沉浸式XR虛擬仿真體驗教學中心落戶武漢

　　傳統的虛擬仿真實驗實訓中心是以學校的計算機房為基礎建設或改造的，學生通過個人計算機終端，操作各種虛擬仿真軟件，完成實驗。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實驗、實訓的沉浸感要求較高的學科（如機械、心理學、藝術、醫學等）以及特定的教育場景（如安全教育）的需求。結合本科高校、職業院校和中小學校實驗教學的多樣化需求，打造沉浸感更強、交互方式更豐富，同時兼具單人和多人協同實驗實訓功能，能夠有效融合多種軟硬件設備和資源的新型虛擬仿真實驗實訓環境是未來虛擬仿真實驗實訓中心的發展方向。

　　2021年9月，教育部裝備中心虛擬現實教育應用研究院在武漢落戶打造了一個虛擬仿真實驗實訓教學軟硬件一體化樣板工程---沉浸式XR虛擬仿真體驗教學中心。

　　該中心主要由LED大屏立體顯示系統、CAVE沉浸式立體顯示系統、桌面VR交互系統、沉浸式VR交互系統、AR互動系統、MR互動系統、體感式互動系統等七大部分構成。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、經驗參考、交流互動的重要平臺!

　　LED大屏立體交互體驗區

　　LED大屏立體顯示系統是一套大屏幕顯示輸出設備，具有高分辨率、大尺寸、能夠實現三維沉浸展示等特點，可以很好地滿足虛擬仿真實訓的大班教學。LED大屏幕立體顯示系統可滿足至少一個班級的一對多課堂教學，師生共同沉浸在同一虛擬環境中，以教師為主進行講授，學生觀看、聽講，可用于單位科研、教學、實驗實踐成果的展示，接待參觀考察，以提升單位形象，引領示范作用。

　　桌面VR交互體驗區

　　學習者佩戴專用立體眼鏡后，通過操控筆，即可進入3D視覺效果，通過親自動手實操，可以加深對專業知識的理解，提高動手操作能力。桌面VR交互系統，既能讓佩戴立體眼鏡的單人觀看，也能讓旁觀人群觀看，適合小組式教學演練或一對一教學演練。

　　桌面VR交互體驗區主要適用于物體結構展示與拆裝練習、原理認知等教學場景，如人體結構認知，分子原子結構認知，貴重、精密儀器設備的拆解和組裝等。

　　沉浸式VR交互體驗區

　　沉浸式VR交互體驗區融合了立體顯示和傳感技術、人機交互技術等多項技術。學習者通過佩戴VR頭盔，在視覺上完全沉浸于虛擬教學環境中，使用手柄或數據手套還可進行單人或多人聯機交互操作，從而更為直觀快速的理解掌握相關知識。

　　沉浸式VR交互體驗區適用于需要學習者完全沉浸其中，并對實驗者進行動作識別和定位的場景，如靶場射擊練習、多人協同反恐演習、競技滑雪、高空斷橋心理測試、虛擬機械設備維修等。

　　AR互動展示體驗區

　　借助帶有攝像頭的終端顯示設備，以AR技術為基礎的互動教學系統能以更方便快捷的方式構建虛擬場景，僅僅需要通過手機、iPad等便攜式電子設備，虛擬模型就可以呈現在眼前，并可以進行簡單交互。

　　AR互動系統屬于輕量級應用，適合簡單、快速的學習場景，如涉及器官、貴重儀器、微型生物的場景等。該系統可以更好地展現實物的各個細節，激發學生的學習熱情。

　　MR互動教學體驗區

　　MR互動教學體驗區最主要的設備是MR全息頭盔，它是一臺包含了全息顯示技術的非傳統意義的“計算機”，擺脫了線纜的束縛，不需要額外的高性能計算機支持，便可將全息影像呈現在現實環境中，可實現高清立體顯示、同步定位、圖形搭建、手勢識別與追蹤等功能。

　　MR互動系統兼具眼球追蹤、情緒感知、聲音控制等高級功能，一般應用于需要虛擬實驗對象與現實環境同時出現的學習場景，例如虛擬服裝設計、虛擬交通控制、虛擬機械制造等。

　　體感式互動體驗區

　　體感式互動體驗區最主要的功能是對使用者的各種行為、神態等進行識別捕捉，進而輸入到虛擬仿真軟件，由虛擬仿真軟件做出相應反饋，實現與虛擬物品、場景的互動。體感式互動系統適用于依托操作者全身或手勢的動作進行交互體驗的場景，如服裝設計中的虛擬試衣、體育運動中的跑跳閃避、音樂指揮中的手勢動作等。同時還可以外接顯示設備、VR頭盔等沉浸式設備進行擴展應用。

　　CAVE沉浸式立體顯示體驗區

　　CAVE沉浸式立體交互系統和LED大屏立體顯示系統的原理大致相同，但由于全景式的屏幕設計，使得視場更加寬廣，學習者在虛擬仿真場景中的代入感與沉浸感會更加強烈。

　　該系統適用于小班教學，即一人佩戴VR主眼鏡進行控制交互或講解、其他人佩戴VR副眼鏡跟隨主視角進行學習或出謀劃策，便于多人研討操作學習。同樣適用于:大型工程場景、工廠車間實訓、高精儀器設備裝配、建筑設計等大場景環境的虛仿教學。

　　沉浸式XR虛擬仿真體驗教學中心深度融合VR技術、AR技術、MR技術、人機交互技術、動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示、傳感器技術和系統集成控制等新一代信息化技術，模擬了真實教學中高門檻、高投入、高消耗、難實施、難觀摩、難再現的教學環境，可供用戶沉浸式體驗新一代信息技術帶來的全新教學模式。

　　沉浸式XR虛擬仿真體驗教學中心誠邀各類大中專院校，或是對虛擬仿真、VR技術感興趣的業界人士蒞臨參觀體驗，共同探討、共同促進高校教育信息化的發展!