全息教室解决方案20170619

虚拟仿真三维场景化教学（全息教室）解决方案TOC\o"1-3"\h\z\u15582第一章研发背景 415463第二章产品特性 582402.1覆盖多重教育生命周期 5313212.2变被动接受为主动体验 654392.3保障学生安全使用 7232012.4打造全息教室交钥匙工程 720912第三章系统设计 8149953.1方案概述 8273033.2系统结构 9233923.3系统特性 10711第四章产品形态 11272754.1全息商科教室 11310484.2全息理工教室 146947❶机械、制造类全息教室 1410959❷水利水电类全息教室 1515813❸能源化工类全息教室 166628❹军事科学类全息教室 1630129❺建筑土木类全息教室 1717468❻环艺设计类全息教室 17234124.3全息医科教室 18212994.4全息K12教室 198693第五章系统综合服务器系统平台 2023395.1VR云平台 20145725.2VR云平台组成结构 2167895.3资源共享平台 2911第六章场景化教学硬件设备介绍 34227776.1三维空间显示大屏幕系统模块 34308106.3立体显示系统模块 4019606.4数据手套交互系统模块 4134836.5智能终端输入系统模块 4211166第七章合作生态链 4311166第八章中视典全息教室优势 4311166附录选配硬件设备 4381151、全息黑板 45122、全息讲台 46297983、桌面全息台 48137214、被动立体眼镜 49153385、CAVE空间 5074616、头戴式显示器HDD 52第一章研发背景教学信息的全息化，是在多媒体环境下，综合运用文本、图形、图像、音频、视频、虚拟现实、人工智能等多种类型的信息手段开展多维度教学的方式。在全息的教学过程中，中视典独有的VRPIE三维互联网编辑器、极光实时渲染引擎、VR课件编辑器、VR云课程平台、全息台、感知桌面等几大平台重新定义教室的硬件终端，给教学过程提供了全维度视角，提高了师生的效率，增加了学生的兴趣，这种利用科技手段完成实践的教学方式，能让抽象复杂的学科在虚拟现实与多维度交互环境中更易于掌握。师生们应用中视典沉浸式的全息体验设备，可以身临其境的体验所学的知识在现实中的应用场景，多视角、多维度反映客观世界的知识体系，呈现出真实的知识场景和规律，启发和引导学生提高经验能力、鼓励学生通过知识大胆设计、敢于创新，轻松便捷、低成本的在虚拟系统中不断完善自己的创意和发明。我们的全息教室就是要跨越时间和空间，突破有形和无形的限制，彻底激发学生的创造力，释放学子的各种潜能！中视典全息教室是现代教育发展的产物。我们将虚拟现实与增强现实多年积累的专利技术应用于授课与学习环节，以教学大纲为蓝本，以教学资源为核心，集多终端、云平台、人工智能于一体，将抽象的概念情境化、可视化，为老师与学生打造各个教育阶段的，高度融合、高度沉浸、高度交互的解决方案，为教师提供从课程内容制作直至教学数据的实用工具链，辅助高效率的备课以及教学分析，颠覆了传统教学环境、大大提升了教学质量。中视典全息教室解决方案，其中有很多亮点是首次发布的专利产品。感知桌面以人性化交互为见长，三维可视化为亮点，教学数据库为基础，深层次构建教学演练专业平台；全息台以全息的、真实尺寸的模型交互方式，为教育培训提供一个即时交流和可持续创新的虚拟环境；VRPIE则作为一款无需编程的交互设计利器为教师提供了一款快速制作线上三维课件的工具。中视典正在基于这些自主知识产权的VR软硬件产品，建立一整套系统的、能让学生将知识要点融会贯通的可视化生态体系。

第二章产品特性覆盖多重教育生命周期虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，在实际的教学工作中，很多实验和实训都有一定的限制，导致学生无法将课堂上学到的理论知识与实际相结合。这类应用主要集中在商业案例角色演练与逻辑推演，医疗临床与医学培训的可视化，军事行动的推演与仿真训练；特别是涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，全息教室可以提供可靠、安全和经济的实验项目。例如：高危或极端的环境：危险核岛反应堆、化学实验的危险性和污染性、建筑工地等；不可及或不可逆的操作：操作不熟练导致精密设备损坏、动物及人体的解剖的实训资源需求量无法满足、昂贵的能源及实验原材料的损耗等；高成本、高消耗：高能耗设备的操作与模拟，如激光设备的操作、船舶舰艇的驾驶与维修等；大型综合实验实训：石油石化企业、钢铁冶金生产线和矿井矿下的工作环境、大型且综合的实训等；全息教室是中视典采用VA/AR技术、结合K12及高、职教不同专业教学内容全新推出的教育教学解决方案。按照内容分类，分为全息商科教室、全息理工教室、全息医科教室及全息K12教室。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。