全息教室解决方案

全息教室解决方案

目录第一章研发背景 4第二章产品特性 52.1覆盖多重教育生命周期 52.2变被动接受为主动体验 62.3打造全息教室交钥匙工程 72.4保障学生安全使用 8第三章策划思路 8第四章系统设计 104.1方案概述 104.2系统结构 114.3数据流 124.4系统特性 13第五章产品形态 145.1全息黑板教室（简配版） 144.2标准全息教室（标配版） 154.3完整全息教室（全配版） 164.4实训教室 164.5自定义教室 164.6欢乐幼儿教室 17第六章软件集成平台 176.1VRP引擎 176.1.1VRP功能 186.1.2VR教育编辑器 206.1.3VR课件编辑平台 206.1.4VRP云课程平台 216.1.5远程协助 226.2“VR全息教室”3D互动教学人人通系统平台 226.2.1平台简介 226.2.2业务流程 236.2.3课前管理 246.2.4课中管理 246.2.5课后管理 246.2.6用户系统 246.2.7资源云平台 25第七章硬件集成系统 257.1全息黑板 257.1.1设备介绍 257.1.2设备规格 267.255寸全息讲台（全息系:单屏幕全息台） 267.2.1设备介绍 267.2.2设备规格 277.327寸桌面全息台（全息系:桌面全息台） 287.3.1设备介绍 287.3.2设备规格 287.4VR全息工作站（全息系:VR全息主机） 287.4.1设备介绍 287.4.2设备规格 297.5标准CAVE（全息系:CAVE） 297.5.1设备介绍 297.5.2设备规格 317.6标准AR台（感知系:AR台） 317.6.1设备介绍 317.6.2设备规格 327.7幼教AR台（感知系:S号AR台） 337.7.1设备介绍 337.7.2设备规格 337.8大型AR沙盘（感知系:XL号AR台） 347.8.1设备介绍 347.8.2设备规格 357.9幼教墙面互动（VIV系） 357.9.1设备介绍 357.10头戴式显示器（VIV系） 367.10.1设备介绍 367.11VR头盔（VIV系） 367.11.1设备介绍 367.12PAD互动（VIV系） 367.12.1设备介绍 36

研发背景上个世纪末，美国设计并实施了第一代onlinelearning，把教育送到了世界各个角落，第一次通过科技让教育突破时间地域的限制，时至今日，各种科技已经改变了我们的生活和工作，随着科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现。继多媒体、仿真、计算机网络之后，教学技术领域又出现一个新型领域-虚拟教室。虚拟教室就是传统教学使用信息技术和现代人才培养的一种新型教学，是让学生进入虚拟空间接受教育的一种教学形式；利用虚拟现实技术，构建一个虚拟教学环境，将知识赖以产生的活生生的客观现实再现给学生，讲授知识要点，进行理论概括，引导学生充分利用自己是视觉、听觉等感官接受信息，激发学生的学习兴趣和创新意识，启发学生发挥自己的想象力，开展创新思维活动的一种教学形式，它把教育推向了一个崭新的高度。进入二十一世纪的第二个十年以来，虚拟现实技术迅速的进入大家的视野，在各行各业中都拥有层出不穷的虚拟现实产品出现，但在教育领域中，至今仍没有特别突出的基于虚拟现实技术的专业平台，在《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中明确指出“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”，纲要对“加快教育信息化基础设施建设”、“加强优质教育资源开发与应用”、“构建国家教育管理信息系统”提出了明确要求，故而能够使教学与最新的技术结合是一个必然的趋势。虚拟教室结合虚拟现实技术，运用计算机技术创建于现实类似的环境，将会让使用者获得身临其境的感觉和体会，解决传统的课堂教学中，实际教学情境变化太少，学习交互方式单一，缺乏生动活泼的表现力和丰富的多感官刺激，从而使学生的学习单调乏味，意义构建发生困难。而利用虚拟现实技术创设的虚拟学习情境，可以提高教学效果，丰富教学手段和教学表达力。VR教室还可以在计算机网络上构建学习环境，不但实现传统物理教室的大部分功能，如实时交互，而且还能异步通讯、异步辅导、异步讨论等。此外虚拟教学资源是开放性的，不是封闭自足的。