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(shí)時(shí)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(shí)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(xué)所需要的虛擬情景。 全息教室應(yīng)用各種體驗(yàn)式設(shè)備進(jìn)行教學(xué)模擬，利用VRP虛擬現(xiàn)實(shí)引擎表現(xiàn)某些系統(tǒng)（自然的、物理的、社會(huì)的）的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，為學(xué)生提供一種可供他們體驗(yàn)和觀測(cè)的環(huán)境。改變傳統(tǒng)教學(xué)生硬、枯燥、被動(dòng)的現(xiàn)狀。使多媒體教學(xué)從二維平面變成三維立體交互，并能構(gòu)建一個(gè)虛擬的、境界逼真的教學(xué)環(huán)境。 全息教室在教育教學(xué)上的應(yīng)用，開創(chuàng)了“虛擬教學(xué)”的嶄新領(lǐng)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(biāo)志

2、之一。二、全息教室系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 全息教室在設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)采用以VRP-虛擬現(xiàn)實(shí)引擎為基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖。系統(tǒng)軟件部分采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法以及基于組件設(shè)計(jì)的理念和技術(shù)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)用戶業(yè)務(wù)進(jìn)行邏輯實(shí)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(yàn)式課件，通過系統(tǒng)提供本地及遠(yuǎn)程多種數(shù)據(jù)連接方式，利用云課程平臺(tái)提供了透明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問功能，將課件傳送到云課程平臺(tái)內(nèi)，云課程平臺(tái)內(nèi)課件內(nèi)容是可呈現(xiàn)共享方式，且課件可以通過HTML5技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程教育。 系統(tǒng)集成多個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)式硬件設(shè)備來支撐沉浸式體驗(yàn)教學(xué)，通過云課程平臺(tái)，各硬件設(shè)備調(diào)取

3、編輯好的課件內(nèi)容，學(xué)習(xí)者即可通過硬件設(shè)備在構(gòu)建的虛擬的、境界逼真的、可交互的教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)。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(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)實(shí)時(shí)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(tái)實(shí)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(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)械類不同科學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要訴求為認(rèn)知、協(xié)同和遠(yuǎn)程。全息教室應(yīng)用于機(jī)械認(rèn)知、醫(yī)療等VR教室，學(xué)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(jī)械設(shè)備、立體幾何、醫(yī)療操作等在平面難以理解的知識(shí)。 全息教室不再局限于有形的教室中，教學(xué)活動(dòng)的空間和時(shí)間得到

4、了無形的拓展，也為高校設(shè)置分校和遠(yuǎn)程教育點(diǎn)提供技術(shù)手段，使資源由一?！蔼?dú)占”變?yōu)槎嘈！肮蚕怼?，通過交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站，可對(duì)各個(gè)行業(yè)提供開放性，遠(yuǎn)距離的繼續(xù)教育，為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)。教室在各方面都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用性，蘊(yùn)藏了無限生機(jī)。 全息教室采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合沉浸式體驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生可以“親身體驗(yàn)”電氣設(shè)備、機(jī)械零件、傳送路線或管理學(xué)應(yīng)用等，可以滿足大部分教學(xué)和訓(xùn)練的要求，大大減少經(jīng)費(fèi)的投入，并可向網(wǎng)絡(luò)學(xué)校延伸。利用基于VRP引擎的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建造虛擬演練的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教室，以培養(yǎng)高素質(zhì)的畢業(yè)生，保證知識(shí)型的技術(shù)人才和管理人才滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。四、全息教室架構(gòu)圖機(jī)

5、械拆裝培訓(xùn)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(xué)生單人/多人協(xié)作學(xué)習(xí)/實(shí)操培訓(xùn)/考核同步畫面全息教室軟件管理平臺(tái)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(tái)接口 REST API制作課程選擇課程學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)作業(yè)考試錄像交流注冊(cè)登陸五、全息教室體系搭建中視典三維云教師客戶端學(xué)生A學(xué)生B學(xué)生N授課畫面同步教師數(shù)據(jù)流學(xué)生數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)同步畫面整合考核-基于結(jié)構(gòu)化機(jī)械拆裝培訓(xùn)的解決方案教師端數(shù)據(jù)管理學(xué)生端數(shù)據(jù)管理六、全息教室示意圖七、全息教室應(yīng)用軟件及交互設(shè)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(shí)平臺(tái)，VRP是一款由中視典數(shù)字科技有限公司獨(dú)立開發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一款虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。是目前中國虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，市場占有率最高的一款虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。VRP12.0功能：（1）集成了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（2）無縫結(jié)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(nèi)核(VRP-CORE)的基礎(chǔ)上，針對(duì)教育行業(yè)開放的接口，在VRP所提供的內(nèi)核接口的基礎(chǔ)上，開發(fā)出自己所需要的定制的三維內(nèi)容，用戶可以根據(jù)自己的需要來設(shè)置軟件的界面，設(shè)置軟件的運(yùn)行邏輯，設(shè)置

