟蹤系統(tǒng),PATRIOT位置運動跟蹤系統(tǒng)，以及最新開發(fā)的 置運動跟蹤系統(tǒng)。數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的! 旋轉(zhuǎn)等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制

9、場景漫游的工具。數(shù)據(jù)手套 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測手指的彎曲，: 位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測試和空間: 數(shù)據(jù)手套被稱為”真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。數(shù)據(jù)手套使用簡單，操作舒適，驅(qū)動范圍廣，高數(shù)據(jù)質(zhì)量使得它成為虛擬仿真用戶I 適用于機器人系統(tǒng)、操作外科手術(shù)、虛擬裝配訓(xùn)練、手語識別系統(tǒng)、教育娛樂、機 動作捕捉、虛擬現(xiàn)實、創(chuàng)新游戲、復(fù)原、以及對殘障人士的輔助等技術(shù)領(lǐng)域。例如：美國宇航局的Ames實驗室將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品 空間中心完成空間站操縱的實時仿真。又如美國Boeing

10、公司制造了一架虛擬飛機 手套進行控制，從而觀察設(shè)計結(jié)果，考察性能指標(biāo)。再如NEC公司開發(fā)的虛擬現(xiàn)實 者通過使用數(shù)據(jù)手套可以處理三維CAD中的形體模型。國內(nèi)的研究也取得了一批成高清數(shù)字頭盔頭盔式顯示器是最早的虛擬現(xiàn)實顯示器，利用頭盔顯示器將人的對外界的視覺、聽 導(dǎo)用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺。其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼I 眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。頭盔顯示器作為虛擬現(xiàn)實的顯; 有小巧和封閉性強的特點，在軍事訓(xùn)練，虛擬駕駛，虛擬城市等項目中具有廣泛的） 頭盔顯示器可單獨與主機相連以接受來自主機的3DVR圖形圖像信號。使用方式為 以三個自由度的空間跟蹤定位器可進行虛

11、擬現(xiàn)實輸出效果觀察，同時觀察者可做空 移動，如；自由行走、旋轉(zhuǎn)等，沉浸感極強，在虛擬現(xiàn)實硬件觀察設(shè)備中，頭盔顯 感優(yōu)于顯示器的虛擬現(xiàn)實觀察效果，遜于虛擬三維投影顯示和觀察效果，在投影式 統(tǒng)中，頭盔顯示器作為系統(tǒng)功能和設(shè)備的一種補充和輔助。交互式觸屏系統(tǒng)交互式觸摸屏又稱之為觸摸一體機，是最簡單、方便、自然的一種人機交互方式， 貌，是極富吸弓I力的全新多媒體交互設(shè)備。它以觸摸屏為交互窗口，通過采用先進I 字、圖像、音樂、解說、動畫、錄像等多種形式，直觀、形象地把各種信息介紹給. 便，也給人們帶來了全新的互動體驗。面向用戶進行指揮預(yù)案、技術(shù)研討、互動演示、教育培訓(xùn)等需求推出的交互式觸摸） 機、計算機

12、、幕布、音響等組成的交互式電子白板。和其他類似產(chǎn)品不同的是，紅外! 在簡單的安裝后，顯示器可以用手指或者任何普通的筆來直接操作屏幕。紅外觸摸屏 防塵，防眩光等特點使得成為互動演示、電腦白板、指揮中心、公共場所一體機、, 理想選擇。交互式觸摸屏一個高度集成的互動顯示設(shè)備交互式觸摸屏的外形極其簡潔，LCD/LED屏幕內(nèi)置具備全高清藍光DVD播放器、藍牙、Wi-Fi 置電腦主機，使觸摸屏成為天然的高清影院和高清電腦顯示器，采用共同電源和全數(shù)字圖像內(nèi)部導(dǎo) 而極大地提升了產(chǎn)品的整體感并徹底解決了以往和外部電腦連接時圖像可能出現(xiàn)的波紋和模糊問* 式的藍光DVD光驅(qū)和USB接口被設(shè)計在用戶非常便于操作的位置