虚拟信息的传播和接受一律在平等的主体间进行，打破了过去那种由教师垄断知识，掌握教学的传统格局，教育资源高度共享。由此可见，虚拟教学在教育领域中确实一个史无前例的创造。中视典数字科技有限公司是一家专门从事虚拟现实技术研究的公司，利用自主研发系列VRP软件创建虚拟世界的计算机系统，建立教学模拟的关键工作和创建被模拟对象（真实世界）的模型，采用自然人机交互的技术手段，通过运输产生输出，这些输出能够在一定的程度上反应真实世界的行为，塑造出更具沉浸感的虚拟环境和现实情况下不能实现的梦想，并赋予创造的过程以新的含义。系统利用高性能的计算机软件、硬件及各类传感器创建一个使参与者处于一个身临其境、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境，实现模拟环境中实现与虚拟世界之间的沟通与反馈，创造良好的参与性和可操控性。从而能满足学习情景化和自然交互性的要求。产品特性2.1覆盖多重教育生命周期VR全息教室将中视典科技虚拟现实与增强现实方面的专利技术与教育学习环节有机整合，以教学大纲为蓝本，以教学资源为核心，集终端、应用系统、平台、内容于一体，将抽象的概念情境化，为学习者打造高度仿真、高度沉浸、高度交互学习场景的不同教育阶段的一体化解决方案，涵盖家庭教育、幼儿教育、K12教育、职业教育、高等教育以及企业培训教育在内的全教育生命周期。家庭教育是大教育的组成部分之一，是学校教育与社会教育的基础，著名专家学者给家庭教育下过这么一个定义“家庭教育是人生整个教育的基础和起点”，家庭教育是对人的一生影响最深的一种教育，它直接或者间接地影响着一个人人生目标的实现，家庭教育开始于孩子出生之日，是“人之初”的教育，在人的一生中起着奠基的作用。故而家庭教育的重要性不言而喻。对于“VR全息教室”的概念植入家庭教育看似略显分歧其实不然，新颖的教育方式以及结合相应的设备，可以在一定程度上给予学习者与教练者之间的轻松关系，加深学习者的学习印象。幼儿教育是以体验认知为主，通过合适的立体技术的运用，丰富的内容以及多样化的设备会对让小朋友更有吸引力，同时由于受众的特殊性，我们对内容以及设备的要求也是需要高度重视的，尤其是设备的安全性以及针对小朋友的健康便是重中之重；在小朋友娱乐的同时，从中学到一些知识点。科室教学以我们传统教育方式为基础，在适用处增加教学方法，提供不同的教学方式，必能恰如其分的把教学重点突出展示，辅助以多元化的硬件设备，必能让学习者在VR教室中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知信息，因而可以充分调动各种感官的积极性，进行实时的全方位的学习，将知识点更加深刻的掌握。2.2变被动接受为主动体验传统意义上的教育，学习更多是一种强制记忆的过程，抽象知识点，不易被学生理解，缺乏对学习的兴趣。学生个体间想象力的差距也会造成知识获取的不公平。另一方面，在类似地理、生物、化学、艺术、医学等学科上，即使老师准备大量图文、视频素材，也难保证直观性。而这一切使用VR全息教室，就可以在很大程度上解决。“VR全息教室”让学习知识变成一个沉浸于虚拟空间里的“体验之旅”，对于学习兴趣的提升、知识难点的理解、创新思维的扩展都将产生积极意义。“VR全息教室”是将传统学习转换为体验式学习的过程，在传统教育上，教师是教学的中心，学生只需专心听讲，认真记笔记即可。而体验式学习则要求学习者发挥主动精神，对自己的学习负主要责任，真正成为教学过程的主体。“VR全息教室”的教学方式强调学习者积极主动地参与，教师通过调动学生，将被动学习变成主动掌握的过程，通过能使学习者完完全全地参与学习过程，使学习者真正成为课堂的主角。教师的作用不再是一味地单方面地传授知识，更重要的是利用虚拟现实资源努力为学生做好体验开始前的准备工作，让学生产生一种渴望学习的冲动，自愿地全身心地投入学习过程。2.3打造全息教室交钥匙工程从全息教室装修与改造开始提供专业化的咨询与服务，提供从装修到使用全过程的一揽子解决方案：全息教室装修与改造工程咨询设计与服务多元化的硬件系统集成多层次化的课程开发体系与管理平台丰富的虚拟现实课程内容2.4保障学生安全使用由于独特的教学效果优势，VR/AR将在学校获得更大规模的使用，如何确保学生的使用安全，尤其是如何保护学生视力，将是VR课程的重要要求。最令我们熟知的就是“虚拟现实晕动症”，与你平时经历的晕动症不同，这是一种由视觉诱发的晕动症。