7、外部控件對(duì)VRP窗口的響應(yīng)等，滿足用戶對(duì)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(fù)勞動(dòng)，使用VRP用戶不再糾纏于各種實(shí)現(xiàn)方法的技術(shù)細(xì)節(jié)，從繁重的技術(shù)工作中解放出來。獨(dú)創(chuàng)的編輯器直接編譯運(yùn)行，一鍵發(fā)布等功能，讓用戶可以快速上手制作VR課件內(nèi)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(nèi)容制作提高到一個(gè)更高的程度。3、VR 課件編輯平臺(tái) VR課件編輯平臺(tái)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(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)、流動(dòng)動(dòng)力學(xué)粒子系統(tǒng)仿真模塊、網(wǎng)絡(luò)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(xí)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(tái)。該平臺(tái)將三維仿真設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)渲染瀏覽和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)壓縮發(fā)布等功能融為一體，使用戶可以針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，方便快捷地制作出來三維仿真教具和實(shí)物模型，用于形象教學(xué)和交互式教學(xué)。 該平臺(tái)集成VRP引擎所具有的先進(jìn)特性。不但仿真效果真實(shí)性大大提高，而且能直接處理大量模型數(shù)據(jù)，使高質(zhì)量的三維畫面在遠(yuǎn)程交互中能快速傳輸，為廣大師生展現(xiàn)了全方位、真實(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)象和學(xué)習(xí)環(huán)境。4、VR 云課程平臺(tái) VRP云課程平臺(tái)是中視典研發(fā)的一款大型在線三維體驗(yàn)式課程平臺(tái)，提供常態(tài)

9、化在線學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)服務(wù)，包含授課工具和教育資源內(nèi)容。云課程是基于云計(jì)算技術(shù)的教育應(yīng)用而出現(xiàn)的新課程形態(tài)，它集交互式閱讀體驗(yàn)、多媒體學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)輔助工具為一體的立體化數(shù)字課程。云課程平臺(tái)在滿足獨(dú)立桌面操作體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用戶可根據(jù)實(shí)際教學(xué)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(xué)場景的應(yīng)用。 云課程平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)與VR教育編輯器無縫對(duì)接，教師可快速將編輯好的三維課件上傳至云課程平臺(tái)，學(xué)習(xí)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(luò)，保證了學(xué)生端流暢的操作體驗(yàn)。功能模塊： 課件分享 多媒體素材上傳 遠(yuǎn)程協(xié)助（二）交互硬件設(shè)備解決方案1、全息顯示設(shè)備

10、：全息臺(tái) Holo-station什么是全息圖形顯示終端？替代傳統(tǒng)平面顯示設(shè)備，將個(gè)人電腦圖像轉(zhuǎn)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(yàn)超逼真的視覺效果及舒適的交互。通過操控設(shè)備在空中直接與虛擬模型進(jìn)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(shí)時(shí)圖形渲染，完美呈現(xiàn)1:1真實(shí)尺寸模型全息顯示效果。革命性的互動(dòng)開放平臺(tái)，特別適合結(jié)構(gòu)化機(jī)械拆裝培訓(xùn)。 中視典全息顯示終端是由中視典獨(dú)立研發(fā)的一款創(chuàng)新型沉浸式三維立體互動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)品。2、管理教學(xué)-VR-Table 感知桌面結(jié)合弧形幕，使用者通過弧形幕觀測(cè)三維虛擬場景，利用操作標(biāo)簽Maker代

11、替鼠標(biāo)和鍵盤，可在虛擬場內(nèi)行走和觀看，并可以利用操作標(biāo)簽Maker對(duì)三維虛擬場景內(nèi)的物品進(jìn)行操控。感知桌面可以同時(shí)控制場景內(nèi)多個(gè)虛擬物品，以達(dá)到傳統(tǒng)交互產(chǎn)品所不能達(dá)到的虛擬操控的精細(xì)程度，進(jìn)行演示抽象概念的推演，在一些環(huán)境較為復(fù)雜或需要精確模擬操控的場景內(nèi)，感知桌面支持更高精確度的操控。結(jié)構(gòu)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(shí)、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(biāo)簽marker代替鼠標(biāo)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(yàn)-CAVECAVE系統(tǒng)可以應(yīng)于任何具有高度沉浸感需求的虛擬仿真領(lǐng)域，如虛擬制

12、造，虛擬裝配，模擬訓(xùn)練，虛擬演示，虛擬生物醫(yī)學(xué)工程，地質(zhì)、礦產(chǎn)、石油，航空航天、科學(xué)可視化、軍事模擬、指揮、虛擬展陳、電子對(duì)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(xué)當(dāng)中，完善三維教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，并能節(jié)約教學(xué)培訓(xùn)設(shè)備的巨大開銷。CAVE系統(tǒng)能使課件發(fā)揮強(qiáng)大的交互功能，能簡單直觀的操作，能展示在傳統(tǒng)教學(xué)中無法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果，實(shí)時(shí)的三維表現(xiàn)力，尤其在工科教學(xué)中，讓抽象的難懂的知識(shí)點(diǎn)，變得更生動(dòng)和直觀。4、實(shí)體教具室VR教室內(nèi)配置了實(shí)體教具室，用于存在學(xué)具和教具。教具用來輔助教學(xué)工作，具有加強(qiáng)和補(bǔ)充教學(xué)信息的功能。教具的使用，對(duì)許多自然科學(xué)尤其是工科教學(xué)效果的增強(qiáng)和教學(xué)質(zhì)量的提高起著重要的作用。教具可以幫助學(xué)生建立抽象的概念，將數(shù)學(xué)概念還原成最初的形式， 把一些抽象的概