VR虚拟现实虚拟教育设计方案

虚拟教育设计方案

背景:

伴随信息时代日勺发展，数字化三维虚拟仿真技术以其画面逼真精美、运行高效便捷、功能丰富实

用、查询管理信息直观以便等特点逐渐应用在各个领域，国内院校也同样期望着在校园建设成果

展示、学校品牌推广、教学辅助与校园资源管理等方面全面实现三维数字化。三维虚拟校园平台

系统正是顺应这种需求而产生，在国内迅速普及。

三维虚拟校园平台是指运用计算机虚拟现实技术、网络技术、网络三维技术、数据库技术

等对学校的建筑三维数据、建筑室内外构造、建筑有关属性信息、教学设施有关信息和教学资源

信息进行处理，建立基于互联网浏览器展示KJ可交互的三维虚拟校园应用平台，并在此基础上实

现学校教学管理所需的多种功能，

三维虚拟校园可以实现三维虚拟校园展示、学校建设成果宣传、楼宇教室查询、自主校园

漫游、人机交互体验、网络互动交流、仿真课堂体验、院校设施设备管理等功能，最重要日勺是其

可以直接在互联网网页浏览器中直接登录使用，使顾客可以不受时间和空间的限制，直接在线浏

览和使用虚拟校园提供的多种应用。

目前国内越来越多的院校已经逐渐建设了三维虚拟校园平台系统，例如北京大学、清华大

学、浙江大学、北京师范大学、北京外国语大学、上海同济大学等著名高校，众多高职、中职、

中小学院校也正在陆续开展网上三维虚拟校园建设。

伴随网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是宽带技术和校园网大规模应用的今天。国内某些高校已经开始

逐渐推广、使用虚拟校园教学模式。虚拟现实技术具有广泛的作用和影响，亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象

H勺说教更具说服力。积极地去交互，与被动H勺观看，有质的差异，尤其在虚拟教学、虚拟试验、虚拟仿真校园、

科技研究等方面日勺应用更为广泛性。

虚拟教学系统分为原理教学和动态教学.原理教学重要指的是老式的课件制作,把课件中的图片做成动态三维的I

形式,变化教育模式,不用再通过乏味的幻灯片技术教学，将教学环节完美的融合到教学中，让学生不在死守在书

本上面,却又心不在焉日勺想着自己的事情,不一样于老式的教育模式,所有的教育环节一气呵成，使学生学习爱好

浓厚,教学质量明显提高.动态教学就是把物理化学试验中某些大型不易操作欧I试验或某些因具有有毒气体学生

不能进行操作的试验,通过虚拟现实技术，学生可以在网上进行操作，丝亳没有束缚之感,让学生有一种身临其境

H勺感觉.成功案例有

虚拟现实技术划分四类：

1、桌面虚拟现实

桌面虚拟现实运用个人计算机和低级二作站进行仿真，将计算机的屏幕作为顾客观测虚拟境界日勺一种窗口。通过

多种输入设备实现与虚拟现实世界的充足交互，这些外部设备包括鼠标，追踪球，力矩球等。它规定参与者使用

输入设备，通过计算机屏幕观测360度范围内的虚拟境界，并操纵其中日勺物体，但这时参与者缺乏完全的沉浸，

由于它仍然会受到周围现实环境口勺干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验，K过成本也相对较低，

因而，应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像日勺虚拟现实QuickTimeVR、虚拟现实造型语言

VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。

2、沉浸的虚拟现实

高级虚拟现实系统提供完全沉浸日勺体验，使顾客有一种置身于虚斗境界之中日勺感觉。它运用头盔式显示屏（见图）

或其他设备，把参与者的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，并提供一种新H勺、虚拟的感觉空间，并运用位置跟踪

器、数据手套（见图）、其他手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。

常见日勺沉浸式系统有：基于头盔式显示屏日勺系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。

3、增强现实性的虚拟现实

增强现实性口勺虚拟现实不仅是运用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，并且要运用它来增强参与者对

真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知或不以便日勺感受。经典的实例是战机飞行员的平视显示屏，它可以

将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前口勺穿透式屏幕上，它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的