晕动症带来的主要不适感是由于在没有发生实际运动的情况下，虚拟环境给出了移动的视觉信息造成的，而大家所熟悉的一般晕动症是由真实的运动带来的（如摇晃的船舶带来的晕船）。在这两类情况下，都存在着视觉和前庭感觉间的冲突。此外，虚拟现实晕动症还会产生在虚拟现实环境下特有的症状，如眼紧张/疲劳。有的使用者会在使用头戴式显示器短时间内产生虚拟现实晕动症，而有的人却从不会产生这类症状。造成晕动症的因素有很多，比如运动速度、场景的控制程度、体验时间、视场、闪烁、刷新率以及年龄等个体因素都是产生晕动症的起因。中视典数字科技联合教育研究机构根据教育全周期中不同年龄段学生的具体情况，全面衡量沉浸感、设备流明、观察方式、观察距离、交互方式等人机交互要素，并提出科学的虚拟现实教育产品装备与使用建议。策划思路虚拟教室的实施依赖于一定的虚拟情景，中视典数字科技基于自主研发的虚拟现实引擎VRP，开发出虚拟教室情景的软硬件环境和工具，利用这些工具可以迅速开发出教学所需要的虚拟课件。VR教室应用各种立体设备并结合人人通教学管理系统进行教学模拟，利用VRP虚拟现实引擎表现某些系统的结构和形态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。改变传统教学生硬、枯燥、被动的现状。使多媒体教学从二维平面变成三维立体交互，并能构建一个虚拟的、境界逼真的教学环境。VR教室在教育教学上的应用，开创了“虚拟教学”的崭新领域，它是教育高科技的展示和体现，也是教育手段现代化、信息化的标志之一。教学模拟利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统的结构和动态，以便为学生提供一种可供体验和观测的环境，显现知识的意义和结构，达到掌握知识的目的。通过建立和描述对象的逻辑的、教学的或过程的模拟，在一定程度上反应真实世界知识体系，演示出理想的知识图景，它允许学生设计、建造并与虚拟系统动态的进行交流，把虚拟教室看作是一种教育环境，帮助同学对特定的人物和复杂的事件更好的理解。上物理课时，学生可以在虚拟世界中观察原子、粒子，目睹事物到底是怎么样相互碰撞和反弹的，加深对物理概念和物理定律的理解。教育是借助一定的技术手段来实现的，因此教育技术的变革，必然会带来教育模式、规模和意识上的变革。沉浸感：VR教室应用的虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉和生理，心理特点，由计算机产生逼真三维立体图像，学习者成为虚拟场景中的一份子，其与虚拟环境中各种对象的相互作用就如同在现实世界中一样。当学习者在场景中移动，改变自己在虚拟场景中的位置时，虚拟场景中的图像，声音等信息也实时地跟随变化，并对观察者的动作进行反馈。虚拟的场景的沉浸感为学习者提供了一种有利于其知识构建的情境性。自主性：虚拟场景是一个三维立体的空间，学习者处于虚拟场景中具有实时任意活动的自由，学习者可以根据个人特点选择最佳认知策略，迅速掌握所学知识的精华。交互性：交互性是VR教室系统中最显著的特点，是一种自然的人机交互，且能够通过特殊眼镜、操控笔或者手指进行交互，系统能够根据学习者的头、手、眼、语言及身体的运动，调整系统呈现的图像和声音。学习者通过自身的语言和动作就等对系统中的对象进行考察和操作。多感知性：系统中装有视、听、触、动觉得传感及反应装置，学习者在VR教室中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知信息，因而可以充分调动各种感官的积极性，进行实时的全方位的学习。功能替代性：VR教室系统提供多种感知信息，学习者在学习时，可以利用一种感知能力代替另一种感知能力来弥补其在某一方面的缺陷。例如，有视觉障碍的学习者可以通过听觉、触觉等方面的刺激来弥补其在视觉信息获取上的不足，而手部有残疾的人可以利用声音与系统中的虚拟物体进行交互。系统的这种功能替代性不仅使得残疾人的特殊教育成为可能，也为正常人的学习提供了更多的方便。应用领域：中视典全息教室方案主要是针对认知学科进行设计的。主要为教育、协同、远程诉求提供解决方案。全息教室可广泛应用于机械认知、医疗等教育培训领域。老师和学生在全息技术的帮助下，实现现场或远程的实时培训与协同操作，从而使学员能够高效直观的掌握如机械拆装、立体几何、医疗病理等二维平面上难以理解的知识。