变被动接受为主动体验传统教学，一般是将三维甚至更多维度空间事物的流程、原理等经过总结提炼成一维维度的语言表述或计算公式等抽象知识系统，在教学中为了让学生充分理解这些知识，往往采用通过二维逻辑或原理图的形式对知识进行解析，必要时还通过三维空间的实际实验或实习促进理解。但是二维解析和三维实验实习往往处于不同的时间和空间进行，而且由于实验或实习条件的限制，往往无法对知识进行准确、充分和全面的还原，从而对学生学习造成一定的障碍。中视典全息教室解决方案，通过VR三维呈现的仿真场景及专利技术的AR台交互式教学，将三维形态和二维解析甚至抽象知识信息进行同步、对应和交互，使传统教学中的三个维度的教学内容有机的组合在同一教学场景内，有效的解决上述传统教学方式的弊端，帮助教师更有效的进行知识的教授；帮助学生更直观对知识进行理解和记忆。中视典全息教室解决方案，通过上下屏联动技术，充分将右脑的三维空间和形象思维与左脑的语言、数字和逻辑理解完美的结合，通过MARKER交互的创造性教学方式，将学生动眼观察、动脑思考和动手操作同步统一，有效的提高学生的注意力和理解记忆效率。保障学生安全使用全息教室模拟真实的实验环境，让学生在虚拟的三维环境下进行实验和实训练习，使用信息网络技术对用户进行实验和实训的数据进行采集，再通过虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察，从而打破教学过程中对于实验的高危险和高污染、时间和空间以及资源消耗大和成本高等限制。中视典通过为各类大中专院校量身打造适合该院校的全息教室，可以帮助各类院校整合各种资源，完成学生实验与实践培训课程的安排与考核，从而增强学生的实操动手能力，在寓教于乐的虚拟教学环境下，提升学生的学习兴趣、提高学生的创新能力，并建立完善的教学效果考核、评价和反馈机制。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第三章系统设计方案概述VR全息教室的实时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情景。VR全息教室应用各种体验式设备进行教学模拟，利用VRP虚拟现实引擎表现某些系统（自然的、物理的、社会的）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全息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（自然、物理、社会）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。系统结构“全息教室”系统架构图“VR全息教室”系统技术路线如上图所示，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，对系统用户业务进行逻辑实现和封装。教师和学生可在基于VRP虚拟引擎上生成的“VR资源编辑器”上编辑沉浸体验式VR资源，通过系统提供本地及远程多种数据连接方式，将VR资源传送到数据云平台内，平台内容是可共享方式，且VR资源可以通过HTML5技术构建网络学习环境以便进行远程学习和体验。系统特性震撼的三维场景呈现：中视典全息教室系列教学系统，采用国内唯一成熟商用的完全自由知识产权虚拟现实引擎VRP平台开发，具有业内领先的实时光影渲染画质，为教育创造逼真震撼的三维场景效果。创新的交互教学方式：采用独创的MARKER识别和运动轨迹捕捉技术，实现二三维互动的电子沙盘式教学。其特点：①实现二三维联动教学，②实现视觉、听觉、触觉同步教学，③实现左右脑同步运用教学，④克服常见VR眼镜教学影响课堂交流的弊端。系统的交互教学内容：中视典全息教室教学系统，依托中视典十五年虚拟现实引擎底层开发经验，整合用友新道、大风科技、云幻科教等教学、内容、数学仿真算法等业内领先企业和清华大学、北京师范大学、中国科技大学等知名教育领先学府教学专家资源，为教育行业提供先进、系统、创新的教学系统和教学课程内容。专业的模拟仿真后台：中视典全息教室教学系统，后台采用专业的数据仿真算法平台，力求创造最具真实性、最科学性、灵活性和开放性的交互效果。第四章产品形态中视典为“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，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4个形态；4.1全息商科教室为院校提供智慧教育解决方案（课程：⊙ARE⊙V综⊙V财⊙沙盘⊙V物流⊙V电商），针对经管跨专业实习、财会专业、营销专业、开发专业及创新创业有不同解决方案支撑，将企业的真实业务流程、业务场景搬进校园，让学生在学校中能够仿真不同组织、不同岗位的工作内容和流程，实现“上学即上班”，“校内实训=校外实习”；利用中视典在行业中积淀多年的技术打造“智慧教育”，将信息化与实践教学深度融合，塑造学生探究式的学习环境。