数据，从而可集中精力盯着敌人日勺飞机或导航偏差。

4、分布式虚拟现实

跟踪系统，LIBERTY位置运动跟踪系统，PATRIOT位置运动跟踪系统，以及最新开发的G4无线

位置运动跟踪系统。

数据手套

数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移

动、旋转等动作，也可以运用它的多模式性，用作一种控制场景漫游W、J工具。数据手套的出现,

为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前H勺产品已经可以检测手指的弯曲，并运用磁

定位传感器来精确地定位出手在三维空间中日勺位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试

的数据手套被称为“真实手套”，可认为顾客提供一种非常真实自然的三维交互手段。

数据手套使用简朴，操作舒适，驱动范围广，高数据质量使得它成为虚拟仿真顾客W、J理想工

具。合用于机器人系统、操作外科手术、虚拟装配训练、手语识别系统、教育娱乐、机器人技

术、动作捕捉、虚拟现实、创新游戏、复原、以及对残障人士日勺辅助等技术领域。

例如：美国宇航局的Ames试验室将数据手套工程化，使其成为可用性较高日勺产品，在约翰逊

空间中心完毕空间站操纵日勺实时仿真。又如美国Boeing企业制造了一架虚拟飞机，运用数据手

套进行控制，从而观测设计成果，考察性能指标。再如NEC企业开发日勺虚拟现实系统，操作者

通过使用数据手套可以处理三维CAD中口勺形体模型。国内的研究也获得了一批成果等等。

高清数字头盔

头盔式显示屏是最早的虚拟现实显示屏，运用头盔显示屏将人的I对外界的视觉、听觉封闭,

引导顾客产生一种身在虚拟环境中的感觉。其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，

人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。头盔显示屏作为虚拟现实的显示设备，

具有小巧和封闭性强的特点，在军事训练，虚拟驾驶，虚拟都市等项目中具有广泛的应用。

头盔显示屏可单独与主机相连以接受来自主机W、J3DVR图形图像信号。使用方式为头戴式，

辅以三个自由度H勺空间跟踪定位器可进行虚拟现实输出效果观测，同步观测者可做空间上的自

由移动，如；自由行走、旋转等，沉浸感极强，在虚拟现实硬件观测设备中，头盔显示屏口勺沉

浸感优于显示屏的虚拟现实观测效果，逊于虚拟三维投影显示和观测效果，在投影式虚拟现实

系统中，头盔显示屏作为系统功能和设备口勺一种补充和辅助。

交互式触屏系统

交互式触摸屏又称之为触摸一体机，是最简朴、以便、自然日勺一种人机交互方式，它赋予

了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。它以触摸屏为交互窗口，通过采

用先进的计算机软件技术，运用文字、图像、音乐、讲解、动画、录像等多种形式，直观、形象

地把多种信息简介给人们，给人们带来极大的以便，也给人们带来了全新的互动体验。

面向顾客进行指挥预案、技术研讨、互动演示、教育培训等需求推出的交互式触摸屏，完

全替代老式的由投影机、计算机、幕布、音响等构成的交互式电子白板。和其他类似产品不一样

的是，红外技术可以提供超强KJ画质。在简朴KJ安装后，显示屏可以用手指或者任何一般H勺笔来

直接操作屏幕。红外触摸屏日勺无漂移，防刮擦，防水，防尘，防眩光等特点使得成为互动演示、

电脑白板、指挥中心、公共场所一体机、信息查询和所有互动应用的理想选择。

交互式触摸屏一种高度集成的互动显示设备

交互式触摸屏的外形极其简洁，LCD/LED屏幕内置

具有全高清蓝光DVD播放器、蓝牙、Wi-Fi功能的内置电

脑主机，使触摸屏成为天然日勺高清影院和高清电脑显示

屏，采用共同电源和全数字图像内部链接，因而极大地

提高了产品日勺整体感并彻底处理了以往和外部电脑连接

时图像也许出现H勺波纹和模糊问题；吸入式H勺蓝光DVD

光驱和USB接口被设计在顾客非常便于操作H勺位置，使

用通用的无线遥控器可以以便地遥控ICD/I.ED屏幕和内

置电脑主机向开关；假如顾客选配2.4G口勺无线遥控键盘

鼠标，那么交互式触摸屏几乎成为您的笔记本电脑，为

您带来愈加畅快和便捷的操作感受。

交互式触谟屏是一种功能卓越的互动显示设备

交互式触摸屏内置口勺高性能电脑具有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置了高清蓝光DVD,可以

直接播放全高清的I蓝光DVD影片，此时的交互式触摸屏

就是一种原则口勺影院：交互式触摸屏的内置电脑采用

InterCorel引擎，轻松进行课件播放，PPT演示、图片

浏览，CAD'CAM等等；交互式触摸屏更是一种具有全屏触

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不必外部

键盘和鼠标的状况下通过触摸操作完毕。

交互式触摸屏是一种能为您带来精彩体现的互动显示设

备

交互式触摸屏综合设备自身优秀的显示、触摸性

能，配套的书写、触控软件和演示人员的肢体语言，每

一次都能为使用者展现出精彩的演示。

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。同步与微软企业Windows7/8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

