虚拟教育设计方案

1、虚拟教育设设计方案背景：随着信息时时代的发展展，数字化化三维虚拟拟仿真技术术以其画面面逼真精美美、运行高高效便捷、功能丰富富实用、查查询管理信信息直观方方便等特点点逐渐应用用在各个领领域，国内内院校也同同样期望着着在校园建建设成果展展示、学校校品牌推广广、教学辅辅助与校园园资源管理理等方面全全面实现三三维数字化化。三维虚虚拟校园平平台系统正正是顺应这这种需求而而产生，在在国内迅速速普及。 三三维虚拟校校园平台是是指利用计计算机虚拟拟现实技术术、网络技技术、网络络三维技术术、数据库库技术等对对学校的建建筑三维数数据、建筑筑室内外结结构、建筑筑相关属性性信息、教教学设施相相关信息和和教学资源源信息

2、进行行处理，建建立基于互互联网浏览览器展示的的可交互的的三维虚拟拟校园应用用平台，并并在此基础础上实现学学校教学管管理所需的的各种功能能。 三三维虚拟校校园可以实实现三维虚虚拟校园展展示、学校校建设成果果宣传、楼楼宇教室查查询、自主主校园漫游游、人机交交互体验、网络互动动交流、仿仿真课堂体体验、院校校设施设备备管理等功功能，最重重要的是其其可以直接接在互联网网网页浏览览器中直接接登录使用用，使用户户能够不受受时间和空空间的限制制，直接在在线浏览和和使用虚拟拟校园提供供的各种应应用。 目目前国内越越来越多的的院校已经经逐步建设设了三维虚虚拟校园平平台系统，比比如北京大大学、清华华大学、浙浙江大学

3、、北京师范范大学、北北京外国语语大学、上上海同济大大学等著名名高校，众众多高职、中职、中中小学院校校也正在陆陆续开展网网上三维虚虚拟校园建建设。 随着网络时时代的来临临，网络教教育迅猛发发展，尤其其是宽带技技术和校园园网大规模模应用的今今天。国内内一些高校校已经开始始逐步推广广、使用虚虚拟校园教教学模式。虚拟现实实技术具有有广泛的作作用和影响响,亲身去去经历、亲亲身去感受受比空洞抽抽象的说教教更具说服服力。主动动地去交互互，与被动动的观看，有有质的差别别，尤其在在虚拟教学学、虚拟实实验、虚拟拟仿真校园园、科技研研究等方面面的应用更更为广泛性性。虚拟教学系系统分为原原理教学和和动态教学学.原理教

4、教学主要指指的是传统统的课件制制作,把课课件中的图图片做成动动态三维的的形式,改改变教育模模式,不用用再通过乏乏味的幻灯灯片技术教教学,将教教学步骤完完美的融合合到教学中中,让学生生不在死守守在书本上上面,却又又心不在焉焉的想着自自己的事情情,不同于于传统的教教育模式,所有的教教育步骤一一气呵成,使学生学学习兴趣浓浓厚,教学学质量显著著提升.动动态教学就就是把物理理化学实验验中一些大大型不易操操作的实验验或一些因因含有有毒毒气体学生生不能进行行操作的实实验,通过过虚拟现实实技术,学学生可以在在网上进行行操作,丝丝毫没有束束缚之感,让学生有有一种身临临其境的感感觉.成功功案例有 HYPERLIN

5、K %E8%99%9A%E6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E6%8A%80%E6%9C%AF&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 虚拟现实技技术划分四四类：1、桌面 HYPERLINK t _blank 虚虚拟现实桌桌面 HYPERLINK t _blank 虚拟现现实利用 HYPERLINK ldp01350_v6v6zkg6 个人计计算机和低低级工作站站进行仿真真，将计算算机的屏幕幕作为用户户观察虚拟拟境界的一一个窗口。通过各种种 HYPERLINK t _blank 输入设备备实现与 HYPERLINK 8%99%9A%E

6、6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 虚拟拟现实世界界的充分交交互，这些些外部设备备包括鼠标标，追踪球球， HYPERLINK t _blank 力矩球等。它要求参参与者使用用 HYPERLINK t _blank 输入设备备，通过计计算机屏幕幕观察3660度范围围内的虚拟拟境界，并并操纵其中中的物体，但但这时参与与者缺少完完全的沉浸浸，因为它它仍然会受受到周围现现实环境的的干扰。桌桌面虚拟现现实最大特特点是缺乏乏真实的现现实体验，但但是成本也也相对较低低，因而，应应用比较广广泛。常见见桌面 HYP

