虛擬現實教學系統組

建立一個完整的虛擬現實系統是成功進行虛擬現實應用的關鍵，而要建立一個完整的虛擬現實系統，首先要做的工作是選擇確實可行的虛擬現實系統解決方案。

卓信智誠科技根據虛擬現實技術的內在含義和技術特征，并結合多年的虛擬現實教學建設經驗，新推出的虛擬現實教學系統提供以下組成：

1、虛擬現實開發平臺；2、虛擬現實顯示系統；3、虛擬現實交互系統；4、虛擬現實集成控制系統。

虛擬現實開發平臺：

一個完整的虛擬現實系統都需要有一套功能完備的虛擬現實應用開發平臺，一般包括兩個部分，一是硬件開發平臺，即高性能圖像生成及處理系統，通常為高性能的圖形計算機或虛擬現實工作站;另一部分為軟件開發平臺，即面向應用對象的虛擬現實應用軟件開發平臺。開發平臺部分是整個虛擬現實系統的核心部分，負責整個VR場景的開發、運算、生成,是整個虛擬現實系統基本的物理平臺，同時連接和協調整個系統的其它各個子系統的工作和運轉，與他們共同組成一個完整的虛擬現實系統。因此，虛擬現實系統開發平臺部分在任何一個虛擬現實系統中都不可缺少，而且至關重要。

虛擬現實顯示系統包含必不可少的兩點：1、高性能圖像生成及處理系統2、具有沉浸感的虛擬三維顯示系統。

在虛擬現實應用系統中，通常有多種顯示系統或設備，比如：大屏幕監視器、頭盔顯示器、立體顯示器和虛擬三維投影顯示系統，而虛擬三維投影顯示系統則是目前應用為廣泛的系統，因為虛擬現實技術要求應用系統具備沉浸性，而在這些所有的顯示系統或設備中，虛擬三維投影顯示系統是能滿足這項功能要求的系統，因此，該種系統也受廣大專業仿真用戶的歡迎。虛擬三維投影顯示系統是目前國際上普遍采用的虛擬現實和視景仿真實現手段和方式，也是一種典型、實用、高級別的投入型虛擬現實顯示系統。這些高度逼真三維顯示系統的高度臨場感和高度參與性終使參與者真正實現與虛擬空間的信息交流與現實構想。

虛擬現實交互系統

多自由度實時交互是虛擬現實技術本質的特征和要求之一，也是虛擬現實技術的精髓，離開實時交互，虛擬現實應用將失去其存在的價值和意義，這也是虛擬現實技術與三維動畫和多媒體應用的根本的區別。在虛擬現實交互應用中通常會借助于一些面向特定應用的特殊虛擬外設，它們主要是6自由度虛擬交互系統，比如：力或觸覺反饋系統、數據手套、位置跟蹤器或6自由度空間鼠標、操縱桿等等。

虛擬現實集成控制

一個大型的虛擬現實系統包括很多組成部分，比如:多臺投影機、音響系統以及多路視頻的輸入和切換,甚至是輔助的燈光和窗簾,這些都需要方便的控制和管理,每個部分又包括很多產品和設備，這些產品設備之間需要相互連接、相互依賴，彼此之間協同工作。然而，這樣一個復雜的系統要順利地運行并能夠協同工作，就需要進行管理，集成控制系統便是承擔該項工作的載體，有了集成管理控制系統，上述一系列工作通過簡單的遙控器就可完成整個操作過程。

通常，一部分用戶并不重視這個部分，而該部分在虛擬現實系統中恰恰又是非常重要的，一個完善的集成控制手段能使用戶很方便的使用虛擬現實系統，并能將虛擬現實系統中各個部分的功能充分地發揮出來，如果沒有集成控制系統這部分，往往造成整個虛擬現實系統利用率低、系統管理困難、系統穩定性差、協同工作能力低下等等一系列問題。

在通常的集成控制系統中典型的設備就是中央控制系統或矩陣系統(如圖)，這些設備功能強大、操作簡單、使用便捷、管理方便，它是整個虛擬現實系統有效管理和運行的基本保障。

