虚拟仿真实训系统解决方案
虚拟仿真实验室解决方案
虚拟仿真实验室解决方案虚拟仿真实验室是一种基于虚拟现实技术的实验室环境，在这个环境中，学习者可以通过虚拟环境来进行各种实验和模拟操作。
虚拟仿真实验室具有以下的特点和优势：首先，它能够提供真实感和沉浸感的学习体验，使学习者能够更好地理解和掌握所学知识；其次，它可以减少实验设备和材料的使用，降低实验成本，提高实验效率；再次，虚拟仿真实验室可以提供多种场景和情境供学习者选择，满足不同学习需求；最后，它也能为学习者提供即时反馈和评估，帮助他们及时发现和纠正错误。
在建设虚拟仿真实验室时，需要考虑以下方面的解决方案：1.软硬件设备选择：选择合适的计算机硬件和虚拟现实设备，并安装相应的软件和驱动程序，如图形引擎、虚拟现实引擎等；2.虚拟环境建模：利用虚拟现实技术构建虚拟环境，包括场景、物体、人物等元素的建模，以及相应的纹理、光照等效果的设置；3.交互与操作：开发相应的用户界面和交互操作手段，如手柄、触控屏、手势识别等，以便学习者能够与虚拟环境进行交互；4.多用户支持：为了支持多用户同时进行实验，需要设计相应的网络通信协议和实验协同机制，确保多个学习者之间能够实时协同工作；5.教学资源开发：为虚拟仿真实验室开发相应的教学资源，如实验指导书、实验视频、实验报告模板等，以帮助学习者更好地进行实验；6.数据记录与分析：虚拟仿真实验室可以记录学习者的操作和行为数据，这些数据可以用于学习者的评估和分析，帮助改进教学方法和内容；7.安全和稳定性：虚拟仿真实验室需要保证学习者的安全，防止潜在的健康风险，同时还要保证实验环境的稳定性和可靠性；8.技术支持和维护：建设虚拟仿真实验室后，需要建立专门的技术支持和维护机构，及时解决学习者在使用虚拟仿真实验室过程中遇到的问题。
虚拟仿真实验室的应用领域很广泛，包括物理、化学、生物、医学、工程等多个学科领域。
以大型复杂设备的操作为例，利用虚拟仿真技术可以模拟真实的设备操作过程，学习者可以在虚拟环境中进行操作，提前熟悉设备的工作原理和操作流程，从而降低实际操作失误的概率。
虚拟仿真实训系统解决方案设计
大娱号虚拟仿真实训系统解决方案 VSTATION HD（V1.0）前言近年来,由于信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。
虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。
虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。
这些特点有益于教师的实训教学和学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路。
目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。
虚拟仿真实训教学，已经逐渐成为高职院校教学变革的一种有效手段。
目录前言 (2)一、总体需求分析 (4)1．1 “情景”的定义： (4)1．2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？ (5)1．3 根据教学建设，用户需求归纳如下： (6)二、设计原则 (7)三、大娱号虚拟仿真实训系统概述 (8)四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图： (10)五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (11)六、与教材同步完备的虚拟场景库 (16)七、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (18)八、大娱号虚拟仿真实训系统配置与指标 (19)九、系统技术支持及服务 (21)一、总体需求分析通过运用学语言，已经为越来越多的教师认同。