顾客更多日勺操作乐趣。

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，触摸精确、迅速口勺特点，使触摸屏

行业时不也许变为了现实，为顾客提供了更优质互动体

验。

内置传感器，一体化操作

整孔设计，把传感器内置到液晶显示屏内部，实

现了触摸、显示日勺一体化。从外观上观看，与一台液晶

显示屏毫无区别。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

合多种商业场所。

CAVE全沉浸式体验系统

CAVE(CaveAutomaticVirtualEnvironment)是一种基于投影技术欧J虚拟现实系统，它由

围绕观测者的若干个投影面构成。一般日勺CAVE系统有4个或5个投影面，这些投影面构成一种

立方体构造，其中前、左、右3个面均采用背投方式，顶面和地面根据实际状况采用正投或背投

方式。若放置CAVE系统的房间大小有限，可通过专业工业反射镜把投影图象反射到屏幕上以节

省空间。观测者戴上电子快门式立体眼镜和一种六个自由度出J头部跟踪设备，以便将观测者日勺视

点位置实时反馈到计算机系统和体验身临其境W、J感觉。当观测者在CAVE中走动时。，系统自动计

算每个投影面对日勺日勺立体透视图象。同步，观测者手握一种3D六自由度无线交互控制器，对虚

拟环境中的物体进行控制并与之进行交互。

CAVE虚拟现实系统，把高辨别率的立体投影技术、三维计算机图形技术、光学跟踪技术和

音响技术等有机地结合在一起，产生一种完全沉浸式的虚拟环境。基于这种完全沉浸式日勺显示环

境特性，CAVE为科研机构和企业提供了伟大而创新日勺思索、科研、设计、试验和操作训练方式，

扩展了人类的思维。借助通过CAVE系统，顾客能直观看到他们的创意和研究对象。可以说，CAVE

可以应用于任何有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域，是一种全新的、高级的科学数据可视化交互

手段。

2、CAVE经典系统应用领域:

1、军事模拟、指挥、虚拟战场、电子对抗

2、虚拟样机、虚拟制造、虚拟设计、虚拟装配

3、模拟驾驶、训练、演示、教学、培训等

4、地形地貌、地理信息系统（GIS）

5、虚拟生物医学工程（虚拟手术/医学分析；基因/遗传/分子构造研究）

6、建筑视景与都市规划

7、地质、矿产、能源

8、地震及消防演习仿真

9、航空航天、科学可视化

3、CAVE设计构成图：

Cave由投影机、高清光学背投屏幕、光学跟踪系统、高端图形工作站集群、力反馈系统、

音响系统、中控系统构成。

MUJ

乏T国耳

裸眼立体显示系统

■裸眼立体显示屏是建立在人眼立体视觉机制上的新一代自

由立体显示设备。它不需要借助任何助视设备（如3D眼睛、头盔等）即可获得具有完整深度信

息的图像。自由立体显示设备可以杰出H勺运用多通道自动立体现实技术提供逼真的3D图像。它

根据视差障碍原理，运用特定日勺奄模算法，将展示影像交叉排列，通过特定日勺视差屏障后由两眼

捕捉观测。视差屏障通过光栅阵列（运用摩尔干涉条纹鉴别法精确安装在显示屏液晶面板上）精

确控制每一种像素透过时光线，只让右眼或左眼看到，由于右眼和左眼观看液晶面板的角度不一

样，运用这一角度差遮住光线就可将图像分派给右眼或者左眼，通过大脑将这两幅由差异的图像

合成为一副具有空间深度和维度信息的图像，从而使您不需要任何助视设备（如戴上3D眼睛）

即可看到3D图像。极大W、J增进了立体影像技术和VR技术在展览展示行业H勺应用。独特的立体视

觉效果会吸引所有过往人流日勺目光,VR技术所独有W、J自由日勺操作风格以及完善H勺信息查询系统会

自动将您的产品、理念、创意完整的展目前客户面前

裸眼立体显示屏根据不一样H勺光学原理和构造原理，重要分为HDB（狭缝光栅技术）和HDL（透

镜阵列技术）两个系列立体显示屏。实际应用中，IIDL系列日勺立体显示屏在显示亮度上，大大优

于HDB系列的立体显示屏。

裸眼3D显示屏性能:

系统共分七个子产品：

1.立体效果逼真，色彩鲜艳，视觉冲击力强大；

2.欣赏范围广，可在水平140度视角范围内自由观看；

3.产品规格丰富，32寸42寸46寸50寸55寸60寸等；

4.关键设备：立体成像、视差障壁技术、柱状透镜技术、指向光源；

4.具有超强扩展性，可根据不一样行业需要制定专业处理方案；

5.完全兼容影视工业原则，2D/3D影视信号可自动切换；

6.2D效果追求高清画质，3D效果侧重于真实感与沉浸感，适合于长时间观看与使用。

品名3D裸眼立体显示屏

面板类型TFTLCD

尺寸46〃

可视面积1018.08*572.67mm

最大辨别率1920x1080

显示颜色16.7M

亮度（原屏）700cd/m2

对比度（原

4000:1

屏）

响应时间8ms

可视视角（原

左右：178°；上下178°

屏）

与否内置电

是

脑主机

与否预装系

否

统

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W5W

3D最佳观看

3.4—4.5米

距离

外观尺寸（不

1118.3x661.5x162.4mm

含底座）

重量（不含底43kg

座）

裸眼显示屏应用领域：

•广告及景观展示，如产品宣传、会议室/接待厅演示等。运用杰出的立体显示技术，可将需要

展示