全息教室解決方案

1、全息教室解決方案一、什么是全息教室？ 全息教室的實時依賴于一定的虛擬情景，中視典數(shù)字科技基于自主研發(fā)的虛擬現(xiàn)實引擎VRP，開發(fā)出虛擬教室情景的軟硬件環(huán)境和工具，利用這些工具可以迅速開發(fā)出教學所需要的虛擬情景。 全息教室應用各種體驗式設備進行教學模擬，利用VRP虛擬現(xiàn)實引擎表現(xiàn)某些系統(tǒng)（自然的、物理的、社會的）的結構和形態(tài)，為學生提供一種可供他們體驗和觀測的環(huán)境。改變傳統(tǒng)教學生硬、枯燥、被動的現(xiàn)狀。使多媒體教學從二維平面變成三維立體交互，并能構建一個虛擬的、境界逼真的教學環(huán)境。 全息教室在教育教學上的應用，開創(chuàng)了“虛擬教學”的嶄新領域，它是教育高科技的展示和體現(xiàn)，也是教育手段現(xiàn)代化、信息化的標志

2、之一。二、全息教室系統(tǒng)設計概述系統(tǒng)結構圖 全息教室在設計系統(tǒng)結構時采用以VRP-虛擬現(xiàn)實引擎為基礎的系統(tǒng)結構，如圖。系統(tǒng)軟件部分采用面向對象的設計方法以及基于組件設計的理念和技術，結合虛擬現(xiàn)實硬件設備，對系統(tǒng)用戶業(yè)務進行邏輯實現(xiàn)和封裝；教師可基于VRP虛擬引擎上生成的虛擬教育編輯器上編輯沉浸體驗式課件，通過系統(tǒng)提供本地及遠程多種數(shù)據(jù)連接方式，利用云課程平臺提供了透明的數(shù)據(jù)存儲和訪問功能，將課件傳送到云課程平臺內，云課程平臺內課件內容是可呈現(xiàn)共享方式，且課件可以通過HTML5技術構建網(wǎng)絡學習環(huán)境進行遠程教育。 系統(tǒng)集成多個虛擬現(xiàn)實體驗式硬件設備來支撐沉浸式體驗教學，通過云課程平臺，各硬件設備調取

3、編輯好的課件內容，學習者即可通過硬件設備在構建的虛擬的、境界逼真的、可交互的教學環(huán)境中進行沉浸式學習。三、全息教室解決方案全息可視通過OPENVRP渲染引擎生成全息3D立體圖片自然交互數(shù)據(jù)管理利用光學動作捕捉技術實時跟蹤眼部位置以及手部位置，使交互更加自然數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)課件制作，模型的增改，以及帳戶管理 中視典全息教室設計主要針對機械類不同科學進行設計的，主要訴求為認知、協(xié)同和遠程。全息教室應用于機械認知、醫(yī)療等VR教室，學生可以同步看到老師的三維立體的操控演示，能更加的直觀理解例如機械設備、立體幾何、醫(yī)療操作等在平面難以理解的知識。 全息教室不再局限于有形的教室中，教學活動的空間和時間得到

4、了無形的拓展，也為高校設置分校和遠程教育點提供技術手段，使資源由一校“獨占”變?yōu)槎嘈！肮蚕怼保ㄟ^交互式遠程教學的課程目錄和網(wǎng)站，可對各個行業(yè)提供開放性，遠距離的繼續(xù)教育，為社會提供新技術和高等職業(yè)培訓的機會。教室在各方面都展現(xiàn)出了強大的應用性，蘊藏了無限生機。 全息教室采用虛擬現(xiàn)實技術結合沉浸式體驗設備，學生可以“親身體驗”電氣設備、機械零件、傳送路線或管理學應用等，可以滿足大部分教學和訓練的要求，大大減少經費的投入，并可向網(wǎng)絡學校延伸。利用基于VRP引擎的虛擬現(xiàn)實技術，建造虛擬演練的現(xiàn)代化實驗教室，以培養(yǎng)高素質的畢業(yè)生，保證知識型的技術人才和管理人才滿足經濟發(fā)展的要求。四、全息教室架構圖機