学习者必须通过“用语言”才能真正掌握语言。
让学生置身于真实的交际情景中，让学生使用语言进行交际。
而真正的交际应该是互动的。
当一方发出信息后，另一方根据上下文进行意义协商，作出反馈，他可以表示支持、进行反驳或提出疑问，然后接受方对反馈意见再进行意义协商，作出回应，双方如此反复交流，形成互动。
虚拟仿真实训室建设实施方案
一、方案背景虚拟仿真实验教学中心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，是学科专业与信息技术深度融合的产物，更是实验教学的发展方向，重点是建设信息化实验教学资源。
依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，学生在虚拟环境中开展实验，达到所要求的认知与实践教学效果。
二、整体设计第一类为可远程控制的共享资源，主要为虚拟现实教学资源，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，包括播音、编导、新闻、广告四大门类的近20门课程。
这部分资源与电视演播实验室、电视采编实验室、高清非线性编辑网络实验室、电子技术实验室从资源配置上充分体现了虚拟结合，相互补充的原则，其中一部分课程可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分，例如摄像机拆卸与组装、复杂仪器的机械安装等课程；一部分课程可作为真实实训教学的训前准备课程，这部分课程可减少真实实训的高消耗，例如新闻摄影、电视摄像等课程。
第二类为软件共享资源，软件共享是利用仿真工具软件二次开发的纯数字仿真实验资源，不带有实物对象，例如舞台等大型设施的搭建与媒体运行的系统集成等内容。
另外，软件共享资源还有一类是集中了播音、编导、新闻、广告类各专业相关工具软件近20种，由学生自主进行相关课程的虚拟仿真实验，此类软件资源即可实现虚拟现实仿真资源（VR版本）又可与高清非线性编辑网络实验室联合，建立区域网络系统（PC版本）。
第三类为仪器共享资源，是虚拟仿真实验中有部分实物参与的半实物仿真系统，例如，在新闻摄影的仿真教学实验中，有虚拟控制器加实际对象的半实物仿真，有实际控制器加虚拟对象的半实物仿真，可实现诸如水下拍摄、直升机拍摄等多种复杂情况下的拍摄方式。
这部分为虚实结合资源，真实实验中不能实现的功能由虚拟部分实现，真实环境中可以实现的功能由实物对象实现。
三、架构设计针对整体方案设计要求，各类共享资源需配备完善的软件系统，而软件的知识数据管理是本方案中所有软件运行的数据基础保证。
第三代虚拟焊接综合仿真实训系统方案
7.1.7
可将学员列表中的自由设备添加到自己的教学组。可以修改登录密码、设置公差等级的具体参数。
7
可以向虚拟焊接设备发送任务；查看课程信息、任务信息、学生信息和成绩；对教师进行管理；分配虚拟焊接设备设备。管理员分为七个部分：设备监控、课程设计、任务设计、教师管理、学生管理、成绩管理和系统设置。
26)虚拟焊接仿真实训系统可在不浪费昂贵耗材的情况下，多次进行同一项训练。
27)系统配备视景眼镜，在不需要真实焊材和环境的情况下，可在视野中看到模拟的焊接作业环境和焊接效果，如焊接电弧、火花飞溅以及焊液从生成、流动到冷却的过程，并听到相应的声音，产生强烈的身临其境之感。
28)使用焊接模拟培训系统，任何焊接动作所对应的参数都能被跟踪、记录，学员可回放焊接过程；通过演练过程中参数的不同变化来对学员的焊接动作规范及焊接质量进行精确地分析，这些信息能由服务器进行处理，归档，便于对学员的学习过程进行跟踪。
8)
多层多道演练
支持三种焊接方法的多层多道演练
9)
教学辅助
工艺参数考核、智能专家帮助提示、焊接过程回放、观摩系统、焊接过程立体渲染
6
1)该系统适用于多种焊接类型，可模拟三种不同的焊机，其中包含：二氧化碳保护焊、焊条电弧焊、TIG氩弧焊。
2)该系统可进行多角度、全位置焊接演练。通过更换焊件，可模拟多种不同的焊接方式，例如平焊、立焊、横焊、仰焊等；适用于对接、T接等接头形式。