虛擬現實教學設備配備

虛擬現實教學主要實驗設備包括：虛擬現實技術的特征之一就是人機之間的交互性.為了實現人機之間的充分交換信息，必須設計特殊輸入和演示設備，以影響各種操作和指令，且提供反饋信息，實現真正生動的交互效果。不同的項目可以根據實際的應用可以有選擇的使用這些工具，主要包括：VR系列虛擬現實工作站、立體投影、立體眼鏡或頭盔顯示器、三維空間跟蹤定位器、數據手套、3D立體顯示器、三維空間交互球、多通道環幕系統、建模軟件等。

數據傳感手套

觀察者還可借助數據手套等設備來操縱虛擬場景中的對象，數據手套中裝有許多光纖傳感器，能夠感知手指關節的彎曲狀態，觀察者通過手指的活動來實現與虛擬場景交互作用數據手套是一種多模式的虛擬現實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取,移動,旋轉等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。數據手套的出現，為虛擬現實系統提供了一種全新的交互手段，目前的產品已經能夠檢測手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結合手指彎曲度測試和空間定位測試的數據手套被稱為”真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。在虛擬裝配和醫療手術模擬中，數據手套是不可缺少的虛擬現實硬件的一個組成部分。

立體眼鏡

三維眼鏡是用于觀看立體游戲場景、立體電影、仿真效果的計算機裝置，是基于頁交換模式(Pagefilp)的虛擬現實立體眼鏡，分有線和無線兩種，是目前為流行和經濟適用的VR觀察設備?；陧摻粨Q模式(Pagefilp)的立體眼鏡，分有線和無線兩種。均為圖形工作站用立體眼鏡(Shutterglasses)許多專業軟件都支持CrystalEyes，如機械CAD、產品可視化、仿真、分子建模、地理信息系統/測繪和醫學成象等。彩色圖像真實、高分辨率。

頭盔顯示器

無論是要求在現實世界的視場上同時看到需要的數據，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫療和手術，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，頭盔顯示器都得到了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰時的命令傳達、戰場觀察、地形查看、夜視系統顯示、車輛和飛機的炮瞄系統等需要信息顯示的，都可以采用頭盔顯示器。在CAD/CAM操作上，HMD使操作者可以遠程查看數據，比如局部數據清單、工程圖紙、產品規格等。波音公司在采用虛擬現實硬件技術進行波音777飛機設計時，頭盔顯示器就得到了應用。

三維空間跟蹤儀

三維空間跟蹤定位器是用于空間跟蹤定位的裝置，一般與其他VR設備結合使用，如：數據頭盔、立體眼鏡、數據手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉，不局限于固定的空間位置，操作更加靈活、自如、隨意。產品有六個自由度和三個自由度之分。

3D立體顯示器

3D立體顯示器是一項新的虛擬現實產品，過去的立體顯示和立體觀察都是在CRT監視器上戴上液晶光閥的立體眼鏡進行觀看，并且需要通過高技術編程開發才能實現立體現實和立體觀察。而立體顯示器則擺脫以往該項技術需求，不需要任何編程開發，只要您有三維模型，就可以實現三維模型的立體顯示，只要用肉眼即觀察到突出的立體顯示效果，不需要帶任何立體眼鏡設備;同時，它也可以實現視頻圖像(如立體電影)的立體顯示和立體觀察，同樣也無須戴任何立體眼鏡.

虛擬現實工作站

立體投影

立體投影儀，其構成中包括殼體、投影儀、偏振鏡片、投影屏，投影屏和投影儀分別位于殼體前、后方，偏振鏡片位于投影儀的投影鏡頭前面，投影儀和偏振鏡片的數量各為2個，2個投影儀的水平軸線相交、投影圖像在投影屏上重合。圖像提供了一種結構簡單的立體投影設備，可適宜多種場所，具有觀看距離遠，不易損傷視力，無輻射的安全使用性能，特別適宜作為家用立體投影設備使用。

