VR虛擬教育、VR會議展廳設計方案

VR虛擬教育、VR會議展廳設計方案能親身操作的實驗，通過虛擬教學系統(tǒng)進行模擬，讓學生在虛擬環(huán)境中進行實驗操作，達到真實模擬實驗的效果。虛擬教育設計方案需要考慮以下幾個方面：首先，需要對學校的建筑三維數(shù)據(jù)、建筑室內(nèi)外結(jié)構(gòu)、建筑相關屬性信息、教學設施相關信息和教學資源信息進行處理，建立基于互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器展示的可交互的三維虛擬校園應用平臺。其次，需要實現(xiàn)學校教學管理所需的各種功能，如三維虛擬校園展示、學校建設成果宣傳、樓宇教室查詢、自主校園漫游、人機交互體驗、網(wǎng)絡互動交流、仿真課堂體驗、院校設施設備管理等功能。最重要的是，虛擬教育設計方案需要滿足用戶的需求，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用。目前，國內(nèi)越來越多的院校已經(jīng)逐步建設了三維虛擬校園平臺系統(tǒng)，如北京大學、清華大學、浙江大學、北京師范大學、北京外國語大學、上海同濟大學等著名高校，眾多高職、中職、中小學院校也正在陸續(xù)開展網(wǎng)上三維虛擬校園建設。虛擬教育系統(tǒng)的應用也越來越廣泛，可以應用于虛擬教學、虛擬實驗、虛擬仿真校園、科技研究等方面。虛擬教學系統(tǒng)分為原理教學和動態(tài)教學，原理教學可以改變傳統(tǒng)教育模式，讓學生學習興趣濃厚，教學質(zhì)量顯著提升；動態(tài)教學則可以讓學生在虛擬環(huán)境中進行實驗操作，達到真實模擬實驗的效果。虛擬教育設計方案的實施，將會為學校教學管理和品牌推廣帶來重要的推動作用。虛擬現(xiàn)實技術可以通過桌面虛擬現(xiàn)實、沉浸的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實和分布式虛擬現(xiàn)實四種方式進行劃分。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。它要求參與者使用輸入設備，通過計算機屏幕觀察虛擬境界，并操縱其中的物體。桌面虛擬現(xiàn)實最大特點是成本相對較低，但缺乏真實的現(xiàn)實體驗。沉浸的虛擬現(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或其它設備，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。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)和遠程存在系統(tǒng)。增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術來模擬現(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。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)和武器瞄準數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，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?。分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以讓多個用戶通過計算機網(wǎng)絡連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷，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，它由坦克仿真器通過網(wǎng)絡連接而成，用于部隊的聯(lián)合訓練，在同一個虛擬世界中，參與同一場作戰(zhàn)演習。設備。它通過紅外技術實現(xiàn)觸摸屏的無漂移、防刮擦、防水、防塵和防眩光等特點，成為互動演示、電腦白板、指揮中心、公共場所一體機、信息查詢和所有互動應用的理想選擇。交互式觸摸屏以觸摸屏為交互窗口，采用先進的計算機軟件技術，通過文字、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人們，給人們帶來極大的方便和全新的互動體驗。它完全替代了傳統(tǒng)的由投影機、計算機、幕布、音響等組成的交互式電子白板，面向用戶進行指揮預案、技術研討、互動演示、教育培訓等需求推出。紅外觸摸屏的超強畫質(zhì)和簡單的安裝，使得顯示器可以用手指或者任何普通的筆來直接操作屏幕，極大地提高了用戶的使用便利性和互動體驗。高清數(shù)字頭盔是一種虛擬現(xiàn)實顯示設備，利用頭盔顯示器將人的對外界的視覺、聽覺封閉，引導用戶產(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的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。頭盔顯示器具有小巧和封閉性強的特點，在軍事訓練、虛擬駕駛、虛擬城市等項目中具有廣泛的應用。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，使用方式為頭戴式，輔以三個自由度的空間跟蹤定位器可進行虛擬現(xiàn)實輸出效果觀察。觀察者可做空間上的自由移動，如自由行走、旋轉(zhuǎn)等，沉浸感極強。在虛擬現(xiàn)實硬件觀察設備中，頭盔顯示器的沉浸感優(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。頭盔顯示器作為投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的一種補充和輔助，具有廣泛的應用前景。交互式觸摸屏是一款功能卓越的互動顯示設備，采用共同電源和全數(shù)字圖像內(nèi)部鏈接，從而提升了產(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)的波紋和模糊問題。吸入式的藍光DVD光驅(qū)和USB接口被設計在用戶非常便于操作的位置，使用通用的無線遙控器可以方便地遙控LCD/LED屏幕和內(nèi)置電腦主機的開關。如果用戶選配2.4G的無線遙控鍵盤鼠標，那么交互式觸摸屏幾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。交互式觸摸屏內(nèi)置的高性能電腦具備Wi-Fi和有線網(wǎng)絡功能，隨時接入INTERNET，瀏覽網(wǎng)頁，影音下載，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，此時的交互式觸摸屏就是一個標準的影院。