沉浸式XR虛擬仿真體驗(yàn)教學(xué)中心建成落戶江城武漢！

    傳統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心是以學(xué)校的計(jì)算機(jī)房為基礎(chǔ)建設(shè)或改造的，學(xué)生通過個(gè)人計(jì)算機(jī)終端，操作各種虛擬仿真軟件，完成實(shí)驗(yàn)。這種方式雖然比較便捷，但是沉浸感較差，不能很好地滿足某些對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的沉浸感要求較高的學(xué)科（如機(jī)械、心理學(xué)、藝術(shù)、醫(yī)學(xué)等）以及特定的教育場(chǎng)景（如安全教育）的需求。結(jié)合本科高校、職業(yè)院校和中小學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多樣化需求，打造沉浸感更強(qiáng)、交互方式更豐富，同時(shí)兼具單人和多人協(xié)同實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)功能，能夠有效融合多種軟硬件設(shè)備和資源的新型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境是未來(lái)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心的發(fā)展方向。

    2021年9月，教育部裝備中心虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究院在武漢落戶打造了一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟硬件一體化樣板工程---沉浸式XR虛擬仿真體驗(yàn)教學(xué)中心。

    該中心主要由LED大屏立體顯示系統(tǒng)、CAVE沉浸式立體顯示系統(tǒng)、桌面VR交互系統(tǒng)、沉浸式VR交互系統(tǒng)、AR互動(dòng)系統(tǒng)、MR互動(dòng)系統(tǒng)、體感式互動(dòng)系統(tǒng)等七大部分構(gòu)成。自該中心建成后，已成功接待多所院校，并已逐漸成為廣大院校參觀體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)參考、交流互動(dòng)的重要平臺(tái)!

LED大屏立體交互體驗(yàn)區(qū)

    LED大屏立體顯示系統(tǒng)是一套大屏幕顯示輸出設(shè)備，具有高分辨率、大尺寸、能夠?qū)崿F(xiàn)三維沉浸展示等特點(diǎn)，可以很好地滿足虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的大班教學(xué)。LED大屏幕立體顯示系統(tǒng)可滿足至少一個(gè)班級(jí)的一對(duì)多課堂教學(xué)，師生共同沉浸在同一虛擬環(huán)境中，以教師為主進(jìn)行講授，學(xué)生觀看、聽講，可用于單位科研、教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐成果的展示，接待參觀考察，以提升單位形象，引領(lǐng)示范作用。

桌面VR交互體驗(yàn)區(qū)

    學(xué)習(xí)者佩戴專用立體眼鏡后，通過操控筆，即可進(jìn)入3D視覺效果，通過親自動(dòng)手實(shí)操，可以加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，提高動(dòng)手操作能力。桌面VR交互系統(tǒng)，既能讓佩戴立體眼鏡的單人觀看，也能讓旁觀人群觀看，適合小組式教學(xué)演練或一對(duì)一教學(xué)演練。

    桌面VR交互體驗(yàn)區(qū)主要適用于物體結(jié)構(gòu)展示與拆裝練習(xí)、原理認(rèn)知等教學(xué)場(chǎng)景，如人體結(jié)構(gòu)認(rèn)知，分子原子結(jié)構(gòu)認(rèn)知，貴重、精密儀器設(shè)備的拆解和組裝等。

沉浸式VR交互體驗(yàn)區(qū)

    沉浸式VR交互體驗(yàn)區(qū)融合了立體顯示和傳感技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)。學(xué)習(xí)者通過佩戴VR頭盔，在視覺上完全沉浸于虛擬教學(xué)環(huán)境中，使用手柄或數(shù)據(jù)手套還可進(jìn)行單人或多人聯(lián)機(jī)交互操作，從而更為直觀快速的理解掌握相關(guān)知識(shí)。

    沉浸式VR交互體驗(yàn)區(qū)適用于需要學(xué)習(xí)者完全沉浸其中，并對(duì)實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行動(dòng)作識(shí)別和定位的場(chǎng)景，如靶場(chǎng)射擊練習(xí)、多人協(xié)同反恐演習(xí)、競(jìng)技滑雪、高空斷橋心理測(cè)試、虛擬機(jī)械設(shè)備維修等。

AR互動(dòng)展示體驗(yàn)區(qū)