系统设计4.1方案概述“VR全息教室解决方案”在设计系统结构时采用以VRP-虚拟现实引擎为基础的系统结构，系统软件部分采用面向对象的设计方法以及基于组件设计的理念和技术所开发的虚拟教学人人通平台系统，结合虚拟现实硬件设备，对系统用户业务进行逻辑实现和封装；教师与学生通过账户身份管理方式在“人人通”平台上进行作业，虚拟教育编辑器上编辑沉浸体验式课件，通过系统提供本地及远程多种数据连接方式，利用云课程平台提供了透明的数据存储和访问功能，将课件传送到云课程平台内，云课程平台内课件内容是可呈现共享方式，且课件可以通过HTML5技术构建网络学习环境进行远程教育，实现使用者随时随地的处理各自教学资源。4.2系统结构“全息教室”系统架构图“VR全息教室”系统架构如上图所示，整个系统分为四个层别，依照虚拟现实行业以及相关软硬件系统集成的相关标准化体系与要求定制开发的整体化教学平台，在设计系统结构时采用以VRP-虚拟现实引擎为基础的系统结构，系统软件部分采用面向对象的设计方法以及基于组件设计的理念和技术，结合虚拟现实硬件设备，对系统用户业务进行逻辑实现和封装；教师可基于VRP虚拟引擎上生成的虚拟教育编辑器上编辑沉浸体验式课件，通过系统提供本地及远程多种数据连接方式，利用云资源库提供了透明的数据存储和访问功能，将课件传送到云课程平台内，云课程平台内课件内容是可呈现共享方式，且课件可以通过HTML5技术构建网络学习环境进行远程教育。引擎系统：“VR全息教室”的底层技术引擎是以中视典VRP-虚拟现实引擎为基础，VRP-虚拟现实引擎是一个经过时间沉淀功能丰富的虚拟现实引擎，拥有它的支持，为整个系统的完成打下了坚实的基础；引擎系统为整个系统的完整性提供了全面的支撑，为系统的开放性、安全性、规范性、兼容性、稳定性以及经济型提供了整体支持；逻辑系统：逻辑系统实现了整个系统的主要功能模块，包括以VRP为基础而开发完成的专业的虚拟现实教学平台编辑器为基础，多功能集成的插件支撑；为“VR全息教室”而开发中视典虚拟现实教育人人平台则作为用户使用界面，提供用户管理、课件管理、多设备支持以及教学管理等功能为整个教育方案提供完整的系统支撑；而中视典的教学数据云平台则为课件管理提供了良好地系统支持以及安全性保障；设备系统：中视典为“VR全息教室”提供了大量可选择的设备系统，以全息台、AR台、CAVE、全息黑板以及头显等多种硬件组成的硬件系统，为整个方案系统提供了多元化的硬件支撑；用户系统：“VR全息教室”用户系统为教师、学生提供专用的界面，有好的操作界面，条理清晰的逻辑结构，为用户使用提供最大便捷；4.3数据流全息教室系统的数据流主要依托为用户、系统以及云存储之间，教师、学生、管理员组成用户系统，操作数据变化，通过人人通系统处理与云资源库相连，进行数据交互，如图所示，为整个系统简单数据流示意图。4.4系统特性系统集成多个虚拟现实体验式硬件设备来支撑沉浸式体验教学，通过云课程平台，各硬件设备调取编辑好的课件内容，学生即可通过“人人通”软件经过硬件设备在构建的虚拟的、境界逼真的、可交互的教学环境中进行沉浸式学习。VR教室不再局限于有形的教室中，教学活动的空间和时间得到了无形的拓展，系统提供了学生与教师在科室或在家多地点登陆的便捷功能，方便用户管理各自的工作与学习，系统对多个行业以及专业提供开放性，支持多重的教育生命周期，教室在各方面都展现出了强大的应用性，蕴藏了无限生机与拓展性。VR教室采用虚拟现实技术结合沉浸式体验设备，学生可以“亲身体验”电气设备、机械零件、传送路线、医学器官或管理学应用等，可以满足大部分教学和训练的要求，大大减少经费的投入，并可向网络学校延伸。利用基于VRP引擎的虚拟现实技术，建造虚拟演练的现代化教室，以培养高素质的学生，保证知识型的技术人才和管理人才满足经济发展的要求。产品形态中视典为“VR全息教室”提供了强大地硬件设备支撑，以中视典现有的众多的硬件系统以及专门为全息教室而推出的专业硬件设备作为支撑，可以为全息教室提供多元化的形态支持。上图为“VR全息教室”示意图，作为系统的使用者，可以根据自己的需求定制自己所需的产品形态，根据系统的受众对象、教学内容、场地要求以及成本限制等因素，来配置选择适合自己的全息教室形态；以下介绍一下中视典“VR全息教室”的几个形态；5.1全息黑板教室（简配版）顾名思义，全息黑板教室，就是整个教室的特点就是在我们熟知的教室基础上增加了一块全息黑板，老师使用全息黑板进行授课，学生佩戴立体眼镜进行学习。4.2标准全息教室（标配版）标准版全息教室是在全息黑板基础上增加了40台桌面全息台而组成的教室形态，授课时间教师在全息黑板上进行讲解，学生可以在桌面全息台上完成老师布置的任务以及复习巩固学到的知识。