7、ERLINK /s?wd=%E8%99%9A%E6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E6%8A%80%E6%9C%AF&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 虚拟拟现实技术术有：基于于静态图像像的虚拟现现实QuiickTiime VVR、虚拟拟现实造型型语言VRRML、桌桌面三维虚虚拟现实、MUD等等。 2、沉浸的虚虚拟现实 高级 HYPERLINK B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E7%B3%BB%E7%BB%9F&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 虚拟现现实系统提提供完

8、全沉沉浸的体验验，使用户户有一种置置身于虚拟拟境界之中中的感觉。它利用头头盔式显示示器（见图图）或其它它设备，把把参与者的的视觉、听听觉和其它它感觉封闭闭起来，并并提供一个个新的、虚虚拟的感觉觉空间，并并利用位置置 HYPERLINK A8&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 跟踪器、数数据手套（见见图）、其其它手控 HYPERLINK t _blank 输输入设备、声音等使使得参与者者产生一种种 HYPERLINK om/s?wd=%E8%BA%AB%E4%B8%B4%E5%85%B6%E5%A2%83&hl_tag=textlink&tn=SE

9、_hldp01350_v6v6zkg6 身临其境境、全心投投入和沉浸浸其中的感感觉。常见见的 HYPERLINK t _blank 沉浸式式系统有：基于头盔盔式显示器器的系统、投影式 HYPERLINK t _blank 虚虚拟现实系系统、远程程存在系统统。 3、 HYPERLINK hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 增强现实实性的虚拟拟现实 HYPERLINK t _blank 增增强现实性性的虚拟现现实不仅是是利用 HYPERLINK 8%99%9A%E6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E6%8A%80%E6%9C%AF&h

10、l_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 虚拟拟现实技术术来模拟 HYPERLINK t _blank 现实实世界、仿仿真 HYPERLINK t _blank 现实世世界，而且且要利用它它来增强参参与者对真真实环境的的感受，也也就是 HYPERLINK =SE_hldp01350_v6v6zkg6 增强强现实中无无法感知或或不方便的的感受。典典型的实例例是战机飞飞行员的平平视显示器器，它可以以将仪表读读数和武器器瞄准数据据投射到安安装在飞行行员面前的的穿透式屏屏幕上，它它可以使飞飞行员不必必低头读座座舱中仪表表的数据，从从而可集中中精力盯着着敌人的飞飞机

11、或导航航偏差。 4、 HYPERLINK zkg6 分布式式虚拟现实实 如果多多个用户通通过计算机机网络连接接在一起，同同时参加一一个 HYPERLINK t _blank 虚拟空空间，共同同体验虚拟拟经历，那那虚拟现实实则提升到到了一个更更高的境界界，这就是是 HYPERLINK ?wd=%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 分布式 HYPERLINK t _blank 虚拟拟现实系统统。在 HYPERLINK t _blank 分布式式虚拟现实实系统中，多多个用户可可通过网络络对同一 HYP

12、ERLINK t _blank 虚虚拟世界进进行观察和和操作，以以达到 HYPERLINK t _blank 协同同工作的目目的。目前前最典型的的分布式虚虚拟现实系系统是SIIMNETT，SIMMNET由由坦克 HYPERLINK %9F%E5%99%A8&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 仿真真器通过网网络连接而而成，用于于部队的联联合训练。通过SIIMNETT，位于德德国的 HYPERLINK t _blank 仿真真器可以和和位于美国国的 HYPERLINK http:/ 仿真器器一样运行行在同一个个 HYPERLINK t _blank

13、虚拟世界界，参与同同一场作战战演习。硬件：位置跟踪器器 三三维空间跟跟踪定位器器是作用于于空间跟踪踪与定位的的装置，一一般与其他他VR设备备结合使用用，如：数数据头盔、立体眼镜镜、数据手手套等，使使参与者在在空间上能能够自由移移动、旋转转，不局限限于固定的的空间位置置。操作更更加灵活、自如、随随意。产品品有六个自自由度和三三个自由度度之分。 当当接收传感感器在空间间移动时，能能够精确地地计算出其其位置和方方位。该设设备 消除除了延迟带带来的问题题，因为它它提供了动动态的、实实时的六自自由度的测测量位置(X, YY, 和 Z 笛卡卡尔坐标) 和方位位（俯仰角角、偏行角角、滚动角角），无论论在虚拟

