一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)，具體的說是涉及虛擬現(xiàn)實技術、計算機圖形和仿真技術、數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡通訊等信息技術領域，應用于普及優(yōu)質(zhì)教育資源，解決地區(qū)之間教育資源差異化的問題。
【背景技術】
[0002]虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)，又譯為臨境，靈境等。從應用上它是一種綜合了計算機圖形技術、多媒體技術、人機交互技術、網(wǎng)絡技術、3D顯示技術及仿真技術等多種科學技術綜合發(fā)展起來的計算機領域的最新技術，也是力學、數(shù)學、光學、運動學等各種學科的綜合應用。虛擬現(xiàn)實的特點在于以模仿的方式為用戶創(chuàng)造一種虛擬的環(huán)境，使得用戶產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺，并于虛擬環(huán)境相互作用從而引起虛擬環(huán)境的實時變化。
[0003]在我國，虛擬現(xiàn)實技術的研究和一些發(fā)達國家相比還有很大的一段距離，隨著計算機圖形學、計算機工程學等技術的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)得到了相當?shù)闹匾暎芯颗c應用VR，建立虛擬環(huán)境、虛擬場景模型以及分布式VR系統(tǒng)的開發(fā)正朝深度和廣度發(fā)展。
[0004]隨著我國工業(yè)化程度的提高，對人才的質(zhì)量和數(shù)量要求也越來越高。就教育水平來說，地區(qū)與地區(qū)之間存在著較大差距。教育資源分配不均衡是一個嚴重的社會問題，農(nóng)村教育資源與城市教育資源的不平衡、西部偏遠山區(qū)與東部沿海城市教育資源的不平衡狀況相當嚴重，這種不平衡狀況制約著人才的培養(yǎng)和發(fā)展，從根本上制約著我國小康社會的建設進程。均衡教育資源是構建和諧社會的最佳體現(xiàn)、重要保證和根本途徑之一。
[0005]因此，根據(jù)教育科目種類繁多、內(nèi)容量大、對教員自身素質(zhì)水平要求高以及教育環(huán)境要求高的特點，結合虛擬現(xiàn)實技術的明顯優(yōu)勢，本發(fā)明提出一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)，補充和完善了現(xiàn)有教育體系，使不同地域的學生及適齡人群通過沉浸式虛擬現(xiàn)實技術在三維場景中聽名師授課，進行直觀、形象的學習，不用跨地域就能得到優(yōu)質(zhì)教育，有效解決了地區(qū)之間教育資源差異化的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)，用于平衡地區(qū)之間不均衡的教育資源，使不同地域的學生及適齡人群通過沉浸式虛擬現(xiàn)實技術在三維場景中聽名師授課，進行直觀、形象的學習，不用跨地域就能得到優(yōu)質(zhì)教育。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)，包括:
a)頭戴式虛擬現(xiàn)實設備，用于運行虛擬現(xiàn)實仿真模塊與功能模塊，生成仿真界面。用戶通過該設備隔離對所處環(huán)境的視線，獲得虛擬場景的聲光電信號產(chǎn)生身臨其境的沉浸感、現(xiàn)場感、立體感；
b)仿真教學資源云平臺，用于存儲和提供仿真教學系統(tǒng)運行所需的各項數(shù)字資源； C)個人學習數(shù)據(jù)庫，用于存儲輸入輸出用戶個人信息、學習資料及學習進度等數(shù)據(jù)資源。
[0008]優(yōu)選的，頭戴式虛擬現(xiàn)實設備由基礎架構單元、數(shù)據(jù)運行及處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、觸控顯示單元、聲效反饋單元、供電單元等部分組成:
