VR沉浸式教学实训空间 | 职业院校- 大数跨境

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VR沉浸式教学实训空间 | 职业院校

变芯空间

2020-09-02

导读：沉浸式教学实训区可适用于多种专业的教学与实训，特别是可作为旅游、建筑、管理、物流、酒店等专业的大场景示范教学场地。

职业院校 | VR应用技术协同创新中心

沉浸式教学实训空间 | 建设方案

沉浸式教学实训区可适用于多种专业的教学与实训，特别是可作为旅游、建筑、管理、物流、酒店等专业的大场景示范教学场地。

本区域搭建3D展示系统和动作捕捉系统，配套VR体验项目和相关资源，通过VR设备和项目的体验，学生可接触体验到最新的VR技术和发展趋势，了解VR技术在各行各业，包括在教学中的应用等。依托虚拟仿真技术、立体投影技术、环幕技术、投影幕技术，借助影院式环幕、空间立体投影与空间定位和动作捕捉系统的配合，打造一种视听高度沉浸的虚拟仿真显示环境，同时也为师生提供开放性的教学场景，可满足近百人同时感受全息VR教学。师生能够在虚拟现实的世界中，将身体的运动带入其中，感受更加精确的位置跟踪，以及交互中的真实触觉，给师生带来逼真且震撼的虚拟现实教学体验（如下图）。

通过全球领先的空间定位系统和人机交互算法，学生和老师以及学生与学生之间可以在教学现场进行虚拟仿真实验和多人交互，实现理论教学与仿真实验一体化教学，激发学生的学习主动性与探索性，打造院校“翻转课堂”的试点。大空间多人的虚拟现实体验把传统课堂上的学生带进了创意无限的虚拟空间里，将书本上平面的知识转化为立体、沉浸、互动的体验内容，学生们在身临其境的场景中学习，理解更透彻，记忆更深刻。让学生和教室得以在这个超越现实的虚拟环境中自由移动、自由观察，体验到无法用简单的图文或视频构筑的情境和教学新形态。

动捕环幕现场效果

1. 功能布局

平面图（参考）

现场效果图（参考）

2. 主要硬件

（1）3D展示系统

3D展示系统包含显示系统和投影系统，采用多台投影（通道）组成的环形投影屏幕，环形幕半径通常有100～360弧度不等，由于其屏幕半径宽大，观众的视觉完全被包围，再配合环绕立体声系统，使参与者充分体验一种高度身临其境的三维立体视听感受，获得具有高度沉浸感的虚拟仿真可视环境，其沉浸感一般高于传统的平面大屏幕。

在这种设计中，屏幕为一个连贯的圆弧形，观众的最佳观察点在圆弧的圆心位置，从这个位置来观察图象，将获得一个大视角、图象无变形的完美效果，仿佛身临其境。该环幕方式为高端视景仿真系统的首选。优点包括幕与幕之间的拼接处无痕迹，画面和色彩连贯、幕与幕之间无几何变形，观众沉浸感较强等。

显示系统采用主动立体三维技术，其实需要三个要素支持：需要达到每秒120帧的刷新率、红外信号发射器、可以接收红外信号的3D立体眼镜。当3D图像以帧序列的格式实现，左右帧交替产生，通过红外发射器将这些帧信号传输出去，负责接收的3D眼镜在实现信号同步的同时与左右帧图像进行同步交替开关，从而观看到立体影像。主动投影机做主动立体显示，输出光线的利用率一定低于16%。投影机做立体图象显示时，输出的左右图象的实际亮度为标称立体亮度值的45%（理想值为50%），光线通过液晶立体眼镜片后亮度至少要减少65%，因此剩余的亮度为45%*35% < 16%。

系统特点：

• 支持立体投影

• 支持超大规模三维互动场景展示

• 支持各种动画、视频内容播放

• 超群的环幕展现效果

• 定位精准，响应迅速

• 音响效果好且操作方便

• 系统易维护、易升级

（2）动作捕捉系统

动作捕捉系统，英文Motion capture,简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面，可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作、步态分析、生物力学、人机工程等领域。在展示领域这种交互方式可以将虚拟人和真人的动作进行绑定，增加参观者实际参与感觉。

位置跟踪器，是指作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置。操作更加灵活、自如、随意。产品有六个自由度和三个自由度之分。当接收传感器在空间移动时，能够精确地计算出其位置和方位。该设备消除了延迟带来的问题，因为它提供了动态的、实时的六自由度的测量位置(X, Y, 和 Z 笛卡尔坐标) 和方位（俯仰角、偏行角、滚动角），无论在虚拟现实应用领域，还是在控制模拟器的投影机运动时，还是在生物医学的研究中，它是测量运动范围和肢体旋转的理想选择，这是最快速、最精确、最容易使用的位置跟踪器之一。