4.3完整全息教室（全配版）完整全息教室是在标准版全息教室的基础上，增加AR台、单屏全息台、CAVE、头盔而组成的多功能全息教室形态，教师可以多元化的使用相应的教学资源进行授课，学生也可以在不同的设备体验教学内容。4.4实训教室实训教室不同于标准教室，是由N个单独设备组成的针对性实训室。定制针对性的内容，选择相应的硬件设备组成一个设备实训室。比如由6台AR台组成的实训教室，学生在机器上进行特定的操作训练，对单一技能进行深度培训。4.5自定义教室顾名思义，自定义教室是根据需求而定制的全息教室形态，由于一些客观条件约束，如授课内容、场地空间、预算空间等条件限制，在不同的条件下我们可能需要有针对性的选择一些设备进行教室配置，自定义教室形态就能完美的解决这个问题。4.6欢乐幼儿教室欢乐幼儿教室是针对幼儿教育来定制的一个产品形态，丰富的内容以及多样化的设备会对让小朋友更有吸引力，同时由于受众的特殊性，我们对内容以及设备的要求也是需要高度重视的，尤其是设备的安全性以及针对小朋友的健康便是重中之重；在小朋友娱乐的同时，从中学到一些知识点。参考设备：幼教墙面互动、动作捕捉+3D平板电视、互动Pad、幼教AR台（S号AR台）等；参考内容：趣味英语、趣味天气、趣味动物、趣味故事、桌面动物园、桌面植物园、趣味积木等；软件集成平台6.1VRP引擎VRP（VirtualRealityPlatform，简称VR-Platform或VRP）即虚拟现实平台，VRP是一款由中视典数字科技有限公司独立开发的具有完全自主知识产权的一款虚拟现实软件。是目前中国虚拟现实领域，市场占有率最高的一款虚拟现实软件。很久以来，在中国的虚拟现实技术领域，一直是引进国外的虚拟现实软件，中国在很长的一段时间内没有自己独立开发的虚拟现实仿真平台软件。中视典数字科技一直致力于中国虚拟现实技术自有软件的开发和探索，终于研发除了具有完全自主知识产权的虚拟现实软件—VirtualReallityPlatform（通俗称为VRP）。VRP系列产品自问世以来，一举打破该领域被国外领域所垄断的局面，以极高的性价比获得国内广大客户的喜爱，已经成为目前中国国内市场占有率最高的一款国产虚拟现实仿真平台软件。VRP适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化、所见即所得。所有的操作不需要程序员参与，稍加学习和研究就可以很快制作出自己的虚拟现实场景。6.1.1VRP功能（1）集成了增强现实技术1.稳定高效的增强现实算法库：摄像机的自动标定、实时多mark跟踪、实时自然图片的跟踪、实时简单3D物体的跟踪、实时人脸面部跟踪。2.方便易用的AR-Builder编辑器：有好的界面编辑工具、快速定制个性化AR案例、支持3dMax导出动画。3.支持多种AR交互硬件：增强现实眼镜、头部跟踪器、骨骼跟踪器、红外传感系统、惯性传感系统、动作捕捉系统（2）无缝结合场景编辑器1.提供大量的精美模型库、角色库、特效库2.对象化的模型操作，精美的实时渲染效果3.支持直接发布各种格式的图片（3）支持工业格式数据1.支持模型直接从工业软件导入到VRP中进行编辑2.支持多格式的模型3.支持VRP模型导回到MAX及其他工业软件中再次修改（4）全新编辑模式1.拖拽节点式的编辑模式，可编辑产生无限多种GPU-Shader材质效果2.材质编辑人员无需掌握GPU显示编程原理即可制作出所需的GPU-Shader效果3.支持材质库功能，包含大量的金属材质、建筑类材质、织物类材质、自然类材质，满足各种需求4.针对美术人员的设计流程优化，提高制作效率5.支持时间动态材质效果，极大提高VRP编辑器的渲染效果6.完全支持导出DirectX和OpenGL的GPU-Shader效果（5）支持在线烘焙1.支持场景烘焙功能和贴图烘焙功能，一键更新烘焙全场景的光照贴图2.支持基于GPU硬件的快速烘焙技术和基于CPU的光线跟踪烘焙技术3.离线渲染技术与实时渲染技术友好结合，支持VRP中的所有灯光类型4.丰富的采样技术：均匀采样、随机采样、抖动采样、多重采样及Hammersly采样（6）支持多人协作1.基于事件驱动的场景制作方式，支持时间优先、主机优先的抢占式通讯模式2.相机数据自动同步，场景状态同步，支持画中画相机3.场景数据自动统一，无需任何额外操作，各用户登陆场景后的画面均可一致4.支持自定义标准，可以在场景中任意添加一个标注信息，并在网络上进行实时同步（7）支持硬件交互1.