基礎架構單元包括前翻蓋結構塑膠殼和虛擬現(xiàn)實鏡片等部件，起結構支撐、封閉用戶對所處環(huán)境視線的作用。虛擬現(xiàn)實鏡片為非球面凸透鏡，位于顯示屏和用戶眼睛之間；
數(shù)據(jù)運行及處理單元包括系統(tǒng)運行主板、系統(tǒng)內(nèi)存、CPU等部件，是設備系統(tǒng)運行、數(shù)據(jù)處理運算核心；
數(shù)據(jù)存儲單元包括機身內(nèi)存、USB移動硬盤等部件，是系統(tǒng)及個人數(shù)據(jù)的主要存儲媒介；
觸控顯示單元為高分辨率觸控顯示屏，用于提供虛擬現(xiàn)實光影信號，用戶可在觸控顯示屏上完成指令操作；
聲效反饋單元包括咪頭和喇叭，用于提供聲效輸入輸出功能；
供電單元為大容量可充電電池，為系統(tǒng)供電。
[0009]優(yōu)選的，該設備可通過有線或無線的方式充電。
[0010]優(yōu)選的，該設備可外接U盤或移動硬盤。
[0011]優(yōu)選的，該設備使用戶能夠?qū)⒄鎸嵤澜缤耆曈X隔離，僅看到顯示屏中的虛擬場景，獲得沉浸式虛擬現(xiàn)實體驗，且不需要外部接入(如手機、PC等)即能獨立運行。
[0012]優(yōu)選的，仿真教學資源云平臺包括:服務器、虛擬現(xiàn)實設備運行基礎數(shù)據(jù)與服務組件、虛擬環(huán)境的二維、三維數(shù)據(jù)資源、教學科目及內(nèi)容數(shù)據(jù)資源等部分。
[0013]優(yōu)選的，仿真教學資源云平臺及個人學習數(shù)據(jù)庫的建立包括以下步驟:
步驟一:使用三維拍攝技術實拍各學科名師教學實景，基于實景內(nèi)容和三維設計軟件對系統(tǒng)環(huán)境、場景、人物等要素進行建模渲染，生成仿真教學三維模型數(shù)據(jù)；
步驟二:將仿真教學三維模型數(shù)據(jù)導入三維動畫引擎中，根據(jù)現(xiàn)實場景及實拍影像數(shù)據(jù)，通過人工處理生成以教學科目及內(nèi)容為基準的動作行為控制鏈，再導入二維場景模型數(shù)據(jù)，添加配套場景的光聲電效果，渲染得到相應的視頻文件；
步驟三:通過視頻編輯軟件將配套音頻、視頻文件進行集成，生成系統(tǒng)所需的虛擬現(xiàn)實數(shù)字資源。將各學科各項數(shù)字資源及虛擬現(xiàn)實設備運行基礎數(shù)據(jù)與服務組件數(shù)字資源集合至服務器生成仿真教學數(shù)據(jù)資源云平臺；
步驟四:用戶根據(jù)自身需求從云平臺下載所需學習資源存儲于頭戴式虛擬現(xiàn)實設備中建立個人學習數(shù)據(jù)庫，同時可將個人信息、學習內(nèi)容及學習進度數(shù)據(jù)資料上傳云平臺，與其他用戶共同建立討論社區(qū)，得到名師在線指點。
[0014]優(yōu)選的，云平臺資源為動畫模式或?qū)嵕澳Ｊ交騽赢嬇c實景結合模式。
[0015]優(yōu)選的，用戶可通過有線或無線WIFI的方式連接頭戴式虛擬現(xiàn)實設備與仿真教學資源云平臺以完成上傳下載。
[0016]優(yōu)選的，多個設備之間可通過有線或無線藍牙的方式連接，組成多人同步學習系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明針對地區(qū)之間教育資源不平衡的實際情況開發(fā)基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)，補充和完善了現(xiàn)有教育體系，使不同地域的學生及適齡人群通過人機交互的方式在三維場景中進行直觀、形象的學習，不用跨地域就能得到優(yōu)質(zhì)教育，有效解決了地區(qū)之間教育資源差異化的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1是一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)功能示意圖。
[0019]圖2是一種基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的仿真教學系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的