VR實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)方案

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)方案二〇一九年三月目錄一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室概述2...................................................................................................................................................................................(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室原理2..........................................................................................................................................................................(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的使用3....................................................................................................................................................................二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的組成部分4.................................................................................................................................................................三、虛擬現(xiàn)實(shí)的意義4..........................................................................................................................................................................................................(一)教育意義4....................................................................................................................................................................................................................(二)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)意義6........................................................................................................................................................................................................四、建設(shè)內(nèi)容6............................................................................................................................................................................................................................(一)VR實(shí)訓(xùn)室的組成部分7...................................................................................................................................................................................1、VR軟件應(yīng)用系統(tǒng)7、沉浸式虛擬三維顯示系統(tǒng)27、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)37(二)VR實(shí)訓(xùn)室建設(shè)13.................................................................................................................................................................................................1一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室概述(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室原理虛擬現(xiàn)實(shí)（VR-VirtualReality）,也稱虛擬實(shí)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過(guò)使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征是：操作者能夠真正進(jìn)入一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的交互式三維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，與之產(chǎn)生互動(dòng)，進(jìn)行交流。通過(guò)參與者與虛擬仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對(duì)所接觸事物的感知和認(rèn)知能力，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊(yùn)涵的各種空間信息和邏輯信息。沉浸/臨場(chǎng)感和實(shí)時(shí)交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)質(zhì)性特征，對(duì)時(shí)空環(huán)境的現(xiàn)實(shí)構(gòu)想（即啟發(fā)思維，獲取信息的過(guò)程）是虛擬現(xiàn)實(shí)的最終目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的先進(jìn)特性使得該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)的模擬仿真研究中，并切實(shí)有效地指導(dǎo)了生產(chǎn)實(shí)踐。自從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來(lái)，它已經(jīng)在城市建設(shè)規(guī)劃、軍事模擬、先進(jìn)制造、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物等領(lǐng)域中發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)效益。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來(lái)就會(huì)像2當(dāng)年的計(jì)算機(jī)一樣應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域，它與網(wǎng)世紀(jì)最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。21絡(luò)、多媒體將并稱為隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟，人們開始認(rèn)識(shí)到虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，它除了可以輔助高校的科研工作，在實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)教學(xué)方面也具有利用率高，易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的許多重點(diǎn)高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)的需求建立了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的使用)(二利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以數(shù)字化信息為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)校的教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)等所有信息資源進(jìn)行全面的數(shù)字化，最終實(shí)現(xiàn)教育的信息化，提高學(xué)校的辦學(xué)水平和管理水平。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室主要從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、可視化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖形系統(tǒng)工具、圖像信息處理、分布式系統(tǒng)和人工智能等領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)。建設(shè)教學(xué)、科研、技術(shù)人員結(jié)構(gòu)合理的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，形成一支教育理念先進(jìn)，學(xué)術(shù)水平高，教學(xué)科研能力強(qiáng)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，勇于創(chuàng)新的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理隊(duì)伍。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的共享資源、產(chǎn)物。