❶❶ARE虚拟仿真教学平台提供财务管理、工商管理、信息管理、营销管理等专业实训课程以及创新创业赋能课程，而且还能替代学生毕业前的企业实习。ARE平台可创设出多维度结合的全脑学习环境，利用人机交互的场景化学习实践方式，模拟出立体逼真的企业工作场景，体验到与现实企业一样的工作情境。这种学习体验更容易激发学生的学习动机，促成主动学习、促进知识迁移。❷❷V综——跨专业综合实训全方位模拟现代真实商业社会环境，该商业社会环境对现代制造业、流通业及其与现代服务业进行全方位的模拟经营及管理。学生通过在多累社会组织中从事不同职业岗位“工作”，训练在现代商业社会中从事经营管理所需的综合执行能力、综合决策能力和创新创业能力，感悟复杂市场营销环境下的企业经营，学会工作、学会思考，从而培养自身的全局意识和综合职业素养，实现“把企业搬进校园”的教学理念。V综V综——跨专业综合实训全方位模拟现代真实商业社会环境，该商业社会环境对现代制造业、流通业及其与现代服务业进行全方位的模拟经营及管理。学生通过在多累社会组织中从事不同职业岗位“工作”，训练在现代商业社会中从事经营管理所需的综合执行能力、综合决策能力和创新创业能力，感悟复杂市场营销环境下的企业经营，学会工作、学会思考，从而培养自身的全局意识和综合职业素养，实现“把企业搬进校园”的教学理念。❸❸V财——财务综合实训VBSE财务综合实践实训教学平台,以“把企业搬进校园”为产品理念，以制造企业典型业务为主线，以财务部门的各岗位技能培养为目标，为学生提供高仿真的企业工作环境、业务流程、业务数据，让学生通过任务驱动、角色扮演等方式的演练，理解企业生产经营业务与财务处理之间的逻辑关系，掌握各岗位财务技能，熟悉各财务岗位之间的协同关系，以及财务部门与商业社会环境中各组织间的工作关系，并通过信息化的训练让学生感知信息化处理流程与手工处理流程的差异，认知信息化下的财务处理流程。❺V电商❺V电商通过模拟电子商务企业的整体运营过程，让学员进行订单/采购、应付/应收、票据资金、客户关系管理、工艺管理、生产管理、工资管理、进销存、自订报表、决策支持、固定资产、会计总账。在训练过程中，学员既能从战略高度来观察电子商务企业管理的全貌，也能从执行角度来亲身体验电子商务管理的主要环节，并学习如何解决实践中会遇到的典型问题。❻V物流根据不同的市场运输订单数据，模拟一个仿真的市场环境。学生根据所分配的角色，利用自己所学的物流知识，在企业运营过程中针对物流管理进行一系列的决策及执行，包括整体战略规划、市场开拓决策、财务决策、固定资产配置决策、人员配置决策、运输决策等一系列管理决策活动。❹沙盘模拟系列实训包含企业经营模拟沙盘、新创业者电子沙盘、新商战电子沙盘、项目管理沙盘、营销实战沙盘、先天特质沙盘。通过直观的企业沙盘，模拟企业实际运行状况，让学生在游戏般的训练中体验企业经营过程，感受企业发展的典型历程，感悟正确的经营思路和管理理念。4.2全息理工教室❶机械、制造类全息教室•机械设计与制造（、模具设计与制造、机器人•虚拟制造/虚拟设计/虚拟装配（CAD/CAM/CAE）/机械操作•电气自动化、机电一体化=以操作为主体针对开设机械制造类专业的院校客户，为客户建设学生学习机械装配方面课程的培训教室，把传统实体模型或真实设备拆装教学，使用虚拟环境来达到演示和操作的目的，可以将制造过程、装配过程、维护、维修过程制作成交互软件，使用者通过该软件即可了解整个过程，同时也可以亲手操作。安全性差、易损耗、学校采购及维护成本高、占地面积广、教学效率低、管理困难等。中视典全息教室虚拟拆装提供的支持如下：（1）设备操作流程模拟培训课件（2）机械认知，配件名称、参数等相关信息展示（3）虚拟制造、虚拟装配、虚拟设计、虚拟维修中视典全息教室改革了院校原有的教学课程和实习模式。为学生提供一种既能学到理论知识，又能得到上岗技能锻炼的学习方式；为学校提供了一种既能解决设备拆装难、安全性差、易损耗等困难，又能辅助教师优化教学过程、提高教学质量创造信息化的培养模式。❷水利水电类全息教室•水电工程施工与管理•流域水情分析•水电站虚拟仿真通过与电力信息系统紧密结合，逼真再现变电站现场场地、变压器、母线、断路器、隔离开关、接地刀闸、操作机构、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、高压熔断器、站用变压器等一次设备的操作过程和设备运行状态，从而为电力行业提供可视化系统解决方案，结合VRP-SDK二次开发软件工具包，方便电力系统的开发人员针对电力行业的特点和需求开发专业功能。将现实世界的工业厂房及设备在计算机中虚拟化，利用数据库技术、数据采集与监视控制技术。将生产设备的运行状态参数实时传回虚拟电站系统中，在三维虚拟场景中即可实现对设备的查询管理。本项目的预期目标是可以随时查询设备及生产运行数据，可进行设备操作、事故回放等动画演示；通过和生产管理信息系统、操作票管理信息系统等系统结合，在虚拟场景中实现设备基本信息查询、模拟五防操作等与电网安全生产相关内容，实现虚拟场景和现实场景的实时同步。