3
虚拟焊接系统的特点：
1、系统采用AR技术进行焊枪和工件的追踪，成本更低。
2、系统采用虚实交互的AR技术方式，相对于纯粹的虚拟现实交互，沉浸感更强。
3、系统整体设计相对体积小，方便移动便携。方便扩展到工业试焊领域。
建筑虚拟仿真实训整体解决方案
建筑虚拟仿真实训整体解决方案随着科技的不断发展，建筑行业也开始逐渐应用虚拟仿真技术进行实训。
虚拟仿真实训可以提供更真实的建筑环境和场景，在实际建筑前进行模拟和测试。
下面是针对建筑虚拟仿真实训的整体解决方案。
1.建筑虚拟仿真实训平台的建立建立一个建筑虚拟仿真实训平台，可以通过计算机等设备实现虚拟现实场景和互动。
这个平台可以模拟不同的建筑场景，如施工现场、室内空间、材料选择等，以及模拟建筑过程中的各种问题和挑战。
平台还可以提供交互式的操作界面，方便学生进行实际操作和学习。
2.虚拟建筑模型的建立在建筑虚拟仿真实训平台中，需要建立真实的建筑模型。
这些模型可以通过三维建模软件进行制作，包括建筑的外观、结构、空间布局等方面的数据。
在建立模型时，可以考虑模拟不同的地理环境、天气条件以及建筑材料等因素，以提高实训的真实性。
3.实训场景的设计与模拟根据教学需求，设计不同的实训场景，如施工现场、室内装修等。
在模拟这些场景时，可以考虑真实的施工、测量和装修过程，包括搭建脚手架、安装建筑材料、调整室内家具等。
通过模拟这些场景，可以帮助学生了解建筑行业的实际操作和技能需求。
4.虚拟现实技术的应用虚拟现实技术可以提供沉浸式的体验，让学生感觉自己置身于真实的建筑环境中。
通过采用虚拟现实设备，如头盔和手套，学生可以与虚拟建筑模型进行互动，并模拟实际操作和场景。
这种真实感的体验可以更好地培养学生的专业技能和应对实际问题的能力。
5.数据分析和评估建筑虚拟仿真实训平台可以记录和分析学生的操作和表现数据。
通过对学生的学习过程进行数据分析，可以评估学生的技能水平和学习成果，并提供个性化的辅导和指导。
这种数据驱动的评估和改进方法可以帮助学生更好地掌握建筑技能和知识。
综上所述，建筑虚拟仿真实训的整体解决方案包括建立虚拟仿真实训平台、建立虚拟建筑模型、设计实训场景、应用虚拟现实技术以及数据分析和评估等方面。
这些解决方案可以提供更真实的建筑环境和场景，帮助学生培养实际操作和问题解决的能力，提高他们的学习效果和职业竞争力。
虚拟仿真实训教学应用中应解决的问题
在当今社会，虚拟仿真实训教学已经成为教育领域中一种普遍且重要的教学方式。
通过虚拟仿真技术，学生可以在真实模拟的场景中进行实践操作与应用，进而提升他们的实际操作能力与技能水平。
然而，与其带来的教学便利与效果提升相比，虚拟仿真实训教学应用也面临着一系列问题与挑战。
针对这些问题，教育工作者需要认真思考并积极寻求解决之道，以不断提升虚拟仿真实训教学的质量与效果。
要解决问题，首先需要正确认识虚拟仿真实训教学应用的现状与发展趋势。
只有了解基本情况，才能有针对性地针对问题进行解决。
要解决虚拟仿真实训教学应用中的问题，需要本着科学合理的原则制定解决方案。
这样才能确保所采取的措施具有可操作性和可行性，不会带来新的问题。
要解决虚拟仿真实训教学应用中的问题，需要有关部门和相关专业人士全力参与，只有集思广益，才能找到最有效的解决办法。
以下，我将就虚拟仿真实训教学应用中应解决的问题进行详细阐述，希望对相关人员有所帮助。
一、技术设备方面存在的问题在进行虚拟仿真实训教学应用过程中，技术设备方面存在的问题是关乎教学效果的重要因素。
教学设备是否齐全，设备是否更新换代，设备性能是否稳定都会影响虚拟仿真实训教学的效果。
虚拟仿真设备操作难易程度对学生实践性操作的影响也不容忽视。
在解决这一类问题时，学校可以考虑加大投入，购置更先进的虚拟仿真实训设备，或者积极与厂家合作，解决设备性能稳定的问题。
另外，学校也可以在技术人员方面加大招聘力度，确保设备操作方面的问题能够得到及时解决。