13、，使用通用的無線遙控器可以. 控LCD/LED屏幕和內(nèi)置電腦主機的開關(guān)；如果用戶選配2.4G的無線遙控鍵盤鼠標(biāo)，那么交互式 乎成為您的筆記本電腦，為您帶來更加暢快和便捷的操作感受。交互式觸摸屏是一個功能卓越的互動顯示設(shè)備交互式觸摸屏內(nèi)置的高性能電腦具備Wi-F i和有線網(wǎng)絡(luò)功能，隨時接入INTERNET，瀏覽網(wǎng)頁 游戲互動；內(nèi)置的高性能電腦配備了高清藍光DVD，能夠直接播放全高清的藍光DVD影片 式觸摸屏就是一個標(biāo)準(zhǔn)的影院；交互式觸摸屏的內(nèi)置電腦采用InterCorel引擎，輕松進行課 演示、圖片瀏覽，CADCAM等等；交互式觸摸屏更是一個具有全屏觸摸手寫功能的顯示屏; 寫文字輸入，也可以觸摸

14、進行電腦操控，所有的軟件操作都可以在無須外部鍵盤和鼠標(biāo)的情 操作完成。交互式觸摸屏是一個能為您帶來精彩表現(xiàn)的互動顯示設(shè)備 交互式觸摸屏綜合設(shè)備本身優(yōu)異的顯示、觸摸性能，配套的書寫、觸控軟件和演示人員的肢體語i 次都能為使用者呈現(xiàn)出精彩的演示。多點觸摸技術(shù)多點觸摸技術(shù)，可以實現(xiàn)多種手勢命令，如放大縮小、旋轉(zhuǎn)、拖拽等，特點適合數(shù)字圖片的$ 作。同時與微軟公司W(wǎng)indows7/8等操作系統(tǒng)完全兼容，這方面在點控科技觸控領(lǐng)域完全體 支持多點觸控技術(shù)。即插即用，無需安裝驅(qū)動軟件，帶給用戶更多的操作樂趣。大尺寸觸摸技術(shù)以先進的紅外/光學(xué)技術(shù)為依托，專業(yè)生產(chǎn)大尺寸觸摸屏，最大可以做到業(yè)界最大的82寸液晶觸

15、以屏幕大，亮度高，觸摸準(zhǔn)確、快速的特點，使觸摸屏行業(yè)的不可能變?yōu)榱爽F(xiàn)實，為用戶提供了 動體驗。內(nèi)傳感,-體化操作整機設(shè)計，把傳感器內(nèi)置到液晶顯示器內(nèi)部，實現(xiàn)了觸摸、顯示的一體化。從外觀上觀看，上 示器毫無區(qū)別。采用專業(yè)液晶屏，可以橫放，也可以豎放。既可以擺放在桌面，也可以采用孑 適合各種商業(yè)場合。CAVE全沉浸式體驗系統(tǒng)CAVE(CaveAutomaticVirtualEnvironment )是一種基于投影技術(shù)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)投影面組成。一般的CAVE系統(tǒng)有4個或5個投影面，這些投影面組成一個立方女個面均采用背投方式，頂面和地面根據(jù)實際情況采用正投或背投方式。若放置CAV 可通過專業(yè)工業(yè)反射鏡

16、把投影圖象反射到屏幕上以節(jié)省空間。觀察者戴上電子快門式 度的頭部跟蹤設(shè)備，以便將觀察者的視點位置實時反饋到計算機系統(tǒng)和體驗身臨其 CAVE中走動時，系統(tǒng)自動計算每個投影面正確的立體透視圖象。同時，觀察者手才 互控制器，對虛擬環(huán)境中的物體進行控制并與之進行交互。CAVE虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，把高分辨率的立體投影技術(shù)、三維計算機圖形技術(shù)、光學(xué)跟5 結(jié)合在一起，產(chǎn)生一個完全沉浸式的虛擬環(huán)境。基于這種完全沉浸式的顯示環(huán)境特， 業(yè)提供了偉大而創(chuàng)新的思考、科研、設(shè)計、實驗和操作訓(xùn)練方式，擴展了人類的思： 用戶能直觀看到他們的創(chuàng)意和研究對象?？梢哉f，CAVE可以應(yīng)用于任何有沉浸感旱 是一種全新的、高級的科學(xué)數(shù)據(jù)可視