❸能源化工类全息教室•核电、石油、电力、煤炭矿产（操作实训、线应急演练）•无机化学、有机化学能源的开采和开发涉及到很多模块，很多行业，常常需要对大量数据进行分析管理，并且由于职业的特殊性，对员工的业务素质也有很高要求。全息教室不但能够实现庞大数据的有效管理，还能够创建一个具有高度沉浸感的三维虚拟环境，满足企业对石油矿井、电力、天然气等高要求、高难度职位的培训要求，有效提高员工的培训效率，提升员工的业务素质。❹军事科学类全息教室•军事模拟、指挥、虚拟战场、电子对抗•航空航天、战船战舰（驾驶、制造）全息理工教室提高军队训练质量、节省训练经费，缩短武器装备的研制周期，提高指挥决策水平等都发挥着极其重要的作用。其突出的特点是不仅能够大大减少实战和实装训练中的人员、物资损失，节约训练经费，提高训练质量，而且还不受自然地理环境等其他条件的约束和限制。例如：单兵模拟训练、近战战术训练和联合指挥训练。❺建筑土木类全息教室•建筑设计与城市规划道路桥梁、地质灾害、土木测量•文物古迹、虚拟旅游可以实现多种场景转换，使观者置身于虚拟现实技术构造的整个建筑环境中，对整个建筑进行全方位的了解。比如：通过方位跟踪器对建筑尺度范进行精确的测量，通过装置物件摆放检测其安全通道的合理性，或者置身于建筑物任何角度对建筑进行设计。❻环艺设计类全息教室•室内设计实训、空间设计实训•公共场所设计实训、景观设计实训、展示设计实训环艺设计类全息教室课程可全面覆盖环艺设计专业教程知识要点，一键直通VR，实现沉浸式设计体验，是真正链接产业、来自工业界的成熟实训方案。基于环境艺术VR实训平台和AR台、HTCVIVE打造出的场景化实训方式，可有效改善传统教学重理论轻实践的教学方式，实现从实训到就业的全流程学习。4.3全息医科教室•生物工程（基因/遗传/分子结构研究/制药）•虚拟医学工程（虚拟手术/动物、人体解剖/医学分析）为满足教学实验的需要，中视典以医学院校客户的需求为核心，利用虚拟现实技术可为学习者提供一个直观、逼真、形象、方便和可重复操作的实验环境，为解剖学实验教学开辟了一个崭新的教学模式”。目前在医学教育领域，应用较多的便有虚拟人体解剖学、手术训练教学、虚拟实验室、虚拟医院等。（1）虚拟人体解剖学虚拟人体解剖学，可在显示人体组织器官解剖结构的同时，显示其断面解剖结构，并可以任意旋转，提供器官或结构在人体空间中的准确定位、三维测量数据和立体图像。（2）手术训练教学用计算机图形学重构出虚拟人体软组织模型，模拟出虚拟医学环境，并利用触觉交互设备与之进行交互，逼真模拟临床手术的全过程。通过虚拟手术系统，学生可观察专家手术的过程，也可重复练习，大大减少手术培训时间，以及减少对昂贵实验对象的需求。而且，在虚拟环境中进行手术，不会发生严重的意外，能够提高学生协作能力。4.4全息K12教室打造以VR技术为主的教学空间，学生可通过自身与虚拟环境的相互作用，来获得知识、技能的VR体验式学习方式。进入到虚拟世界当中，在虚拟多维空间中自由探索,将复杂抽象的概念可视化，从而激发学生的学习兴趣。老师在教学过程中，利用控制系统可以更好地管理和观察学生的学习过程，实时了解学生的学习习惯与关注点，并及时给予指导。•能够真正模拟理想条件下的环境•引导学生主动探究•游戏化的方式让学生轻松学习•学生可以独立，反复学习第五章系统综合服务器系统平台5.1VR云平台对于教育产业蓬勃发展所带来的广阔前景和市场机遇，植根行业多年的中视典合作伙伴微软有着深入的了解和前瞻洞察，借助微软领先的技术创新平台“微软云”，中视典研发的一款大型在线三维体验式课程及实验平台——VR云平台，在助推中国教育数字化转型的过程中，也实现了自己的价值创新。VR云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。多媒体素材上传 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。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。5.2VR云平台组成结构“VR云平台”由创研云服务、数据云模块、管理云模块、教学云模块以及学习云模块这五大功能模块构成。创研云服务创研云服务为本套方案的核心功能模块，该模块共包含VR资源制作、VR资源门户这两大部分。用户可在系统中进行图片、文档等多媒体资料的编辑，以及虚拟教案的制作，然后在虚拟课堂中依据虚拟教案进行自主或自动的课堂仿真模拟。同时，系统可将课堂模拟的结果进行记录和反馈，以供老师、学生一起讨论研究使用，是完善学习内容、提高学习效率的有力的工具。创研云服务能通过数据云模块接入校园网，为广大师生以及校园网访问人员提供跨学科、多学科的VR服务。创研云服务多学科应用VR资源制作系统提供了高效、便捷的资源制作工具，即“VR资源编辑器”。学生可通过外部导入图片、音频、视频等多媒体资料，也可在系统内部输入文字、文档等信息。学生使用这些多媒体资料，在“VR资源编辑器”中编辑逻辑以及交互方式，以供VR体验和演示使用。针对不同的学科和课程，学生可制作不同的VR资源以达到最好的教学效果。