14、现现实应用领领域，还是是在控制模模拟器的投投影机运动动时，还是是在生物医医学的研究究中，它是是测量运动动范围和肢肢体旋转的的理想选择择。它是快快速、精确确、而且容容易使用。 位位置跟踪器器有磁场式式。超声波波式、红外外线式及发发光二极管管式等，但但使用较多多的是磁场场式及超声声波式。 六六自由度运运动跟踪系系统，目前前运用最广广泛的是美美国Pollhemuus 公司司的 FAASTRAAK位置运运动跟踪系系统，LIIBERTTY位置运运动跟踪系系统，PAATRIOOT位置运运动跟踪系系统，以及及最新开发发的G4无无线位置运运动跟踪系系统。数据手套 数数据手套是是一种多模模式的虚拟拟现实硬件件，

15、通过软软件编程，可可进行虚拟拟场景中物物体的抓取取、移动、旋转等动动作，也可可以利用它它的多模式式性，用作作一种控制制场景漫游游的工具。数据手套套的出现，为为虚拟现实实系统提供供了一种全全新的交互互手段，目目前的产品品已经能够够检测手指指的弯曲，并并利用磁定定位传感器器来精确地地定位出手手在三维空空间中的位位置。这种种结合手指指弯曲度测测试和空间间定位测试试的数据手手套被称为为真实手手套，可可以为用户户提供一种种非常真实实自然的三三维交互手手段。 数数据手套使使用简单，操操作舒适，驱驱动范围广广，高数据据质量使得得它成为虚虚拟仿真用用户的理想想工具。适适用于机器器人系统、操作外科科手术、虚虚拟

16、装配训训练、手语语识别系统统、教育娱娱乐、机器器人技术、动作捕捉捉、虚拟现现实、创新新游戏、复复原、以及及对残障人人士的辅助助等技术领领域。例如：美国国宇航局的的Amess实验室将将数据手套套工程化，使使其成为可可用性较高高的产品，在在约翰逊空空间中心完完成空间站站操纵的实实时仿真。又如美国国Boeiing公司司制造了一一架虚拟飞飞机，运用用数据手套套进行控制制，从而观观察设计结结果，考察察性能指标标。再如NNEC公司司开发的虚虚拟现实系系统，操作作者通过使使用数据手手套可以处处理三维CCAD中的的形体模型型。国内的的研究也取取得了一批批成果等等等。高清数字头头盔 头头盔式显示示器是最早早的虚

17、拟现现实显示器器，利用头头盔显示器器将人的对对外界的视视觉、听觉觉封闭，引引导用户产产生一种身身在虚拟环环境中的感感觉。其显显示原理是是左右眼屏屏幕分别显显示左右眼眼的图像，人人眼获取这这种带有差差异的信息息后在脑海海中产生立立体感。头头盔显示器器作为虚拟拟现实的显显示设备，具具有小巧和和封闭性强强的特点，在在军事训练练，虚拟驾驾驶，虚拟拟城市等项项目中具有有广泛的应应用。 头头盔显示器器可单独与与主机相连连以接受来来自主机的的3DVRR图形图像像信号。使使用方式为为头戴式，辅辅以三个自自由度的空空间跟踪定定位器可进进行虚拟现现实输出效效果观察，同同时观察者者可做空间间上的自由由移动，如如；自

18、由行行走、旋转转等，沉浸浸感极强，在在虚拟现实实硬件观察察设备中，头头盔显示器器的沉浸感感优于显示示器的虚拟拟现实观察察效果，逊逊于虚拟三三维投影显显示和观察察效果，在在投影式虚虚拟现实系系统中，头头盔显示器器作为系统统功能和设设备的一种种补充和辅辅助。交互式触屏屏系统 交交互式触摸摸屏又称之之为触摸一一体机，是是最简单、方便、自自然的一种种人机交互互方式，它它赋予了多多媒体以崭崭新的面貌貌，是极富富吸引力的的全新多媒媒体交互设设备。它以以触摸屏为为交互窗口口，通过采采用先进的的计算机软软件技术，运运用文字、图像、音音乐、解说说、动画、录像等多多种形式，直直观、形象象地把各种种信息介绍绍给人们

19、，给给人们带来来极大的方方便，也给给人们带来来了全新的的互动体验验。 面面向用户进进行指挥预预案、技术术研讨、互互动演示、教育培训训等需求推推出的交互互式触摸屏屏，完全替替代传统的的由投影机机、计算机机、幕布、音响等组组成的交互互式电子白白板。和其其他类似产产品不同的的是，红外外技术能够够提供超强强的画质。在简单的的安装后，显显示器可以以用手指或或者任何普普通的笔来来直接操作作屏幕。红红外触摸屏屏的无漂移移，防刮擦擦，防水，防防尘，防眩眩光等特点点使得成为为互动演示示、电脑白白板、指挥挥中心、公公共场所一一体机、信信息查询和和所有互动动应用的理理想选择。-交互式触摸屏一个高度集成的互动显示设备