17、化交互手段。2、CAVE典型系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：軍事模擬、指揮、虛擬戰(zhàn)場、電子對抗2、虛擬樣機、虛擬制造、虛擬設(shè)計、虛擬裝配3、瞰駕駛、訓(xùn)練、演示、教學(xué)、培訓(xùn)等4、地形地貌、地理信息系統(tǒng)心）5、虛擬生物醫(yī)學(xué)工程（虛擬手術(shù)/醫(yī)學(xué)分析；基因/遺傳/分子結(jié)構(gòu)研究）6、建筑視景與城市規(guī)劃7、地質(zhì)、礦產(chǎn)、能源8、地震及消防演練仿真9、航空航天、科學(xué)可視化3、CAVE設(shè)計組成圖：Cave由投影機、高清光學(xué)背投屏幕、光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、高端圖形工作站集群、力反饋統(tǒng)組成。裸眼立體顯示系統(tǒng)裸眼立體顯示器是建立在人眼立體視覺機制上的新一代自由立體顯示設(shè)備。它不需 3D眼睛、頭盔等）即可獲得具有完整深度信息的圖像。自由立體顯示

18、設(shè)備能夠出色 實技術(shù)提供逼真的3D圖像。它根據(jù)視差障礙原理，利用特定的掩模算法，將展示E 視差屏障后由兩眼捕捉觀察。視差屏障通過光柵陣列（利用摩爾干涉條紋判別法精確: 準(zhǔn)確控制每一個像素透過的光線，只讓右眼或左眼看到，由于右眼和左眼觀看液晶住 角度差遮住光線就可將圖像分配給右眼或者左眼經(jīng)過大腦將這兩幅由差別的圖像合 維度信息的圖像，從而使您不需要任何助視設(shè)備（如戴上3D眼睛）即可看到3D圖 像技術(shù)和VR技術(shù)在展覽展示行業(yè)的應(yīng)用。獨特的立體視覺效果會吸引所有過往人j 的自由的操作風(fēng)格以及完善的信息查詢系統(tǒng)會自動將您的產(chǎn)品、理念、創(chuàng)意完整的） 裸眼立體顯示器根據(jù)不同的光學(xué)原理和結(jié)構(gòu)原理，主要分為H

19、DB （狹縫光柵技術(shù)） 兩個系列立體顯示器。實際應(yīng)用中，HDL系列的立體顯示器在顯示亮度上，大大優(yōu)于裸眼 3DS示器性能:系統(tǒng)共分七個子產(chǎn)品:1.立體效果逼真，色彩鮮艷，視覺沖擊力強大；2.觀賞范圍廣，可在水平140度視角范圍內(nèi)自由觀看;匚=匚=1（W）MOS生糠朝ZH09/0SA0V/00TDV彝闖霜牌與乙 XMOtW*堰M顯場鼻甌顯者者叩王雌敦顯者o8ZI T - o8ZI :耳耳（舞）甄旅也SUJg回明國廁T：OOOV（舞）期稱ziu/pDOOZ（舞）醵Nzm080TX06T筮好曹Z97ZS80m0T渣畫B坦.917QDlldl器業(yè)酬砌新t=utltl 藝1=1勤旨朝，a臨az-9:哪睥目恒昏聊棘碓/%，岫FHW眼輩專新:摩gspiF猊ome亦m回*smikf w世割阜首節(jié):順州 www womt f 蜒:sWfr:球09 B弱B姑4 9b兵a B鴕里主聃曾紫待機功耗冬W3D最佳觀看距離3.44.5 米外觀尺寸（不含底座）1118.3x661.5x162.4mm重量（不含底座）43kg裸眼顯示器應(yīng)用領(lǐng)域：廣告及景觀展示，如產(chǎn)品宣傳.會議室/接待廳演示等。利用出色的立體顯示技術(shù)實、直觀、清晰、自由地展現(xiàn)在觀眾面前，逼真的立體效果可以大大加深觀眾對展;娛樂行業(yè)。自由立體顯示器使得不帶立體眼鏡進行立體游戲、觀賞立體影片及動畫 完美的視覺享受?？茖W(xué)研究領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品為各學(xué)科提供