例如针对地理课程制作的山体形成过程VR资源，针对天文课程制作的宇宙形成的VR资源，可以让用户身临其境的体验到所需要学习的内容，相对于传统的线上教育，更加真实和身临其境!VR资源VR资源编辑器采用类似故事编辑器的形式，学生可根据自己的设计和构思，将课堂的知识点、常见问题等课堂元素进行相应的编辑，构成完整的VR虚拟体验资源。VR资源编辑器中针对不同的学科和课程，可提供各学科专用模板，让学生和老师便捷、高效的生成可交互式VR资源。这种形式不仅能适用于各种学科，实现跨专业，也大大降低了软件操作使用的技术门槛。VR虚拟体验VR虚拟体验是基于尖端的VR虚拟现实技术，虚拟仿真出真实学科学习中所涉及的知识点，将学科中的重点展示内容、逻辑以及形成过程等知识点在VR虚拟体验中进行体现。这种形式不仅是可以让学生自己体验自己制作的VR虚拟资源，更可以让学生自己找出自己在学习中的问题并加以改正。例如师范类专业的学生可以制作虚拟课堂相关的VR资源，进行虚拟课堂相关的模拟。以下以师范类专业为例进行说明。课堂模拟学生在VR资源制作中完成的相关资源，可在虚拟课堂中进行体验。学生通过电子黑板播放自己制作好的VR资源，同时在虚拟教室环境下讲课，讲课内容可根据自己的备课内容也可即兴发挥。在虚拟教室环境中，学生与老师采用实时语音交互的方式，老师和同学可以随时使用耳机交谈和讨论，和真实的教室上课形式一致。多人在线角色扮演用户确定虚拟课堂环境后，可选择多人在线模式，即其他的学生或老师能加入该虚拟课堂，并选择相应的身份。虚拟上课过程中可自主控制当前角色的行为，进行例如提问等动作，沟通采用实时语音进行。虚拟课堂-多人在线沉浸式体验老师和学生可在电子黑板上观看课堂仿真模拟，或者通过虚拟现实头盔进行沉浸式的授课或听课。虚拟课堂-虚拟现实头盔教师视角虚拟课堂-虚拟现实头盔学生视角丰富的虚拟课堂环境系统预设多种课堂环境，例如传统式、电子式、开放式等等，学生可根据自己上课的内容或喜好选择相应的虚拟环境。虚拟课堂环境示意图数据记录系统也通过多种视角，将虚拟上课的全过程，以及学生进行虚拟上课过程中的音频进行统一记录，可在后期需要时随时回放查看。VR资源门户学生和老师可将制作好的VR资源上传至数据云，系统提供本地及远程多种数据连接方式,且这些VR资源可以通过HTML5技术在网络环境中进行远程学习和体验。老师和学生也可通过数据云模块在线体验其他学生制作的VR资源，进行相关的学习和研究。数据云模块“全息教室云平台”数据云模块是以云计算为基础，通过信息技术与教学数据深度结合，搭建涵盖核心应用的教育云数据中心，面向学校、老师、学生提供一站式的教学服务。系统中的其他模块创研云服务、管理云模块、教学云模块以及学习云模块中输出的数据均存储与数据云中，用户可随时通过网络访问。老师与学生均可查阅位于数据云中的多媒体资料、VR资源等教学资源。系统数据流示意图数据云模块同时提供标准接口，具备接入智慧校园的功能，进而与校园一卡通、电子班牌、班班通、校园网、校园OA等校园常用智能功能子系统进行数据传输的功能。同时，通过云计算、大数据等技术手段，使VR全息教室深入教学过程，同时与校园管理业务互联互通，深度融合。管理云模块本模块主要用于用户的信息管理。系统设定有三种身份，即教师、学生以及管理员。不同的身份登陆后可执行各自对应的操作。管理员可在本模块中进行系统维护以及数据管理的工作。教师可对自己的信息进行编辑、修改，也能对学生的信息进行修改。例如教师可以对学生的用户名、密码等进行修改。同时教师也可对数据云中存储的多媒体资料、VR资源等教学资源进行编辑和修改。学生可对数据云中自己存储的多媒体资料、VR资源等教学资源进行编辑和修改。教学云模块教学云模块可以实现教学、作业、考试以及备课的功能。教学云模块主要是教师使用。教学教师可选择在创研云模块中制作好的课件或教案进行教学。教学过程中可在电子黑板上进行云板书，即在电子黑板上进行手写批注内容，然后存储在数据云中或者下发给学生端。也可进行同步教学，即强制学生端画面与教师端一致作业教师可在作业库中选择作业，并下发给学生。学生做完作业提交给教师，教师可对学生提交的作业进行批改考试教师在试题库中选择试题，可设置在线考试和离线考试两种模式，并可对学生提交的试券进行批改备课教师可使用系统提供的专用备课工具，方便快捷的进行备课学习云模块学习学生在教师上课过程中使用云笔记、提问、拍照等功能，方便快捷的进行与教师沟通和信息记录练习学生可访问数据云，查看自己、教师和其他学生共享的多媒体资料、VR资源等教学资源。也能接收到教师布置的作业，以及完成作业后提交给教师考试学生可接收到教师下发的试题，完成试题后可实现自动提交和手动提交5.3资源共享平台我公司从成立至今经过长时间的项目积累，拥有非常丰富的三维素材库，包含机械模型素材（汽车类、机床类、燃气锅炉类等多种类型的设备）、建筑类素材（古代建筑、现代建筑、欧式建筑、中式园林建筑）、自然景观类、工厂、和自然类素材等多种素材，可以满足不同用户群的需求。用户可以一键添加，材质库并拥有浏览功能，非常方便用户调用。