5、械拆裝培訓系統(tǒng)OPENVRP三維引擎中視典三維云系統(tǒng)課件管理系統(tǒng)教師學生單人/多人協(xié)作學習/實操培訓/考核同步畫面全息教室軟件管理平臺三維創(chuàng)作人員課件管理員模型制作上傳增刪改查統(tǒng)一訪問平臺接口 REST API制作課程選擇課程學習復習作業(yè)考試錄像交流注冊登陸五、全息教室體系搭建中視典三維云教師客戶端學生A學生B學生N授課畫面同步教師數(shù)據(jù)流學生數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)同步畫面整合考核-基于結構化機械拆裝培訓的解決方案教師端數(shù)據(jù)管理學生端數(shù)據(jù)管理六、全息教室示意圖七、全息教室應用軟件及交互設備介紹（一）三維軟件解決方案1、VRP 引擎VRP（Virtual Reality Platform，簡稱VR-Platf

6、orm或VRP）即虛擬現(xiàn)實平臺，VRP是一款由中視典數(shù)字科技有限公司獨立開發(fā)的具有完全自主知識產權的一款虛擬現(xiàn)實軟件。是目前中國虛擬現(xiàn)實領域，市場占有率最高的一款虛擬現(xiàn)實軟件。VRP12.0功能：（1）集成了增強現(xiàn)實技術（2）無縫結合VRP-MYSTORY故事編輯器（3）支持工業(yè)格式數(shù)據(jù)（4）全新編輯模式（5）支持在線烘焙（6）支持多人協(xié)作（7）支持硬件交互2、VR 教育編輯器 VR教育編輯器是在基于VRP內核(VRP-CORE)的基礎上，針對教育行業(yè)開放的接口，在VRP所提供的內核接口的基礎上，開發(fā)出自己所需要的定制的三維內容，用戶可以根據(jù)自己的需要來設置軟件的界面，設置軟件的運行邏輯，設置

7、外部控件對VRP窗口的響應等，滿足用戶對三維仿真交互的各方面的專業(yè)需求。 VR教育編輯器可以大程度減少用戶的重復勞動，使用VRP用戶不再糾纏于各種實現(xiàn)方法的技術細節(jié)，從繁重的技術工作中解放出來。獨創(chuàng)的編輯器直接編譯運行，一鍵發(fā)布等功能，讓用戶可以快速上手制作VR課件內容，可以將精力完全投入到最終效果的制作上來，從而將交互課件內容制作提高到一個更高的程度。3、VR 課件編輯平臺 VR課件編輯平臺是基于VR教育編輯器一種專門制作三維仿真課件的工具軟件，它由建模及輸出模塊、場景編輯器模塊、仿真數(shù)據(jù)庫管理模塊、仿真算法模塊、VR仿真內容發(fā)布系統(tǒng)、流動動力學粒子系統(tǒng)仿真模塊、網(wǎng)絡仿真及通訊模塊、多通道視

8、覺仿真模塊、各類仿真特效模塊、OCX控件二次開發(fā)包模塊等功能組成。它力求按照用戶的操作習慣安排操作界面，盡量簡化所需的操作環(huán)節(jié)，能快速定做仿真課件的平臺。該平臺將三維仿真設計、實時渲染瀏覽和遠程網(wǎng)絡壓縮發(fā)布等功能融為一體，使用戶可以針對教學重點、難點，方便快捷地制作出來三維仿真教具和實物模型，用于形象教學和交互式教學。 該平臺集成VRP引擎所具有的先進特性。不但仿真效果真實性大大提高，而且能直接處理大量模型數(shù)據(jù)，使高質量的三維畫面在遠程交互中能快速傳輸，為廣大師生展現(xiàn)了全方位、真實的學習對象和學習環(huán)境。4、VR 云課程平臺 VRP云課程平臺是中視典研發(fā)的一款大型在線三維體驗式課程平臺，提供常態(tài)