支持基于微软KinectforWindows的动态手势识别及静态姿势识别2.支持数据手套datalove，可控制三维虚拟手在场景中抓取物体，并进行交互操作3.支持反馈数据手套CyberGlove、CyberTouch和CyberGrasp，具有真实触感和力反馈效果4.支持位置跟踪设备，精确捕捉人体的位置和动作，并在场景中控制虚拟手的运动5.支持头戴式显示器，Oculus、HTCVive等，让人有高沉浸感的立体视觉感受6.1.2VR教育编辑器VR教育编辑器是在基于VRP内核(VRP-CORE)的基础上，针对教育行业开放的接口，在VRP所提供的内核接口的基础上，开发出自己所需要的定制的三维内容，用户可以根据自己的需要来设置软件的界面，设置软件的运行逻辑，设置外部控件对VRP窗口的响应等，满足用户对三维仿真交互的各方面的专业需求。VR教育编辑器可以大程度减少用户的重复劳动，使用VRP用户不再纠缠于各种实现方法的技术细节，从繁重的技术工作中解放出来。独创的编辑器直接编译运行，一键发布等功能，让用户可以快速上手制作VR课件内容，可以将精力完全投入到最终效果的制作上来，从而将交互课件内容制作提高到一个更高的程度。6.1.3VR课件编辑平台VR课件编辑平台是基于VR教育编辑器一种专门制作三维仿真课件的工具软件，它由建模及输出模块、场景编辑器模块、仿真数据库管理模块、仿真算法模块、VR仿真内容发布系统、流动动力学粒子系统仿真模块、网络仿真及通讯模块、多通道视觉仿真模块、各类仿真特效模块、OCX 控件二次开发包模块等功能组成。它力求按照用户的操作习惯安排操作界面，尽量简化所需的操作环节，能快速定做仿真课件的平台。该平台将三维仿真设计、实时渲染浏览和远程网络压缩发布等功能融为一体，使用户可以针对教学重点、难点，方便快捷地制作出来三维仿真教具和实物模型，用于形象教学和交互式教学。该平台集成VRP引擎所具有的先进特性。不但仿真效果真实性大大提高，而且能直接处理大量模型数据，使高质量的三维画面在远程交互中能快速传输，为广大师生展现了全方位、真实的学习对象和学习环境。6.1.4VRP云课程平台VRP云课程平台是中视典研发的一款大型在线三维体验式课程平台，提供常态化在线学习和学习服务，包含授课工具和教育资源内容。云课程是基于云计算技术的教育应用而出现的新课程形态，它集交互式阅读体验、多媒体学习资源、学习辅助工具为一体的立体化数字课程。云课程平台在满足独立桌面操作体验的基础上，用户可根据实际教学场景需求，灵活快速统一切换操作系统，从而满足多种教学场景的应用。

云课程平台已实现与VR教育编辑器无缝对接，教师可快速将编辑好的三维课件上传至云课程平台，学习者可以通过浏览器及客户端两种方式登录，中视典同步以太网交换传输解决方案，借助高效的传输网络，保证了学生端流畅的操作体验。课件分享：云课程平台是一个通用平台，教师可直接利用该平台进行网络课程的发布和二次开发，课件上传后，可以共享，可避免重复劳动，节省人力、物力。教师可以对其他共享课件做修改工作，生成全新的课件，系统共享功能给课件制作和升级带来更大的方便。素材上传：系统提供制作课件的多媒体素材上传，素材库内支持文本、图像、贴图、动画、声音以及视频等各种类型支持课件制作的内容。使用者可上传素材和下载，随时调取库内的素材，可快速搭建制作课件内容。6.1.5远程协助系统提供远程协助，在使用者遇到问题时，点击系统对话框内“操作-寻求远程帮助”的菜单命令，接受远程协助帮助，特别是初级使用者,远程协助技术能够帮助系统的使用者解决所遇到的难题。系统基于所述用户终端发送的当前信息从信息系统中获取实时动态信息，立即将其发送给所述用户终端或预存一段时间之后发送给所述用户终端；针对用户终端发送的反馈信息和请求向所述用户终端发送问题规划服务指令。6.2“VR全息教室”3D互动教学人人通系统平台6.2.1平台简介人人通系统平台是中视典为全息教室量身打造的一套教学管理系统，为教师与学生搭起了一座桥梁，不同于其他的教学管理系统，中视典虚拟教学人人通系统平台以课前准备、课中授课、课后作业为基础，结合教师与学生的授课与学习的情况，辅助以立体全息的授课工具，并利用良好地用户管理系统将整个教学过程串联了起来，形成了一个以教师、学生、知识为闭环的结构体，利用现在最先进的云存储技术，保证所有的业务完美融合。人人通系统，针对不同的使用者提供合适的功能，对于不同的硬件设备也有针对性的界面管理工具，为使用者提供言简意赅的界面，很快就能上手使用。