二、学生参与度与主动性不足的问题虚拟仿真实训教学应用中，学生参与度与主动性不足的问题也是教学效果难以提升的原因之一。
虚拟实训课程对学生的实践能力和动手能力有较高要求，如果学生的主动性不足，会影响到实训效果。
为了解决这一类问题，学校可以从课程设置方面入手，采用更具吸引力的虚拟实训方式，让学生对实训课程更感兴趣。
另外，也可以在学生指导方面下功夫，加强学生的指导与辅导，提高学生的实践积极性和主动性。
虚拟仿真实训基地如何解决“三高三难”
虚拟仿真实训基地如何解决“三高三难”虚拟仿真实训基地是一种模拟真实环境及情境的平台，可以对学员进行高效、安全、可控的实训。
在现实中，很多职业的实训存在着“三高三难”的问题，即高成本、高风险、高技术要求，以及实训场地紧缺、实训资源分散、实训效果难以保证等困难。
虚拟仿真实训基地可以很好地解决这些问题。
首先，虚拟仿真实训基地可以大大降低成本。
传统实训往往需要购买大量的设备、器材，需要支付场地租金、师资费用等。
而虚拟仿真实训基地可以通过虚拟现实技术，提供逼真的虚拟场景，学员可以进行模拟实战训练，无需购买昂贵的设备，大大减少了实训成本。
其次，虚拟仿真实训基地可以解决安全风险问题。
在一些高风险的行业，如航空、石油等，实训过程中存在意外风险，可能对学员的生命安全造成威胁。
而虚拟仿真实训基地可以在虚拟环境中进行高风险实训，不会对学员的生命财产安全带来风险。
再次，虚拟仿真实训基地可以提供高质量的实训效果。
虚拟仿真技术可以实现对实训过程的精确控制和数据采集，通过录像和回放功能，可以对学员的训练情况进行全面的评估和分析，帮助学员发现问题、改进训练方法，提高实训效果。
最后，虚拟仿真实训基地可以集中实训资源，提高资源利用率。
传统实训往往需要在不同的地点进行，实训资源分散，难以统一管理和利用。
而虚拟仿真实训基地可以将各类实训资源汇聚在一个地方，方便管理和利用，实现资源的共享和优化配置，提高资源利用效率。
总之，虚拟仿真实训基地通过运用先进的虚拟技术，可以有效解决“三高三难”的问题。
它降低了实训成本、减少了实训风险、提高了实训效果，同时集中了实训资源，提高了资源利用率。
虚拟仿真实训基地将会成为未来实训的重要发展方向。
虚拟仿真实训基地是一种以虚拟现实技术和仿真技术为核心的新兴教育培训形式，通过模拟真实环境和情境，实现对学员进行高效、安全、可控的实训。
在现实中，很多行业的实训存在着“三高三难”问题，即高成本、高风险、高技术要求，以及实训场地紧缺、实训资源分散、实训效果难以保证等困难。
虚拟仿真实训室建设方案
虚拟仿真实训室建设方案引言虚拟仿真是一种模拟真实环境并通过计算机技术进行操作和训练的方法。
虚拟仿真技术在教育、医疗、军事等领域有着广泛的应用。
虚拟仿真实训室作为一种实践教学的手段，能够提供更加真实的环境和更加精确的操作体验。
本文将介绍虚拟仿真实训室建设方案，包括硬件设备、软件平台以及管理与维护等方面的内容。
一、硬件设备1. 计算机系统虚拟仿真实训室的核心设备是计算机系统。
建议选择高性能的服务器和工作站，以确保系统的稳定性和性能。
服务器应具备足够的处理能力和存储空间，以支持多个训练人员同时进行虚拟仿真训练。
工作站应配备高性能处理器和大容量内存，以提供流畅的操作和渲染体验。
2. 显示设备为了提供更加逼真的视觉体验，虚拟仿真实训室应使用高分辨率的显示设备。
建议选择大屏幕高清液晶显示器或投影仪，以确保学员在实训过程中能够清晰地观察到虚拟场景和操作界面。
另外，虚拟现实头显设备也可以作为扩展设备，提供更加沉浸式的体验。
3. 输入设备虚拟仿真实训室的输入设备应选用高精度的操作设备，以便学员能够精确地操作虚拟环境。
建议选择高精度的鼠标、键盘以及触控屏等设备，以满足不同类型训练的需求。
4. 辅助设备为了提供更加真实的操作体验，虚拟仿真实训室还可以配备一些辅助设备，如运动座椅、力反馈装置等。
这些设备能够提供更加真实的触感和运动感，增强学员的沉浸感和参与度。