9、化在線學習和學習服務，包含授課工具和教育資源內容。云課程是基于云計算技術的教育應用而出現(xiàn)的新課程形態(tài)，它集交互式閱讀體驗、多媒體學習資源、學習輔助工具為一體的立體化數(shù)字課程。云課程平臺在滿足獨立桌面操作體驗的基礎上，用戶可根據(jù)實際教學場景需求，靈活快速統(tǒng)一切換操作系統(tǒng)，從而滿足多種教學場景的應用。 云課程平臺已實現(xiàn)與VR教育編輯器無縫對接，教師可快速將編輯好的三維課件上傳至云課程平臺，學習者可以通過瀏覽器及客戶端兩種方式登錄，中視典同步以太網(wǎng)交換傳輸解決方案，借助高效的傳輸網(wǎng)絡，保證了學生端流暢的操作體驗。功能模塊： 課件分享 多媒體素材上傳 遠程協(xié)助（二）交互硬件設備解決方案1、全息顯示設備

10、：全息臺 Holo-station什么是全息圖形顯示終端？替代傳統(tǒng)平面顯示設備，將個人電腦圖像轉化為虛擬全息3D立體顯示。集成全新的立體用戶操作界面，體驗超逼真的視覺效果及舒適的交互。通過操控設備在空中直接與虛擬模型進行交互。通過全新的頭部跟蹤模式，用戶可從多角度看立體模型（Motion parallax）實時圖形渲染，完美呈現(xiàn)1:1真實尺寸模型全息顯示效果。革命性的互動開放平臺，特別適合結構化機械拆裝培訓。 中視典全息顯示終端是由中視典獨立研發(fā)的一款創(chuàng)新型沉浸式三維立體互動平臺產品。2、管理教學-VR-Table 感知桌面結合弧形幕，使用者通過弧形幕觀測三維虛擬場景，利用操作標簽Maker代

11、替鼠標和鍵盤，可在虛擬場內行走和觀看，并可以利用操作標簽Maker對三維虛擬場景內的物品進行操控。感知桌面可以同時控制場景內多個虛擬物品，以達到傳統(tǒng)交互產品所不能達到的虛擬操控的精細程度，進行演示抽象概念的推演，在一些環(huán)境較為復雜或需要精確模擬操控的場景內，感知桌面支持更高精確度的操控。結構組成：弧幕、感知桌面弧形幕也可稱為：柱形幕，環(huán)形幕，是虛擬現(xiàn)實、仿真系統(tǒng)專用屏幕，適用于多通道視景仿真系統(tǒng)。VR-Table感知桌面，是用感知桌面的操控標簽marker代替鼠標鍵盤與虛擬場景交互的一種全新交互方式。3、沉浸式交互體驗-CAVECAVE系統(tǒng)可以應于任何具有高度沉浸感需求的虛擬仿真領域，如虛擬制

12、造，虛擬裝配，模擬訓練，虛擬演示，虛擬生物醫(yī)學工程，地質、礦產、石油，航空航天、科學可視化、軍事模擬、指揮、虛擬展陳、電子對抗、地形地貌、地理信息系統(tǒng)，建筑視景與城市規(guī)劃等教學當中，完善三維教學平臺的建設，并能節(jié)約教學培訓設備的巨大開銷。CAVE系統(tǒng)能使課件發(fā)揮強大的交互功能，能簡單直觀的操作，能展示在傳統(tǒng)教學中無法實現(xiàn)的教學效果，實時的三維表現(xiàn)力，尤其在工科教學中，讓抽象的難懂的知識點，變得更生動和直觀。4、實體教具室VR教室內配置了實體教具室，用于存在學具和教具。教具用來輔助教學工作，具有加強和補充教學信息的功能。教具的使用，對許多自然科學尤其是工科教學效果的增強和教學質量的提高起著重要的作用。教具可以幫助學生建立抽象的概念，將數(shù)學概念還原成最初的形式， 把一些抽象的概