6.2.2业务流程以一个实际例子来诠释人人通的工作流程（教师：李老师学生：小杨）：李老师第二天有一堂课，这个课内容如果使用立体模型来讲解能够跟直观更快速的达到教学目的，故而李老师使用中视典全息教室系统课件编辑器，结合本身科目教学内容，制作出了一个能够完全体验出教学内容的三维课件，还有相关的试题，并添加好了适用脚本，课件制作完毕；李老师打开网页，登录了自己的中视典教学人人通账户，将自己做好的课件上传到了中视典三维云中；翌日课堂上，李老师在全息黑板上登录自己的课堂账户，小杨与同学们在自己的桌面全息台上登录自己的账户（刷脸/指纹/密码），开启上课模式；李老师从自己的云端库中下载下来自己做好的三维课件，展现在全息黑板上，运用操控笔对课件场景进行控制给学生讲解，以及相关知识的教学，小杨与同学们佩戴3D眼镜看黑板上李老师的讲解；李老师讲解完毕，将课件发送给课堂上的学生，小明在自己的桌面全息台打开老师发送的课件到自己的设备中打开，自主的将老师刚才讲的知识又复习了一遍，老师讲的内容经过自身操作，牢记于心；为了巩固知识点，李老师将制作的三维习题发送到学生端，并将学生分组进行答题，在CAVE、AR台、还有单屏全息台上进行不同的操作，操作完成将结果提交；李老师收到学生们提交的作业，在教师端进行批改，并将结果传输到后台数据库中，当中老师发现小明的操作很好，可以和大家分享，老师决定在黑板上打开小明提交的作业演示给大家讲解；小明放学回到家中，登录自己的中视典教学人人通账户，根据上课学到的知识，完成李老师布置的理论作业题，并提交；李老师登录自己中视典教学人人通账户，整理全部课堂教学资料，并存储到三维云中；上述例子基本阐述了人人通系统的工作流程，在整个系统的运载下，教学的内容会逐渐丰富，整个云资源库就可以逐渐壮大，为老师与学生提供了更为可观的教学帮助。6.2.3课前管理课前资料汇总，老师利用终端进行课前资料的汇总和整理，可以利用平台自行创作课件资料，也可以使用平台中提供的各类教学资源，还可以从网络上搜寻自己想要的课件资料，并将资料整合在云资源库中。老师可通过登录人人通系统将收集的各类课件、资料进行整理，编制备课教案，同时可通过此种途径编制课堂小测验或考试的题目并设定答案，便于课堂讲课后的实时测试。6.2.4课中管理上课过程中，教师运用全息黑板将自己整理的课件资料从云资源库中拿到课堂上显示，并进行授课；老师讲解完毕，学生根据老师的要求，在不同的设备上操作知识点，老师根据学生的情况，布置课堂作业，进行分组操作等；6.2.5课后管理课后管理件，课后总结，教师整理整个课程的资料，将笔记、板书、并布置作业发送给学生；学生在自己的账户中接收老师发送的资料，整理好自己需要的资源，放在自己的资源库中，并完成作业提交给老师，老师整理课件，课程笔记存储到云资源库中。6.2.6用户系统用户系统包括老师、学生、管理人员；每个角色有每个角色的功能，依照功能提供不同的软件界面；老师的功能只要是管理教学资源，制定课件，作业，收集教学资源；学生的功能主要是接受老师发送的资料，并保存自己需要的内容；管理员的功能主要是人员管理，班级管理，云数据库中的数据管理等。6.2.7资源云平台云资源平台整合了整个教学资源，包括老师的课件，布置的作业，课堂上的板书、笔记，学生的操作，硬件集成系统7.1全息黑板7.1.1设备介绍在VR教室中将全息黑板挂到黑板的位置，作为中心设备，可供多人参与，学生可以将桌面全息台操作端将图像实时发送到全息黑板上，可以细致地表达出学生们的想法。且全息黑板是一个双向沟通性设备，设备可以连接到每个一个同学的设备上，可以毫不费力的共享内容，可以很容易的发送课堂内容和作业，不管是在课内还是课外，通过和全息设备之间的连接，每个人都可以看到内容是一样，都会呈现清晰的声音和高质量的视频课堂。例如教师在黑板上布置一个课堂的测试题，教师可以同步操作讲解，及时在课外的学生也可以在桌面端对测试题进行观看，同时，教师也可以布置课后内容，学生可以利用自己的终端完成后，将结果发送到人人通平台上。教师通过系统调用就可以知道同学的作业完成情况和完成内容了。7.1.2设备规格分类项目名称设备要求全息黑板（全息系）屏幕尺寸？英寸分辨率3840*2160（4K）硬件环境中视典高性能VR主机7.255寸全息讲台（全息系:单屏幕全息台）7.2.1设备介绍全息台是中视典自主研发的可以将平面图像转换为三维立体并可以交互的设备。全息就是代替传统的平面显示，将个人电脑图形转换为虚拟全息的3D立体显示。