二、软件平台1. 虚拟仿真软件选择合适的虚拟仿真软件是虚拟仿真实训室建设的重要环节。
虚拟仿真软件应具有可定制化的特点，能够支持各种不同领域的训练需求。
此外，软件应具备良好的图形渲染能力和交互性能，以提供流畅、逼真的操作体验。
2. 数据库管理系统虚拟仿真实训室需要存储和管理大量的虚拟场景和训练资源。
选择适当的数据库管理系统能够有效地组织和管理这些数据，提高资源的利用效率。
建议选择可靠稳定的数据库系统，并进行定期的备份和维护工作。
3. 网络设备虚拟仿真实训室需要良好的网络设备支持，以提供高速稳定的网络连接。
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大娱号虚拟仿真实训系统解决方案 VSTATION HD(V1、0)前言近年来,由于信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分与提高教学质量的重要手段。
虚拟仿真技术就是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体与环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。
虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。
这些特点有益于教师的实训教学与学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难与就业难等问题开辟了一条新思路。
目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。
虚拟仿真实训教学,已经逐渐成为高职院校教学变革的一种有效手段。
目录前言 (2)一、总体需求分析 (4)1.1 “情景”的定义: (4)1.2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？ (5)1.3 根据教学建设,用户需求归纳如下: (6)二、设计原则 (7)三、大娱号虚拟仿真实训系统概述 (8)四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图: (10)五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (11)六、与教材同步完备的虚拟场景库 (16)七、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (18)八、大娱号虚拟仿真实训系统配置与指标 (19)九、系统技术支持及服务 (20)一、总体需求分析通过运用学语言,已经为越来越多的教师认同。
学习者必须通过“用语言”才能真正掌握语言。
让学生置身于真实的交际情景中,让学生使用语言进行交际。
而真正的交际应该就是互动的。
当一方发出信息后,另一方根据上下文进行意义协商,作出反馈,她可以表示支持、进行反驳或提出疑问,然后接受方对反馈意见再进行意义协商,作出回应,双方如此反复交流,形成互动。
互动就是“交际的核心”。
语言课堂就就是一个充满“交流与互动”的场所。
在课堂教学中,这种互动不仅包括师生互动与生生之间互动,还应该包括教材,因为课堂上的师生互动与生生互动都就是基于一定教材展开的。
“大娱号”虚拟仿真实训系统能够在教材与师生之间搭起一座互动教学的桥梁。
使用“虚拟仿真实训系统”在互动教学的设计与组织上突出情景性、实训性与互动性,力求三者有机结合。
1.1 “情景”的定义:情景指的就是具体场合的情形或景象。
在教学过程中引入或创设生动具体的场景,有利于学生进行意义建构使其产生交际的动机。
“大娱号”虚拟仿真实训系统所提供的虚拟场景可以提供直观生动的形象,通过大屏或投影再现学生在虚拟场景中的表演,可以让学生通过视觉与听觉去感受场景,产生想象与联想,激发学生的学习兴趣。