多通道立體環幕系統

多通道環幕(立體)投影系統是指采用多臺投影機組合而成的多通道大屏幕展示系統，它比普通的標準投影系統具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內容、更高的顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。該系統可以應用于教學、視頻播放、電影播放(現在很多影視院采用這種方式)等。多通道環幕(立體)投影系統由于其技術含量高、價格昂貴，以前一般用于虛擬仿真、系統控制和科學研究，近來開始向科博館、展覽展示、工業設計、教育培訓、會議中心等專業領域發展。其中，院校和科博館是該技術的極大應用場所。這種全新的視覺展示技術更能彰顯科博館的先進性和創新性，在今后若干年內不會被淘汰。

卓信智誠科技是國內早從事虛擬現實技術研究和制作的高新企業，在北京、上海、廣州、新加坡都擁有分公司，公司不斷吸收和學習國外先進的虛擬現實技術，在虛擬現實教學建設方面擁有一整套優化解決方案。

數字城市系統

城市規劃演示廳也被稱之為數字城市教學。其主要目標和功能是提供城市規劃、城市市政管理、房地產開發與管理、旅游規劃以及數字地球(城市)的仿真模擬教學和科研平臺。

卓信智誠科技憑借雄厚實力制作了國內極大的數字城市項目，可以為您提供數字內容制作和環幕硬件展示系統整體解決方案。

旅游導游教學

導游培訓：培養熟練和的導游是旅游專業的教學目標，但是旅游專業學校又面臨教學過程中實習資源匱乏、而實地參觀成本又高的難題。卓信智誠科技旅游虛擬仿真系統從導游和旅游專業特點出發，按照旅游專業的教學要求和實施特點，設計出適用于導游實訓、旅游模擬、旅游規劃、信息查詢，景區導航，景區切換等功能模塊。為旅游專業學校提供一站式解決方案。

物流仿真教學

學校教育，由于受到諸多條件的限制，大部分內容還停留在以書本為主的教學體系上。部分學校的學生現在能夠在大三和大四年級，獲得公司實習的機會，但是由于時間和實習單位的工作人員業務繁忙等原因情況，學生了解到的內容比較片面，了解到的業務單證也比較少，實踐機會少，學生對業務的認識程度仍然相當低，缺乏感性認識。在走出學校前，為了使學生對整個的口岸物流有全面和相對深入的了解。圖像聯合業內人士，根據市場需求，可以為物流專業教學提供：3D倉儲模擬實訓系統、3D運輸模擬實訓系統、3D第三方物流模擬實訓系統、3D集裝箱與堆場模擬實訓系統和3D供應鏈模擬實訓系統等一系列解決方案。

虛擬維修拆卸教學

卓信智誠科技虛擬拆卸維修教學，充分的利用了圖像開發的這套虛擬拆裝模擬培訓系統，可以結合大屏幕提供給更多需要虛擬拆卸和虛擬維修以及虛擬組裝的客戶，讓更多的人一起集中練習，提高培訓的效率更加節省成本。

虛擬手術教學

虛擬手術是虛擬現實技術很高端的應用。國外已經可以利用傳感設備進行醫學學員的培訓教學，甚至已經真正的做到了遠程虛擬手術的效果。國內目前還沒有這樣的水平，不過卓信智誠科技和科研機構聯合，制作出人體的內部的三維模型和一些互動式的動作，同樣能滿足培訓學員和手術新手的需要。

仿真駕駛教學

虛擬駕駛，也被稱為汽車駕駛仿真，或汽車模擬駕駛。卓信智誠科技利用三維圖像即時生成技術、汽車動力學仿真物理系統、大視場顯示技術(如多通道立體投影系統)、六自由度運動平臺(或三自由度運動平臺)、用戶輸入硬件系統、立體聲音響、中控系統等，讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗。

虛擬仿真化學實驗室

仿真化學實驗室是利用虛擬現實技術所產生和還原真實的中學化學實驗系統，通過仿真實驗環境、實驗儀器、實驗設備、實驗現象和實驗結果等內容的再現，使學生仿佛置身于傳統的實驗室當中，親手進行實驗學習，掌握化學實驗過程和相關知識，全面滿足學生對實驗學習的需求。

虛擬仿真實驗室，涵蓋數、理、化三門學科，實驗過程開發專業、嚴謹。通過實驗指令操作仿真實驗元素，可根據科學原理隨意修改元素屬性、隨意搭配元素進行實驗。實驗過程的開放性，極大激發了學生想象力、創新能力，實現“自主性”、“探究性”教學模式。同時，進行一些具有危險性、揭秘性的實驗，不會對人和環境造成不良影響。