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)工作堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃、3提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想，突出重點(diǎn)、以全面提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，分年度建設(shè)一批具有示范、引領(lǐng)作用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，持續(xù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)，推動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新。二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的組成部分、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)（包括軟件開發(fā)平臺(tái)和硬件1研發(fā)平臺(tái)）、高性能圖像生成及處理系統(tǒng)（高性能數(shù)字圖像即時(shí)2演算系統(tǒng)）、沉浸式沉虛擬三維顯示系統(tǒng)（頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示3器）、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)4（數(shù)據(jù)手套、體感座椅、交互控制器等）、數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)（投影、電子白板等）5三、虛擬現(xiàn)實(shí)的意義利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以數(shù)字化信息為基礎(chǔ)，對(duì)部隊(duì)的教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)等所有信息資源進(jìn)行全面的數(shù)字化，最終實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練的信息化，提高部隊(duì)的訓(xùn)練水平和管理水平。教育意義)一(4虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，是信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)工作堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想，以全面提創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，建設(shè)一批具有示范、引領(lǐng)作用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，持續(xù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)，推動(dòng)教學(xué)改革與創(chuàng)新。在傳統(tǒng)教學(xué)中，長(zhǎng)期以來(lái)人們不得不用抽象的概念表示非常豐富的內(nèi)容，如用平面圖、剖面圖、立面圖等平面圖形成一些規(guī)定的符號(hào)來(lái)表示三維的立體建筑，用比較抽象的圖形和精練的語(yǔ)言來(lái)描述復(fù)雜的場(chǎng)景，以傳遞大量的信息。但這一種信息處理與傳遞方式受到信息接受者所從事的職業(yè)、知識(shí)結(jié)構(gòu)及理解能力的影響，交流起來(lái)非常困難。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為我們克服這一困難提供了極其有效的手段。用虛擬現(xiàn)實(shí)既能表示真實(shí)的世界，也可以表示虛擬的世界。表示真實(shí)世界時(shí)，可以突破物理空間和時(shí)間的約束，做到能“超越現(xiàn)實(shí)”；在表示虛擬世界時(shí)，又能使其中的虛擬物體表示出三維逼真感，以達(dá)到身臨其境的感受，最后形成一種“人能沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互作用的三維信息空間”。VR技術(shù)為用戶提供了一種新型的人機(jī)接口，它利用計(jì)算機(jī)生成交互式三維環(huán)境，不僅使參與者能夠感受到景物或模型的逼真存在，并且對(duì)參與者的運(yùn)動(dòng)和操作做出5實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。引入VR實(shí)訓(xùn)室建設(shè)，將其沉浸性、交互性、自主性、多感知性等特性融入教學(xué)過(guò)程中，以實(shí)訓(xùn)室為依托，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的手段實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式創(chuàng)新、教學(xué)方法創(chuàng)新、教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際同步。(二)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)意義VR實(shí)訓(xùn)室建設(shè)將極大程度上解決實(shí)訓(xùn)、課堂教學(xué)以實(shí)際相互銜接，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)職業(yè)技能的融合。同時(shí)一體化的思路引入，將使得教學(xué)的深度、系統(tǒng)化更強(qiáng)，培養(yǎng)職業(yè)管理型人才及綜合素質(zhì)較高的專業(yè)技術(shù)人才的目標(biāo)將更加有利。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)任務(wù)是實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能。在涉及高?；驑O端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時(shí)，提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)應(yīng)充分體現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的原則。四、建設(shè)內(nèi)容6實(shí)訓(xùn)室的組成部分)VR(一軟件應(yīng)用系統(tǒng)1、VR定制開發(fā)型、沉浸式虛擬三維顯示系統(tǒng)2在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常有多種顯示系統(tǒng)或設(shè)備，比如：大屏幕監(jiān)視器、頭盔顯示器、立體顯示器和虛擬三維投影顯示系統(tǒng)，而頭盔顯示器則是目前應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)，因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)要求應(yīng)用系統(tǒng)具備沉浸性，而在這些所有的顯示系統(tǒng)或設(shè)備中，頭盔顯示器是最能滿足這項(xiàng)功能要求的系統(tǒng)，因此，該種系統(tǒng)也最受廣大專業(yè)仿真用戶的歡迎。頭盔顯示器是目前國(guó)際上普遍采用的虛擬現(xiàn)實(shí)和視景仿真實(shí)現(xiàn)手段和方式，也是一種最典型、最實(shí)用、最高級(jí)別的投入型虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)。這些高度逼真三維顯示系統(tǒng)的高度臨場(chǎng)感和高度參與性最終使參與者真正實(shí)現(xiàn)與虛擬空間的信息交流與現(xiàn)實(shí)構(gòu)想。、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)3多自由度實(shí)時(shí)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特征和要7求之一，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的精髓，離開實(shí)時(shí)交互，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用將失去其存在的價(jià)值和意義，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維動(dòng)畫和多媒體應(yīng)用的最根本的區(qū)別。在虛擬現(xiàn)實(shí)交互應(yīng)用中通常會(huì)借助于一些面向特定應(yīng)用的特殊虛擬外設(shè)，它們自由度虛擬交互系統(tǒng)，比如：力或觸覺(jué)反饋系統(tǒng)、6主要是數(shù)據(jù)手柄、位置跟蹤器或交互控制器等等。ＶＲ技術(shù)的核心是通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種如同“身臨其境”的具有動(dòng)態(tài)、聲像功能的三維空間環(huán)境，而且使操作者能夠進(jìn)入該環(huán)境，直接觀測(cè)和參與該環(huán)境中事物的變化與相互作用。因此，將ＶＲ技術(shù)應(yīng)用于建筑工程仿真研究，不但可以使得該領(lǐng)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)仿真方法得到完善與發(fā)展，而且也將大大提高設(shè)計(jì)與施工的逼真性、實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。8設(shè)備名設(shè)備參數(shù)配置價(jià)格參考圖片用途稱主要用I78700cpu于展示顯卡Gtx2080相關(guān)9000電腦VR產(chǎn)元內(nèi)存DDR432G品的運(yùn)2k顯示器顯示屏行環(huán)境。9硬盤SSD500g1、配有激光定位傳感器；、產(chǎn)品類型頭戴式顯示設(shè)備；2主要用像素，3、分辨率單眼：1200*1080；刷新率：90fps于相關(guān)HTC18000、其他性能位置追蹤的游戲控制4VR產(chǎn)VIVE虛器，Steambox主機(jī)，內(nèi)置陀螺儀、元擬頭盔品的展加速度計(jì)和激光定位傳感器，追蹤VivePhone精度度供一個(gè)新的0.1示；的功能，可以接聽回?fù)茈奡ervices話、傳訊息與看行事歷的功能；105、其他參數(shù)追蹤位置：4.5*4.5m；6、體感控制器x2；7、基站x