参与表演的学生可以身临其境的学语言,使用虚拟仿真实训系统教学, 学生觉得有话可说,有戏可演,可以全身心投入课堂中。
在教学过程中引入或创设生动具体的场景,有利于学习者进行意义构建,使其产生交际的动机、互动教学法就是作为一种特殊的课内人际互动;师生互动就是指师生之间在课内发生的各种形式、各种性质、各种程度的相互作用与影响。
也就就是教师与学生这两类角色相互作用与影响的过程。
学生在教学过程中发挥主体性作用,科学地完成学习任务,同时也使其教学的互动性不断发展。
1.2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？1、2、1、有利于改变学生被动听讲的消极性,发挥其学习的主观能动性,使学生通过自己的积极思考领会所学知识,在参与中完成学习任务。
1、2、2、互动式教学要求学生参与的过程增加,必然督促学生在课下认真阅读及查阅相关资料,充实自我,以满足课堂上参与相关主题的讨论与学习的需要。
1、2、3、教师由于要最大限度地调动学生课堂主动参与的积极性,必然要认真钻研,精心备课,谋划好如何既能使所讲知识让学生掌握,又能使学生主动参与到课堂教学中来,这对教师更就是一种教学上的鞭策与督促。
1、2、4、互动式教学由于使教与学有机地统一起来,教师与学生在课堂上互相呼应,无论就是课堂提问还就是案例讨论,气氛变得活跃,师生间的距离得以拉近,从而有利于教学双方最佳状态的发挥。
1.3 根据教学建设,用户需求归纳如下:1、3、1、本系统主要用于各学科虚拟仿真实训教室建设、精品课程录制、校园电视台建设。
1、3、2、整个系统的操作流程与操作方式应该符合师生的教学习惯与管理规范。
1、3、3、整个系统应该具有友好方便的操作与管理功能,可以科学的实现系统的管理,提高系统的运行效率。
1、3、4、必须保证系统的稳定性、可靠性。
同时在设计时要充分考虑系统的先进性、开放性与可扩展性。
二、设计原则本系统设计原则就是在满足虚拟仿真实训系统使用要求的情况下,充分考虑系统的可用性、稳定性、可靠性,同时兼顾系统的先进性、兼容性、可扩展性。
可用性:系统应根据虚拟仿真实训系统的实际要求进行开发,实现与实际工作的高度结合,切实提高工作效率。
先进性:系统应采用先进的虚拟现实成像技术、计算机图像技术、色键合成技术。
可靠性:采用成熟的技术与高质量的设备;扩展性:采用模块化设计方法,便于扩展,以适应未来发展需要。
安全性:采用各种有效的安全措施确保系统的安全性。
兼容性:可与用户原有的各种类型的多媒体教学设备,如交互式大屏、投影仪、音频设备等,实现连接。
我们的目标就是:满足客户需求,考虑长远利益,保护用户原有设备投资。
三、大娱号虚拟仿真实训系统概述大娱号虚拟仿真实训系统采用了先进的虚拟现实技术与计算机图像技术,结合广播电视视音频同步处理技术,针对语言教学习惯进行产品功能开发,为高职院校语言教学提供了一套全新的经验教学方法。
大娱号虚拟仿真实训系统克服了传统的基于教科书,2D多媒体,或者基于传统三分屏网络教学方式的局限性,使学生能身临其境地学习语言,可以大大提高学生的学习积极性与学习效果。
通过三维虚拟场景或者再现实景图像激起学生的学习兴趣,使得学生集中注意力,就是最佳的互动情景教学系统。
大娱号虚拟仿真实训系统的图形渲染服务器实时渲染生成三维虚拟场景或实景图像。
同时系统主机对摄像机现场拍摄的教师、学生在蓝色或者绿色抠像区中的表演影像进行抠像处理,将教师、学生的表演影像从蓝色或绿色的背景中分离出来。
接着,系统主机再对经过抠像处理后的表演影像与图形渲染服务器输出的三维虚拟场景或实景图像进行数字化的实时合成,实现两者天衣无缝的融合,最后将合成好的视频影像输出到流媒体发布系统传输出去,或输出到大屏或投影仪中供现场教学使用。
课堂中的学习内容还可以使用实时本地采集单元,在大娱号虚拟仿真实训系统中的实时储存,以便今后复习、点评及教学参考使用。