    借助帶有攝像頭的終端顯示設(shè)備，以AR技術(shù)為基礎(chǔ)的互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)能以更方便快捷的方式構(gòu)建虛擬場(chǎng)景，僅僅需要通過手機(jī)、iPad等便攜式電子設(shè)備，虛擬模型就可以呈現(xiàn)在眼前，并可以進(jìn)行簡(jiǎn)單交互。

    AR互動(dòng)系統(tǒng)屬于輕量級(jí)應(yīng)用，適合簡(jiǎn)單、快速的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，如涉及器官、貴重儀器、微型生物的場(chǎng)景等。該系統(tǒng)可以更好地展現(xiàn)實(shí)物的各個(gè)細(xì)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

MR互動(dòng)教學(xué)體驗(yàn)區(qū)

    MR互動(dòng)教學(xué)體驗(yàn)區(qū)最主要的設(shè)備是MR全息頭盔，它是一臺(tái)包含了全息顯示技術(shù)的非傳統(tǒng)意義的“計(jì)算機(jī)”，擺脫了線纜的束縛，不需要額外的高性能計(jì)算機(jī)支持，便可將全息影像呈現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，可實(shí)現(xiàn)高清立體顯示、同步定位、圖形搭建、手勢(shì)識(shí)別與追蹤等功能。

    MR互動(dòng)系統(tǒng)兼具眼球追蹤、情緒感知、聲音控制等高級(jí)功能，一般應(yīng)用于需要虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象與現(xiàn)實(shí)環(huán)境同時(shí)出現(xiàn)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，例如虛擬服裝設(shè)計(jì)、虛擬交通控制、虛擬機(jī)械制造等。

體感式互動(dòng)體驗(yàn)區(qū)

    體感式互動(dòng)體驗(yàn)區(qū)最主要的功能是對(duì)使用者的各種行為、神態(tài)等進(jìn)行識(shí)別捕捉，進(jìn)而輸入到虛擬仿真軟件，由虛擬仿真軟件做出相應(yīng)反饋，實(shí)現(xiàn)與虛擬物品、場(chǎng)景的互動(dòng)。體感式互動(dòng)系統(tǒng)適用于依托操作者全身或手勢(shì)的動(dòng)作進(jìn)行交互體驗(yàn)的場(chǎng)景，如服裝設(shè)計(jì)中的虛擬試衣、體育運(yùn)動(dòng)中的跑跳閃避、音樂指揮中的手勢(shì)動(dòng)作等。同時(shí)還可以外接顯示設(shè)備、VR頭盔等沉浸式設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用。

CAVE沉浸式立體顯示體驗(yàn)區(qū)

    CAVE沉浸式立體交互系統(tǒng)和LED大屏立體顯示系統(tǒng)的原理大致相同，但由于全景式的屏幕設(shè)計(jì)，使得視場(chǎng)更加寬廣，學(xué)習(xí)者在虛擬仿真場(chǎng)景中的代入感與沉浸感會(huì)更加強(qiáng)烈。

    該系統(tǒng)適用于小班教學(xué)，即一人佩戴VR主眼鏡進(jìn)行控制交互或講解、其他人佩戴VR副眼鏡跟隨主視角進(jìn)行學(xué)習(xí)或出謀劃策，便于多人研討操作學(xué)習(xí)。同樣適用于:大型工程場(chǎng)景、工廠車間實(shí)訓(xùn)、高精儀器設(shè)備裝配、建筑設(shè)計(jì)等大場(chǎng)景環(huán)境的虛仿教學(xué)。

    沉浸式XR虛擬仿真體驗(yàn)教學(xué)中心深度融合VR技術(shù)、AR技術(shù)、MR技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)集成控制等新一代信息化技術(shù)，模擬了真實(shí)教學(xué)中高門檻、高投入、高消耗、難實(shí)施、難觀摩、難再現(xiàn)的教學(xué)環(huán)境，可供用戶沉浸式體驗(yàn)新一代信息技術(shù)帶來(lái)的全新教學(xué)模式。

    沉浸式XR虛擬仿真體驗(yàn)教學(xué)中心誠(chéng)邀各類大中專院校，或是對(duì)虛擬仿真、VR技術(shù)感興趣的業(yè)界人士蒞臨參觀體驗(yàn)，共同探討、共同促進(jìn)高校教育信息化的發(fā)展!