云渲染技術(shù)在院校虛擬仿真教學(xué)中的應(yīng)用

    2021年8月，教育部科技發(fā)展中心印發(fā)了《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)指南》，提出要適應(yīng)國家戰(zhàn)略和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，緊盯產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，融合新《職業(yè)教育專業(yè)目錄》規(guī)定，將職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地打造成集教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、培訓(xùn)、科研、競賽、科普等功能于一體的綜合性實(shí)訓(xùn)基地、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源校企協(xié)同開發(fā)平臺和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)成果展示與應(yīng)用推廣平臺；解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中高投入、高損耗、高風(fēng)險(xiǎn)及難實(shí)施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”痛點(diǎn)和難點(diǎn)；服務(wù)新時(shí)代復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)、服務(wù)“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)、服務(wù)企業(yè)員工和各類人員就業(yè)培訓(xùn)、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級和鄉(xiāng)村振興、服務(wù)行業(yè)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)“一帶一路”沿線國家和地區(qū)發(fā)展；發(fā)揮示范、引領(lǐng)、輻射、帶動(dòng)作用,為推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展增效賦能。

    為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)建設(shè)目標(biāo)，就需要建設(shè)與實(shí)際職業(yè)情境對接的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境，增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)與行業(yè)企業(yè)崗位實(shí)踐的吻合度。其中尤其提到了云渲染技術(shù)。那么什么是云渲染技術(shù)呢？

    云渲染技術(shù)——依托云計(jì)算、引擎技術(shù)和邊緣計(jì)算等技術(shù)，順應(yīng)5G發(fā)展趨勢，將仿真運(yùn)算程序和3D模型資源部署在服務(wù)器上，僅將仿真和渲染后的3D界面推送給“瘦客戶端”，降低信息處理開銷和數(shù)據(jù)傳輸總量，使用戶無需配置高性能、高成本的計(jì)算終端，也無需配置額外的適配終端解決兼容性問題。

    隨著軟件技術(shù)和硬件（尤其是顯卡）的不斷發(fā)展創(chuàng)新，云渲染技術(shù)的發(fā)展也越來越成熟。通過云渲染技術(shù)，一方面，用戶不必每隔一段時(shí)間就購買新的硬件即可運(yùn)行最新、最出色的應(yīng)用；另一方面用戶可以在具有屏幕和互聯(lián)網(wǎng)連接的任何設(shè)備上開啟任何高端應(yīng)用。

    云渲染技術(shù)在院校虛擬仿真教學(xué)中可以發(fā)揮積極的作用：

    1.可以構(gòu)建更加具有感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性、智能性的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)場所，搭建以實(shí)帶虛、以虛助實(shí)、虛實(shí)結(jié)合的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，通過配置相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備，能夠有效解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中的“三高三難”痛點(diǎn)和難點(diǎn)。例如，利用3DCAT實(shí)時(shí)渲染云平臺，可以實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)綜合管理所有院校內(nèi)課程，同時(shí)，系統(tǒng)兼容各種終端，無論是PC、平板、手機(jī)還是VR/AR頭盔，都可以用一套系統(tǒng)管控。

    2.可以有針對性地制定建設(shè)規(guī)劃和實(shí)施方案，將云渲染技術(shù)和院校原有的智慧校園平臺整合、融合。云渲染技術(shù)默認(rèn)支持網(wǎng)頁鏈接等接入形式，易于和原有平臺整合。

    3.有利于資源共享、便于管理。在尊重保護(hù)院校和企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)與資源版權(quán)的前提下，云渲染技術(shù)有利于保證優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源的開放共享和持續(xù)應(yīng)用，提高其利用率和應(yīng)用效益。

    3DCAT平臺

    3DCAT是集實(shí)時(shí)計(jì)算、實(shí)時(shí)3D可視化、云渲染等相關(guān)技術(shù)服務(wù)于一身的實(shí)時(shí)渲染云平臺。利用云端的海量GPU算力處理繁重的圖像渲染計(jì)算并串流同步輸出到終端設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的輕量化，讓高質(zhì)量三維圖形應(yīng)用變得無處不在。用戶可以使用任何聯(lián)網(wǎng)的普通設(shè)備，訪問托管在3DCAT云中的三維應(yīng)用程序，同時(shí)無需下載安裝應(yīng)用。3DCAT支持能在Windows平臺運(yùn)行的幾乎所有渲染引擎，支持NVIDIA RTX實(shí)時(shí)光線追蹤功能的開啟。

    3DCAT實(shí)時(shí)渲染云平臺通過提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，幫助用戶實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品及工藝降本增效。目前，3DCAT實(shí)時(shí)渲染云平臺已在深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院、山東科技大學(xué)、解放軍某軍事學(xué)院等多所院校中進(jìn)行了應(yīng)用，為相關(guān)學(xué)校育訓(xùn)結(jié)合、教學(xué)創(chuàng)新提供了有效保障。