20、 交互式触摸屏的外形极其简洁，LCD/LED屏幕内置具备全高清蓝光DVD播放器、蓝牙、Wi-Fi功能的内置电脑主机，使触摸屏成为天然的高清影院和高清电脑显示器，采用共同电源和全数字图像内部链接，因而极大地提升了产品的整体感并彻底解决了以往和外部电脑连接时图像可能出现的波纹和模糊问题；吸入式的蓝光DVD光驱和USB接口被设计在用户非常便于操作的位置，使用通用的无线遥控器可以方便地遥控LCD/LED屏幕和内置电脑主机的开关；如果用户选配2.4G的无线遥控键盘鼠标，那么交互式触摸屏几乎成为您的笔记本电脑，为您带来更加畅快和便捷的操作感受。交互式触摸屏是一个功能卓越的互动显示设备 交互式触摸屏内置的高

21、性能电脑具备Wi-Fi和有线网络功能，随时接入INTERNET，浏览网页，影音下载，游戏互动；内置的高性能电脑配备了高清蓝光DVD，能够直接播放全高清的蓝光DVD影片，此时的交互式触摸屏就是一个标准的影院；交互式触摸屏的内置电脑采用Inter Corel引擎，轻松进行课件播放，PPT演示、图片浏览，CADCAM等等；交互式触摸屏更是一个具有全屏触摸手写功能的显示屏幕，既可以手写文字输入，也可以触摸进行电脑操控，所有的软件操作都可以在无须外部键盘和鼠标的情况下通过触摸操作完成。交互式触摸屏是一个能为您带来精彩表现的互动显示设备 交互式触摸屏 综合设备本身优异的显示、触摸性能，配套的书写、触控软件

22、和演示人员的肢体语言，每一次都能为使用者呈现出精彩的演示。多点触摸技术 多点触摸技术，可以实现多种手势命令，如放大缩小、旋转、拖拽等，特点适合数字图片的浏览和编辑操作。同时与微软公司Windows 7/8等 操作系统完全兼容，这方面在点控科技触控领域完全体现出来，全面支持多点触控技术。即插即用，无需安装驱动软件，带给用户更多的操作乐趣。大尺寸触摸技术 以先进的红外/光学技术为依托，专业生产大尺寸触摸屏，最大可以做到业界最大的82寸液晶触摸屏，并以屏幕大，亮度高，触摸准确、快速的特点，使触摸屏行业的不可能变为了现实，为用户提供了更优质互动体验。内置传感器，一体化操作 整机设计，把传感器内置到液晶

23、显示器内部，实现了触摸、显示的一体化。从外观上观看，与一台液晶显示器毫无区别。采用专业液晶屏，可以横放，也可以竖放。既可以摆放在桌面，也可以采用落地的方式，适合各种商业场合。CAVEE全沉浸式式体验系统统 CCAVE(Cavee Auttomattic VVirtuual EEnvirronmeent)是是一种基于于投影技术术的虚拟现现实系统，它它由围绕观观察者的若若干个投影影面组成。一般的CCAVE系系统有4个个或5个投投影面，这这些投影面面组成一个个立方体结结构，其中中前、左、右3个面面均采用背背投方式，顶顶面和地面面根据实际际情况采用用正投或背背投方式。若放置CCAVE系系统的房间间大小

24、有限限，可通过过专业工业业反射镜把把投影图象象反射到屏屏幕上以节节省空间。观察者戴戴上电子快快门式立体体眼镜和一一种六个自自由度的头头部跟踪设设备，以便便将观察者者的视点位位置实时反反馈到计算算机系统和和体验身临临其境的感感觉。当观观察者在CCAVE中中走动时，系系统自动计计算每个投投影面正确确的立体透透视图象。同时，观观察者手握握一个3DD六自由度度无线交互互控制器，对对虚拟环境境中的物体体进行控制制并与之进进行交互。 CCAVE虚虚拟现实系系统，把高高分辨率的的立体投影影技术、三三维计算机机图形技术术、光学跟跟踪技术和和音响技术术等有机地地结合在一一起，产生生一个完全全沉浸式的的虚拟环境境

25、。基于这这种完全沉沉浸式的显显示环境特特性，CAAVE为科科研机构和和企业提供供了伟大而而创新的思思考、科研研、设计、实验和操操作训练方方式，扩展展了人类的的思维。借借助通过CCAVE系系统，用户户能直观看看到他们的的创意和研研究对象。可以说，CCAVE可可以应用于于任何有沉沉浸感需求求的虚拟仿仿真应用领领域，是一一种全新的的、高级的的科学数据据可视化交交互手段。-2、CAVVE典型系系统应用领领域：1、军事模模拟、指挥挥、虚拟战战场、电子子对抗2、虚拟样样机、虚拟拟制造、虚虚拟设计、虚拟装配配3、模拟驾驾驶、训练练、演示、教学、培培训等4、地形地地貌、地理理信息系统统（GISS）5、虚拟生生