资源实例：资源共享平台是这次项目面向学校公众网络的应用门户，学员可以在校园网内部查询、调用到设备库、工具库、案例库的各项资源。并且会建立相应的论坛让学员交流案例学习经验，让教师交流课件制作经验。此外还设计构建新闻中心可以统一发布各种新闻。资源共享平台资源共享平台工具库设备库教学案例库新闻中心论坛图.资源共享平台功能概括资源共享平台首页示意图从页面布局上分为资源共享平台设备库、资源共享平台工具库、教学案例应用下载、论坛、新闻以及下载部分。资源共享平台由后台管理软件和数据库组成，数据库主要包括：工具库、设备库、案例库和一些辅助信息库。根据建设目标资源共享平台为全学院教师/学员提供内容丰富、方便快捷的“一站式”虚拟现实相关教学资源服务，为便于教师/学员使用在资源共享平台部分建设门户主页，并在学院主页设置链接，教师/学员登录后可根据权限查询、浏览、下载设备库、工具库、案例库的各项资源。资源共享平台功能模块组成示意图（1）资源浏览包括：各种资源的检索、工具、设备、案例资源的在线浏览，主要与应用系统中的功能一致，已描述。（2）资源管理包括：使用者用户对资源进行的操作功能，可以从平台上下载检索到的各种素材，并且也能上传自己的资源素材，管理自己上传的资源素材。（3）新闻中心可以在门户页面中浏览到系统推送的最新新闻。（4）论坛提供论坛功能，设有开发者板块和学员学习板块以便各类用户进行使用交流。第六章场景化教学硬件设备介绍VR全息教室是由三维空间显示大屏幕系统、AR台、立体显示系统、数据手套交互系统、智能终端输入系统、系统综合服务器系统以及其他组件等构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和练习教学内容。系统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。全息教室示意图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。6.1三维空间显示大屏幕系统模块设备介绍人类正在迎来到处都是屏幕的世界。大屏幕系统是中视典打造的一款针对教育培训的巨型液晶显示设备，配备3D立体眼镜和动作捕捉，并具有多点触摸功能，可将平面图像转换为三维立体并可进行交互。系统可供多人参与，学生可以将学生操作端图像实时发送到大屏幕系统上，可以细致地表达出学生们的想法。且大屏幕系统是一个双向沟通性设备，设备可以连接到每一个同学的设备上，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。设备规格1·投影直幕：可视面积：4.4（米）*1.5（米）；全屏尺寸：4.56（米）*1.68（米）；幕布颜色材质：深灰喷塑；增益：0.8；2·高清投影机：奥图码OSU8146；规格OSU8146显示技术德州仪器DLP®技术WUXGADMD芯片分辨率真实分辨率:1920x1200(WUXGA)输出亮度(高亮模式)/对比度7000(TBD)ISO21118流明/5000:1可显示色彩1073.4百万色(10bit)投影镜头A02标准镜头：f=18.07~22.59mm，F#2.0~2.32，1.25x倍电动缩放/对焦A03长焦镜头：f=22.56~42.87mm，F#2.3~3.39，1.9x倍电动缩放/对焦A01短焦镜头：f=14.03~17.96mm，F#2.3~2.57,1.28x倍电动缩放/对焦A15定焦镜头：f=11.11~14.06mm，F#2.3~2.53,1.26x倍电动缩放/对焦投影尺寸(对角线)50”~300”（16:10）投射比A01短焦镜头：0.95~1.22:1，A02标准镜头：1.28~1.61：1；A03长焦镜头：1.52~2.92:1；A15超短焦镜头：0.75~0.95:1数字梯形校正垂直±20°镜头位移范围垂直:-50%~+50%幕高；水平:+/-15%幕宽影像格式16:10,兼容4:3扫描频率水平:15.7~91.1KHz/垂直:24~85Hz(120Hzfor3D)计算机兼容格式WUXGA,1080P,UXGA,SXGA+,SXGA,WXGA+,WXGA,720P,XGA,SVGA,VGACompression,VESAstandards,PC&Macintoshcompatible视频兼容格式HDTV(720p,1080i/p),SDTV(480i/p,576i/p),NTSC,PAL,SECAM3D兼容性Computer:1280x720/1024x768/800x600@120Hz信号输出入接口输入接口：HDMI1.3ax1，DVI-Dx1，D-sub15pinx1，BNCx1，Composite(Video)x1输出接口：D-sub15pinx1控制接口：RJ-45x1，RS-232(D-sub9pin)x1,12vtriggerx1,IRRemotex1均匀度90%工作噪音38dB(标准模式)灯泡规格465W可换式高效能灯泡灯泡寿命2000小时（节能模式)/1500小时(明亮模式)整机功耗580W+/-10%@110VAC明亮模式/小于0.5W(待机)额定