系统结构图:四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图:五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点1、系统采用先进的虚拟现实视频成像技术虚拟现实视频成像技术就是在色键系统的基础上发展起来的。
传统的色键(Chroma-Key)合成系统就是电视节目制作中常用的合成手段,它的原理就就是将主持人或演员置身于蓝色或绿色的背景幕布前表演,然后利用色键合成器的色键功能将前景图象中的色度与其作背景的彩色幕布的色调差别作为形成键控电压的依据,并利用此电压去"抠"插入画面,然后再将前景图象填入画面,这样就将表演者从蓝色背景中分离出来,用其她的画面作为背景填充蓝色部分,形成一幅天衣无缝的合成画面。
这种系统现在在电视制作中应用得非常普遍, 大娱号虚拟仿真实训系统采用了这种先进的色键抠像合成技术,却突破了传统色键抠像系统的限制,消除了摄象机拍摄的前景画面不能与场景画面同步运动的致命弱点,做到真实的表演者能深入到虚拟的三维场景中,并能与其中的虚拟对象实时交互。
大娱号虚拟仿真实训系统由三个子系统组成:(1)虚拟场景生成系统(2)视频色键抠像系统(3)视频合成系统。
2、系统采用无轨虚拟跟踪技术系统采用无轨虚拟跟踪技术,使用虚拟摄像机进行场景定位。
镜头的切换等运动变化不需要移动真实摄像机,只要通过设定虚拟摄像机的移动轨迹,便可以改变场景中各个景物的相对角度与位置,便可简单快捷地完成镜头的各种运动变化。
3、高质量虚拟场景生成系统大娱号虚拟仿真实训系统调用的背景就是用传统的3D建模工具(如3DMAX、MAYA等)建立的标准虚拟场景模型序列文件*、ASE,在Open-GL图形平台上根据摄像机的参数变化进行实时的三维填充与渲染。
大娱号虚拟仿真实训系统配置的高性能硬件加速支持三维虚拟场景的实时渲染与输出。
Open-GL图形平台的像素填充率为32亿像素/秒,浮点运算为760亿/秒,三角型生成速率为5700万个/秒,显存带宽为8GB/秒,配备3D加速缓存为DDR RAM /4ns 。
高性能的硬件指标保证了大娱号虚拟仿真实训系统可以实现三维建模并且实时的三维渲染。
4、视频合成系统大娱号虚拟仿真实训系统的视频合成的基本技术就是色键抠像,摄像机拍摄的蓝箱前的真实景物:通过色键器进行抠像处理,与高性能的图形工作站生成的虚拟场景合成一个画面。
那么在进行合成就是需要考虑两方面的技术:(1)深度合成技术大娱号虚拟仿真实训系统的一个基础就就是前景与背景合成的时候,前景的表演者可以被背景的内容覆盖,同时为了丰富画面的拍摄效果,还需要考虑虚拟物体的遮挡效果,这一般都采用深度合成技术。
所谓深度就就是虚拟物体与实际表演者的前后遮挡关系,这一种技术要考虑两路键信号的深度信息,就可以让背景的内容在表演者前面。
这不同于二维图像的层技术。
因为就是三维图像的各像素都带有深度信息,而且各像素还有与摄像机的距离的信息,由这两部分的信息决定前景与背景的像素的可见性。
这样就可以实现虚拟场景的遮挡效果,大大丰富了拍摄与画面的表现手法。
(2)同步技术、要使摄象机的前景画面与虚拟场景天衣无缝的合成,需要让大娱号虚拟仿真实训系统系统中所有的设备接受外同步锁定,这样才能保证在进行实时合成时,高性能的图形工作站根据传感系统的参数变化实时提供相应的虚拟场景,并与摄象机前景信号精确同步合成。
5、系统采用无限蓝箱技术大娱号虚拟仿真实训系统的无限蓝箱功能使表演者的活动范围及摄像机的取景范围不再受蓝箱大小的限制,系统会自动地将有效区以外的垃圾色块用几何方法屏蔽掉,即使天花板或灯光进入摄像机取景范围也不影响抠像。
6、系统操作简便、直接大娱号虚拟仿真实训系统在操作上充满人文关怀,全方位服从人性化设计,真正做到了“以人为本”。
(1) 采用全中文操作系统与应用软件,图形化Windows风格操作界面,使操作人员能在短时间内掌握其使用方法;(2) 更加人性化的操作界面:系统采用简单易行的操作方式,大幅度减少了操作者的学习时间,操作人员只需像平常使用电脑一样拖放鼠标,便可以实现系统功能的所有操作。