DIY虛擬仿真化學實驗除了按照固定的步驟完成教學大綱中的經典實驗外，用戶可根據自己的需要自主設計實驗思路、自主選擇實驗器材、自主搭配和組裝實驗儀器、自主創新實驗方案以及動手操作論證實驗結果等，從而全面滿足學生的探索欲望，而不用擔心傳統實驗室器材不全或是實驗操作危險等問題。

虛擬動畫演示代替特殊化學實驗操作

在化學實驗過程中，如遇到并不熟悉的實驗步驟或是操作不規范的情況時，可采用動畫演示對實驗進行指導，熟悉和規范化學實驗動作及流程。

增強教學效果

生動、逼真、立體的表現形式，能讓抽象的實驗過程濃縮在形象逼真的動畫演示中，教師可結合實際的教學需求，極大限度地發揮虛擬元器件資源的優勢，提高教學效果。

演示實驗室無法完成的實驗

輔助教師進行課堂實驗演示：如復雜實驗、危險性實驗、極端破壞性實驗、反應周期過長實驗、無法控制反應過程以及在傳統實驗室無法完成的實驗等。

增強課堂趣味性

借助對多媒體技術(音頻、視頻、圖像)、虛擬仿真技術、傳感技術、輸入輸出技術構建了了一種高度虛擬現實仿真的實驗教學環境，使學習者體驗置身其中的感覺，能夠實現互動實驗教學，能極大限度地激發學生的自主實驗興趣以及解開物理奧秘的沖動，有助于發展學生的構建思維，具有獨特的實驗教學的實踐作用。

豐富課堂教學形式

對于實驗室無法完成的實驗，傳統實驗教學形式單一，只能通過粉筆+黑板的形式，靠教師一張嘴進行講解。而NB物理實驗，突破了實驗教學對客觀條件的依賴性(如環境污染、設備缺乏、實驗危險性過高等問題)，滿足實際的課堂教學需要，是學科老師得力的實驗制作工具，的課堂教學平臺，也是學生自主性和探索式學習平臺。

方便高效的教學輔助工具

重要的實驗輔助教與學工具，實驗齊全，器材零損耗，可反復利用，隨時隨地都可“走進”實驗室。

虛擬3D仿真實驗室

3D虛擬仿真實驗室是一個具有精致演示功能的實驗室。一臺制作端、三臺渲染端、三臺放映機和六臺紅外線感光攝像機為我們打造了一個華麗震撼的仿真環境。在這里我們可以身臨其境的感受3D虛擬的場景。經過科技的制作和渲染，我們在一件房間里就可以上天入海，遨游世界并且實現人機交互對話。這是科技的魅力，也是人類進步的必然。

虛擬現實工業仿真

虛擬現實工業仿真技術已經被世界上一些大型企業廣泛地應用到工業生產、推廣宣傳、培訓教育的各個環節，并逐步延伸到中小型企業，成為未來多媒體展示技術標準模式。

港口虛擬仿真實驗室

港口虛擬仿真實驗室為港口岸吊模擬駕駛訓練與物流作業模擬提供平臺，是一個開放的港口規劃、作業優化和運作實驗平臺。平臺主要由港口物流虛擬仿真系統和港口岸吊虛擬仿真系統組成。

實驗室的主要支撐技術為虛擬現實技術、系統仿真技術、信息技術和網絡技術等，以提供視、聽、觸等直觀人機交互手段，為港口岸吊駕駛操作、港口物流系統規劃(如泊位、堆場、裝卸、人員培訓等)提供逼真的實驗環境。其區別于其它實驗環境的基本特征和優勢是具有沉浸感、交互性，能創造身臨其境的逼真實訓環境。

3D物流虛擬仿真實驗室

被動式環幕投影系統是一種視聽高度沉浸的虛擬仿真顯示環境，采用多臺投影(通道)組成的環形投影屏幕，環形幕半徑通常有100～360弧度不等，由于其屏幕半徑寬大，觀眾的視覺完全被包圍，再配合環繞立體聲系統，使參與者充分體驗一種高度身臨其境的三維立體視聽感受，獲得一個具有高度沉浸感的虛擬仿真可視環境。