26、物医学工工程（虚拟拟手术/医医学分析；基因/遗遗传/分子子结构研究究）6、建筑视视景与城市市规划7、地质、矿产、能能源8、地震及及消防演练练仿真9、航空航航天、科学学可视化-3、CAVVE设计组组成图： CCave由由投影机、高清光学学背投屏幕幕、光学跟跟踪系统、高端图形形工作站集集群、力反反馈系统、音响系统统、中控系系统组成。裸眼立体显显示系统裸眼立体显显示器是建建立在人眼眼立体视觉觉机制上的的新一代自自由立体显显示设备。它不需要要借助任何何助视设备备（如3DD眼睛、头头盔等）即即可获得具具有完整深深度信息的的图像。自自由立体显显示设备能能够出色的的利用多通通道自动立立体现实技技术提供逼逼真

27、的3DD图像。它它根据视差差障碍原理理，利用特特定的掩模模算法，将将展示影像像交叉排列列，通过特特定的视差差屏障后由由两眼捕捉捉观察。视视差屏障通通过光栅阵阵列（利用用摩尔干涉涉条纹判别别法精确安安装在显示示器液晶面面板上）准准确控制每每一个像素素透过的光光线，只让让右眼或左左眼看到，由由于右眼和和左眼观看看液晶面板板的角度不不同，利用用这一角度度差遮住光光线就可将将图像分配配给右眼或或者左眼，经经过大脑将将这两幅由由差别的图图像合成为为一副具有有空间深度度和维度信信息的图像像，从而使使您不需要要任何助视视设备（如如戴上3DD眼睛）即即可看到33D图像。极大的促促进了立体体影像技术术和VR技技

28、术在展览览展示行业业的应用。独特的立立体视觉效效果会吸引引所有过往往人流的目目光，VRR技术所独独有的自由由的操作风风格以及完完善的信息息查询系统统会自动将将您的产品品、理念、创意完整整的展现在在客户面前前裸眼立体显显示器根据据不同的光光学原理和和结构原理理，主要分分为HDBB（狭缝光光栅技术）和和HDL（透透镜阵列技技术）两个个系列立体体显示器。实际应用用中，HDDL系列的的立体显示示器在显示示亮度上，大大大优于HHDB系列列的立体显显示器。-裸眼3D显显示器性能能：系统共分七七个子产品品：1.立体效效果逼真，色色彩鲜艳，视视觉冲击力力强大；2.观赏范范围广，可可在水平1140度视视角范围内

29、内自由观看看；3.产品规规格丰富， 32寸42寸46寸50寸555寸60寸等等；4.核心设设备：立体体成像、视视差障壁技技术、柱状状透镜技术术、指向光光源；4.具有超超强扩展性性，可根据据不同行业业需要制定定专业解决决方案；5.完全兼兼容影视工工业标准，22D/3DD影视信号号可自动切切换；6.2D效效果追求高高清画质，33D效果侧侧重于真实实感与沉浸浸感，适合合于长时间间观看与使使用。-品名 3D裸眼立体显示器 面板类型 TFTLCD 尺寸 46 可视面积 1018.08*572.67mm 最大分辨率 1920 x1080 显示颜色 16.7M 亮度（原屏） 700cd/m 对比度（原屏）

30、4000:1 响应时间 8ms 可视视角（原屏） 左右：178；上下178 是否内置电脑主机 是 是否预装系统 否 内置喇叭 10Wx2 安装方式 台式或壁挂可选 电源 AC100/240V50/60Hz 功率消耗 250W(最大) 待机功耗 5W 3D最佳观看距离 3.44.5米 外观尺寸（不含底座） 1118.3x661.5x162.4mm 重量（不含底座） 43kg -裸眼显示器器应用领域域：广告及景景观展示，如如产品宣传传、会议室室/接待厅厅演示等。利用出色色的立体显显示技术，可可将需要展展示的内容容真实、直直观、清晰晰、自由地地展现在观观众面前，逼逼真的立体体效果可以以大大加深深观众对展展示内容的的印象。娱乐行业业。自由立立体显示器器使得不带带立体眼镜镜进行立体体游戏、观观赏立体影影片及动画画成为可能能，为消费费者带来完完美的视觉觉享受。科学研究究领域。我我们的产品品为各学科科