当用户在佩戴超轻型人体工程学眼镜后，用户头部转动及观看视角被系统实时的捕捉，根据用户即时视角进行运动视差调整（MotionParallax）。不再是传统的立体视觉(BinocularParallax)仅仅提供的是纵深感（如前后距离），而是运动视差绑定，带给用户的是更贴近真实自然的视觉效果，即用户视角往左右偏离时，用户不仅仅看到前后景深感，同时还可以观测物体的左右侧。通过手拿类似操控笔，系统可以捕捉到用户手部在空间中的位置信息，用户直接用该操控笔在空气中对眼前的全息图像进行交互。7.2.2设备规格分类项目名称设备要求全息台（单屏版）屏幕尺寸55英寸分辨率4K3D立体3D眼镜动作捕捉光学动捕交互设备无线交互笔交互区域屏幕间2立方米规格（长*宽*厚）cm*cm*cm集成软件中视典虚拟教学平台软件集成硬件中视典高性能VR主机7.327寸桌面全息台（全息系:桌面全息台）7.3.1设备介绍桌面全息台是面对学生端的设备，全息台不仅可以提供立体视觉，也是一个基于Windows的可操作设备，在课堂上，可以与全息黑板结合，学生可以同步看到老师的三维立体的操控演示，能更加的直观理解例如机械设备、立体几何、医疗操作等在平面难以理解的知识。能使学生在虚拟的环境中理解抽象化的概念，使概念直观化、形象化。7.3.2设备规格分类项目名称设备要求全息台（桌面版）屏幕尺寸27英寸分辨率4K3D立体3D眼镜动作捕捉光学动捕交互设备无线交互笔交互区域规格（长*宽*厚）cm*cm*cm集成软件中视典虚拟教学平台软件集成硬件中视典高性能VR主机7.4VR全息工作站（全息系:VR全息主机）7.4.1设备介绍VR全系工作站是专门为VR硬件系统提供的高配置图形工作站，拥有高速的数据处理能力以及全系设备所需的图形计算能力，为教学过程中的所有图形显示提供强有力的硬件支撑。7.4.2设备规格分类项目名称设备要求中视典VR全息工作站CUP主板内存硬盘显卡7.5标准CAVE（全息系:CAVE）7.5.1设备介绍CAVE可提供一个房间大小的立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备（如数据手套、位置跟踪器等），从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。CAVE系统使用投影系统可以投射多个投影面，形成房间式的空间结构，使得画面可以围绕观察者，增强了沉浸感。由于投影面几乎够覆盖用户的所有视野,带上人体工程三维眼镜，三面显示屏融合为一体，形成和观察实际景观并无二致的视角宽度，可完全置身其中，随意转头观察四周景致，打破传统三维画面视角窄，不够贴近自然视觉的局促感。在交互方面CAVE系统可以检测有关对象的位置和方位，并将位置和方位信息报告给系统。系统主要跟踪用户的头部和手部位置两种方式：1.跟踪头部位置与方位来确定用户的视点与视线方向，而视点位置与视线方向是确定虚拟世界场景现实的关键。2.跟踪用户手的位置和方向，这是跟踪交互信息获取的关键。CAVE系统可以应于任何具有高度沉浸感需求的虚拟仿真领域，如虚拟制造，虚拟装配，模拟训练，虚拟演示，虚拟生物医学工程，地质、矿产、石油，航空航天、科学可视化、军事模拟、指挥、虚拟展陈、电子对抗、地形地貌、地理信息系统，建筑视景与城市规划等教学当中，完善三维教学平台的建设，并能节约教学培训设备的巨大开销。VRP课程可在CAVE中直接应用，能够为学生提供生动、逼真的学习环境，使学生能够成为虚拟环境的一名参与者。使用CAVE系统进行课程教学，例如在课程“飞机引擎的组装与工作原理”中，CAVE可以展示的引擎各个零部件，零部件三维建模都符合实际大小，且零部件表面按实物材质仿真，教室和学生可以旋转视角观看设备的外形、细节分布和整体外观。课件中设置有整体或局部拆分和组装演示，用户可以选择自动播放引擎零部件拆分和组装演示，也可以选择手动单步拆分与组装。其中自动演示过程是可控的，用户可随时中止或重播动画。这种交互方式不但增强了装配过程的直观性，也提高了学生的动手能力。此外，课件内还可以增加整体和局部零部件的工作动态演示，任何零部件只需用操控笔点击，其应有的工作状态、工作原理和装配方式就能自动展示出来，同时还配有零部件的详细参数信息、文字说明与二维设计图等。CAVE系统能使课件发挥强大的交互功能，能简单直观的操作，能展示在传统教学中无法实现的教学效果，实时的三维表现力，尤其在工科教学中，让抽象的难懂的知识点，变得更生动和直观。7.5.2设备