沉浸式演示系統K5

CAVE系統是目前先進虛擬現實系統，能為用戶提供一個完全沉浸的、身臨其境的體驗環境，尤其對于如駕駛艙等包圍空間的人機驗證和交互等應用，具有不可替代性;CAVE環境具有的沉浸感，對于型號設計工作中的數字樣機驗證、分析，仿真數據的結果可視化及分析，具有重要的輔助驗證作用;這種系統投資大，專業性強，沉浸感好。

生物醫學三維可視化虛擬仿真應用

利用可視化技術，將CT、MRI或PET三維圖像進行幾何重構生成三維模型，使人們從外部觀察到人體內部狀況，準確地確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀以及它與周圍生物組織之間的空間關系，從而及時高效地診斷疾病。此外在可視化技術的基礎上可以進一步實現放射治療、矯形手術等的計算機模擬及手術規劃。例如在腦腫瘤放射治療中，利用可視化技術就可以基于重構出的人腦內部結構三維圖像，對顱骨穿孔位置、同位素置入通道、安放位置及等劑量線等進行計算機模擬，并選擇方案，同時還可以在屏幕上監視手術進行的情況，從而大大提高手術的成功率。

氣候氣象三維可視化虛擬仿真應用

科學計算可視化可將大量的天氣數據轉換為圖像，在屏幕上顯示出某一時刻的等壓面、等溫面、旋渦、云層的位置及運動、暴雨區的位置及其強度、風力的大小及方向等，使預報人員能對未來的天氣做出準確的分析和預測。并根據全球的氣象監測數據和計算結果，將不同時期全球的氣溫分布、氣壓分布、雨量分布及風力風向等以圖像形式表示出來，從而對全球的氣象情況及其變化趨勢進行研究和預測。

工程數據與三維可視化虛擬仿真系統解決方案是指運用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理和分析的技術。工程數據可視化技術將數據以圖像、曲線、二維圖形、三維圖形或動畫效果顯示在人們面前，并可對其模式和相互關系進行可視化分析，及時掌握計算過程中數據的變化以及由于數據變化造成的直接影響。

數據可視化的應用十分廣泛,幾乎可以應用于自然科學、工程技術、金融、通信或商業等各種領域。卓信智誠科技結合在全球范圍內頗具影響力的專業數據可視化軟件及圖形圖像處理技術，為您提供生物醫學、工程分析、地理地質、氣候氣象等領域的工程數據三維可視化虛擬仿真應用解決方案。

地理地質工程數據三維可視化虛擬仿真應用

利用可視化技術可以從大量的地質勘探數據或測井數據中，構造出感興趣的等值面、等值線，并顯示其范圍及走向，并用不同顏色顯示出多種參數及其相互關系，從而使專業人員能對原始數據做出正確解釋，得到需要的地質信息，如地質結構、礦產儲量等。

虛擬現實數字演示系統

虛擬現實數字演示系統對開展古建筑數字化記錄、展示的研究，基于高精度的三維數據，研發大型虛擬現實作品。數字館虛擬現實劇場以超大畫幅屏幕，高度沉浸的體驗感向觀眾展示古建筑的魅力。

通常，一部分用戶并不重視虛擬現實開發平臺和虛擬現實控制系統部分，而該部分在虛擬現實系統中恰恰又是非常重要的，一個完善的集成控制手段能使用戶很方便的使用虛擬現實系統，并能將虛擬現實系統中各個部分的功能充分地發揮出來，如果沒有集成控制系統這部分，往往造成整個虛擬現實系統利用率低、系統管理困難、系統穩定性差、協同工作能力低下等等一系列問題。還有就是虛擬現實開發平臺的采用上，好采用通用性強的能和國際接軌的虛擬現實開發平臺，并注意以下幾個方面：1、用“平民化”的技術實現教學型虛擬教學的建設和應用2、更新實驗教學觀念,重新認識虛擬教學3、切合實際，合理選擇開發技術平臺。