交互式觸摸屏的內(nèi)置電腦采用InterCorel引擎，輕松進行課件播放，PPT演示、圖片瀏覽，CAD\CAM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幕，既可以手寫文字輸入，也可以觸摸進行電腦操控，所有的軟件操作都可以在無須外部鍵盤和鼠標的情況下通過觸摸操作完成。交互式觸摸屏綜合設備本身優(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言，每一次都能為使用者呈現(xiàn)出精彩的演示。多點觸摸技術可以實現(xiàn)多種手勢命令，如放大縮小、旋轉(zhuǎn)、拖拽等，特點適合數(shù)字圖片的瀏覽和編輯操作。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域完全體現(xiàn)出來，全面支持多點觸控技術。即插即用，無需安裝驅(qū)動軟件，帶給用戶更多的操作樂趣。以先進的紅外/光學技術為依托，交互式觸摸屏專業(yè)生產(chǎn)大尺寸觸摸屏，最大可以做到業(yè)界最大的82寸液晶觸摸屏，并以屏幕大，亮度高，觸摸準確、快速的特點，使觸摸屏行業(yè)的不可能變?yōu)榱爽F(xiàn)實，為用戶提供了更優(yōu)質(zhì)互動體驗。整機設計，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，與一臺液晶顯示器毫無區(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，也可以采用落地的方式，適合各種商業(yè)場合。CAVE（CaveAutomaticVirtualEnvironment）是一種基于投影技術的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。它由若干個投影面組成，圍繞觀察者展開。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體結(jié)構(gòu)。其中前、左、右3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。如果放置CAVE系統(tǒng)的房間大小有限，可以通過專業(yè)工業(yè)反射鏡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立體眼鏡和一種六個自由度的頭部跟蹤設備，以便將觀察者的視點位置實時反饋到計算機系統(tǒng)，從而體驗身臨其境的感覺。當觀察者在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，觀察者手握一個3D六自由度無線交互控制器，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)將高分辨率的立體投影技術、三維計算機圖形技術、光學跟蹤技術和音響技術等有機地結(jié)合在一起，產(chǎn)生一個完全沉浸式的虛擬環(huán)境?；谶@種完全沉浸式的顯示環(huán)境特性，CAVE為科研機構(gòu)和企業(yè)提供了偉大而創(chuàng)新的思考、科研、設計、實驗和操作訓練方式，擴展了人類的思維。借助通過CAVE系統(tǒng)，用戶能直觀看到他們的創(chuàng)意和研究對象?？梢哉f，CAVE可以應用于任何有沉浸感需求的虛擬仿真應用領域，是一種全新的、高級的科學數(shù)據(jù)可視化交互手段。CAVE典型系統(tǒng)應用領域包括軍事模擬、指揮、虛擬戰(zhàn)場、電子對抗、虛擬樣機、虛擬制造、虛擬設計、虛擬裝配、模擬駕駛、訓練、演示、教學、培訓等、地形地貌、地理信息系統(tǒng)（GIS）、虛擬生物醫(yī)學工程（虛擬手術/醫(yī)學分析；基因/遺傳/分子結(jié)構(gòu)研究）、建筑視景與城市規(guī)劃、地質(zhì)、礦產(chǎn)、能源、地震及消防演練仿真、航空航天、科學可視化等。CAVE設計組成圖包括投影機、高清光學背投屏幕、光學跟蹤系統(tǒng)、高端圖形工作站集群、力反饋系統(tǒng)、音響系統(tǒng)和中控系統(tǒng)。這些組件共同構(gòu)成了一個完整的CAVE系統(tǒng)。裸眼立體顯示器是一種新型的自由立體顯示設備，不需要使用任何助視設備，即可呈現(xiàn)具有完整深度信息的3D圖像。它利用多通道自動立體現(xiàn)實技術提供逼真的視差障礙原理，通過特定的掩模算法將展示影像交叉排列，并通過視差屏障由兩眼捕捉觀察。視差屏障通過光柵陣列準確控制每一個像素透過的光線，只讓右眼或左眼看到，從而實現(xiàn)立體效果。裸眼立體顯示器的獨特視覺效果吸引著人們的目光，使得VR技術在展覽展示行業(yè)得到廣泛應用。裸眼立體顯示器主要分為鏡陣列技術和狹縫光柵技術兩個系列立體顯示器。其中，HDL系列的立體顯示器在顯示亮度上優(yōu)于HDB系列的立體顯示器。HDL系列的立體顯示器具有廣闊的觀賞范圍和豐富的產(chǎn)品規(guī)格，可根據(jù)不同行業(yè)需要制定專業(yè)解決方案。此外，它還具有超強擴展性和完全兼容影視工業(yè)標準的特點。CAVE設計組成圖和裸眼立體顯示器的性能都非常出色，它們能夠為展覽展示行業(yè)提供高質(zhì)量的技術支持和服務。多通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)是一種集成了硬件平臺和專業(yè)顯示設備的綜合型可視化系統(tǒng)工程。該系統(tǒng)包括投影幕布、投影機、高級仿真圖形計算集群以及相關輔助配件等組成。它可以產(chǎn)生高度真實感、立體感和沉浸感的三維圖形顯示，以表現(xiàn)大的三維場景。相比于普通的標準投影系統(tǒng)，多通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)具有更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。該系統(tǒng)可以應用于教學、視頻播放、電影播放等領域。根據(jù)環(huán)幕尺寸的大小，環(huán)幕按照通道和環(huán)形幕半徑的大小來區(qū)分。通常為90、120、135、180、240、270、360度弧度不等，一般分為雙通道、三通道、七通道等。其中，雙通道和三通道是最常用的。雙通道和三通道立體虛擬仿真環(huán)幕投影大屏幕是虛擬三維投影顯示系統(tǒng)中一種沉浸式虛擬仿真顯示環(huán)境。該系統(tǒng)采用邊緣融合技術，將多臺投影打出的圖像形成立體數(shù)字圖像實時輸出并顯示在一個超大幅面的平面