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线上虚拟仿真实验教学技术难点及解决方案

更新时间:2018-08-09 17:00    浏览量:    作者:管理员    来源:本站

  《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》中重点提出:“根据实验教学计划和实际情况,在坚持“能实不虚”的基础上加大虚拟仿真实验教学项目建设力度,探索线上线下教学相结合的新型实验教学模式。加强对虚拟仿真实验教学项目应用管理,建立健全适应网络化学习的实验教学成绩考核评价指标体系,促进实验教学质量稳步提高。”

  其中,线上虚拟仿真实验教学对技术方面有较高的要求,本文将重点分析在线虚拟仿真实验教学的技术难点及关键技术问题的解决方案。

  1、实时渲染画质效果与大数据量承载

  线上虚拟仿真实验教学以虚拟现实软件平台为基础,因此选用的虚拟现实软件平台需要有很好的实时渲染显示效果,同时能够承载很大的模型数据量,具体指标包括单体模型网格数量,总体模型数量及纹理贴图总量。

  解决方案:自主知识产权虚拟现实引擎VRPlatform在实现虚拟仿真实验教学常用教学应用开发的同时,充分满足对图像实时渲染画面质量的要求。在大规模场景数据承载方面,VRP制定了三维场景数据建模规范流程,以综合来控制单体模型数据、总体模型个数与场景纹理贴图总量的平衡,结合平台自身具备的大场景动态加载技术,最终实现大规模场景数据的流畅显示与优化。

  2、二次开发扩展接口

  高校各个专业虚拟仿真实验需求不同,实验内容以高度定制开发为主,因此虚拟现实软件平台需要具备良好的易用性、交互性、稳定性及二次开发扩展能力。

  解决方案:市面上常用的虚拟现实平台在易用性、交互性、稳定性方面均可达到一般要求。在二次开发扩展能力方面,VRPlatform可以基于软件最底层内核进行全谱系开发,并可开放项目所需的底层二次开发接口。

  通过VRP提供的接口可以实现用户应用系统对窗口中三维场景的控制,可定制开发各种仿真硬件设备的驱动接口和应用程序接口(如模拟器、力反馈器、数据手套、光学动作捕捉设备、3D手持控制设备等),使用户可以通过硬件设备来对三维虚拟场景中的对象进行仿真操作,实现逼真的训练模拟,最大化地为实装操作在前期提供技能训练辅助与经验积累。VRP二次开发接口支持的开发环境包括VC,VB,DELPHI,C#,VS.NET等。

  3、模型数据格式支持与优化显示

  高校虚拟仿真实验覆盖多种专业,基础模型数据来源较多,需要解决模型数据的格式转换、数据共享导入导出,大规模装备模型数据的优化显示等技术。

  解决方案:三维模型场景的基础模型数据来源有三维建模软件,如3dsmax、Maya等,有三维设计软件,如Pro/E、Solidworks等,这些三维软件和虚拟现实软件的数据交互,VRPlatform采用国际通用的OBJ、VRML三维数据交换格式,有效的导入导出三维模型数据,来实现模型数据的交换。针对导入的数据采用优化点面数据,提升纹理贴图精度的算法,能够有效的减少数据量同时保持良好的视觉效果。

  4、多人协同操作训练同步管理技术

  线上虚拟仿真实验在实际教学使用中,经常涉及到多个学员在虚拟场景中协作操作的情况,需要解决场景在多人协作的环境下进行虚拟实验的状态同步,多学员操作过程同步与管理。

  解决方案:多人协同训练应用的实现采用VRPlatform多人协同开发端模块进行开发,在服务器端对三维场景中的物体属性及状态数据进行统一管理与通信,同步各学员操作的客户端数据,来实现多学员教学训练的协同操作。

  更多虚拟仿真实验教学中心建设相关问题,请致电中视典400-668-1235!

  

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