电压AC100~240V±10%,50/60Hz体积(宽*深*高)/重量452.8x205.5x389.9mm/14.5kg(不含镜头)3·标清投影机:奥图码OSU8146规格OSX8114显示技术德州仪器DLP®技术/最新一代XGADMD芯片分辨率真实分辨率:1024x768(XGA)输出亮度(高亮模式)/对比度5000ISO21118流明/10000:1(TBD)可显示色彩1073.4百万色(10bit)投影镜头标准镜头：C16，1.6x倍手动缩放/对焦投影尺寸(对角线)30”~500”(TBD)投射比/offset1.83~2.92：1/98.1%-115%数字梯形校正±30°（H,V）垂直可自动镜头位移范围垂直16.9%影像格式4：3,兼容16:9扫描频率水平:15.375~91.146KHz/垂直:24~85Hz(120Hzfor3D)计算机兼容格式WUXGA,1080P,UXGA,SXGA+,SXGA,WXGA+,WXGA,720P,XGA,SVGA,VGACompression,VESAstandards,PC&Macintoshcompatible视频兼容格式HDTV(720p,1080i/p),SDTV(480i/p,576i/p),NTSC,PAL,SECAM3D兼容性Video:480i&HDMI1.4bBlu-ray3DComputer:1280x720/1024x768/800x600@120Hz信号输出入接口HDMI1.4Ax3,VGAinx2,S-videox1，Videox1，VGAOutx1，VESA3Dx1（3Pin），Mini-jackAudio-Inx1,AudioRCAx2，micinx1，Mini-jackAudio-Outx1，RJ-45x1，RS-232(9Pin)x1,USBTypeAx1，USBTypeBx1，12Voutx1均匀度85%内置扬声器16Wx2工作噪音37dB(标准模式)(TBD)灯泡规格310W可换式高效能灯泡灯泡寿命3500小时（节能模式)/3000小时(明亮模式)(TBD)整机功耗460W(明亮模式)@220VAC/小于0.5W(待机)(TBD)额定电压AC100~240V±10%,50/60Hz体积(宽x深x高)336x258x105mm(w/ofeet)

6.2AR台交互系统模块AR台示意图AR台(ARTable)是中视典研发的一款获得国家专利的虚拟现实体验产品。由OPEN-VRP虚拟现实引擎、感知识别模块、AR模块、交互体验系统等核心部分组成。AR台结合时下前沿科技，利用VR、AR、人机交互、三维数字等多种技术手段实现用户沉浸式体验。以教学演练、方案选型、展览展示为核心价值，为用户提供虚拟教学、仿真演练、家居设计、展示营销等整体解决方案。AR台能够满足学校降低成本、快速部署、弹性扩张的需求。根据全息教室规模大小、学生数量多少、教室场地不同，数量可以随意调节。设备规格（性能版）分类名称规格操控台主要参数整机1160mm*880mm*920mm屏幕40寸屏幕分辨率1024x768图像捕捉高速摄像模组30FPS图形工作站CPUInteli5四核内存8GBDDR3显示卡NVIDIAGTX9704G硬盘1T投影机DLP光学成像技术流明：3000标准分辨率：720p兼容分辨率：最高至UXGA对比度：13000:1SmartEco节能技术ecoFACTS环保标识图像捕捉摄像摸组帧率1920X108030fps传感器CMOS视角无畸变100度光线调节模组红外led850nm90°DC12V2A光线调节电路模块自动根据环境调节光强。高硬度成像及图像采集屏应力α≥95Mpa表面采用全像彩色滤光板结晶体（HCFC）为核心材料增益4（＋／-0.5）设备规格（便携版）分类名称规格操控台主要参数整机900mm*840mm*940mm屏幕40寸屏幕分辨率1024x768图像捕捉高速摄像模组30FPS投影机DLP光学成像技术流明：3000标准分辨率：720p兼容分辨率：最高至UXGA对比度：13000:1SmartEco节能技术ecoFACTS环保标识图像捕捉摄像摸组帧率1920X108030fps传感器CMOS视角无畸变100度光线调节模组红外led850nm90°DC12V2A光线调节电路模块自动根据环境调节光强。高硬度成像及图像采集屏应力α≥95Mpa表面采用全像彩色滤光板结晶体（HCFC）为核心材料增益4（＋／-0.5）6.3立体显示系统模块示意图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。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(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。笔上的三个按键提供了简洁的交互方式，如选择、旋转、任意摆放和拼接物体等。用户可以自然地拖动呈现在“空气”中的物品靠近自己，从上面、侧面等多角度观看模型细节及透视，感受无与伦比的空间感和真实感，就像将一个真实的物品握在手中一样地自然，简单。6.4数据手套交互系统模块示意图学生可借助数据手套等设备来操纵虚拟场景中的对象，数据手套中装有许多光纤传感器，能够感知手指关节的弯曲状态，观察者通过手指的活动来实现与虚拟场景互作用，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，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段，在虚拟装配和医疗手术模拟中，数据手套是不可缺少的虚拟现实硬件的一个组成部分。数据手套把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统。6.5智能终端输入系统模块示意图设备介绍打破传统的单向教学，实现师生双向互动，主要应用于全息教室的建设。其基于教师和学生手持设备，提供师生多屏互动、即时测评、资源共享等功能，打造研讨式、体验式的创新教学环境。支持教师通过智能终端同步控制大屏幕系统课程内容的播放，并可通过智能终端直接对授课内容进行批注并同步至大屏幕和学生端；支持学生通过智能终端同步课程内容并实时接收教师推送的课堂任务或测验。该系统打破了传统多媒体教室中，教师被局限在讲台操控课件播放的状态，帮助教师脱离讲台与学生进行近距离沟通，并即时获得学生答题、投票反馈，掌握教学效果，即时调整课堂授课内容，提高课堂教学质量。

第七章合作生态链一个囊括软件、硬件、内容发展的生态链已初见规模HTCVIVE：塑造最真实的虚拟世界唯一360度走动式体验最逼真的VR体验Room-scale房间就是虚拟空间ZSPACE：创造全新的与现实世界有机整合的虚拟体验全新的3D显示屏，可以跟踪用户的头的转动和手的动作实时调整用户看到的3D图像MicrosoftHoloLens：屏幕是你眼前“真实”的一切将目之所及的现实世界变成可操作元素带给你绝佳的交互体验第八章中视典全息教室优势团队优势1、十六年虚拟现实行业积累，超过600百所各类大专院校实验室建设的成功经验2、国产商用化程度最高的虚拟现实软件平台，近1000家三维设计企业选择的虚拟现实开发工具技术优势拥有自主知识产权的VRP虚拟现实平台，积累大量各类行业的教学资源库，针对教育领域定制的三维仿真开发的解决方案，不仅可以依据客户需求实现高度定制开发和高效快速的安装部署，同时用户也可结合自身的专业领域的特点，自主开发虚拟仿真实验教学课件。多平台一键式发布，更轻松的实现大小屏教学资源同步分享，发布平台包括：Windows系列、Android、IOS、Mac和Html5等，可实现C/S、B/S和移动（手机、平板）版。2、硬件平台教学资源联动，教师和学生可快速将设计和制作的三维仿真课件内容部署到中视典各类硬件产品中，例如全息台、AR台、环幕、裸眼立体、虚拟现实头盔及CAVE（各类名称还需更易辨识，或增加图片，小短片的说明，如网页宣传，可直接加入链接）3、实时渲染与交互技术，全球领先的OpenVRP和极光渲染引擎可快速将创建的三维模型实时渲染，模拟出逼真度高、交互性强的三维虚拟场景，通过逻辑交互工具（脚本编辑器、时间轴、GUI我希望统一为逻辑交互模块）可对场景的模型进行组态定义（李总的拆装工具），快速实现工具库、教学点、考核点的创建，在操作即所得的环境下进行虚拟实验教学课件的创作。4、实验教学管理平台建设，通过该平台可将三维虚拟仿真教学资源与实验教学管理平台无缝结合，实现统一入口、统一推广、统一标准、统一管理和统一部署，结合该平台不仅可使三维虚拟仿真教学资源能够与实验教务系统、实验教学管理、理论知识学习、实验过程指导、实验室预约管理、实验成绩查询等结合，还可将孤岛化的三维虚拟仿真教学资源通过该平台在校内外、本地区乃至更广范围内进行资源共享，满足多学科专业、多学校和多地区的虚拟仿真实验教学需求。5、项目实施流程，多年的项目实施和管理经验，打造出标准化的三维虚拟仿真教学资源开发流程，从需求立项开始到项目验收，均有专职的项目经理和各类专业技术人员为客户提供服务，完备的项目管理流程和过程汇报体系可使客户随时知悉项目进展和完成情况。附录选配硬件设备1、全息黑板设备介绍在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。全息黑板示意图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。设备规格设备名称分类参数要求全息黑板（全息系）屏幕尺寸79英寸分辨率超高清4K（3840*2160）屏幕比例16:9支持格式（高清）2160p能效等级二级能效操作系统webOS2.0图像参数图像参数：至真4K图像处理引擎，三重XD引擎，HEVC超高清解码器背光性能LED背光源3D制式支持偏光式3D显示尺寸1770×1025×59.5mm输入端口HDMI接口2、全息讲台全息讲台示意图设备介绍Holo-station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