虚拟现实VR应用体验中心解决方案

1.1 VR概述

VR是Virtual Reality的缩写，译为中文即“虚拟现实”，该技术融合了计算机3D图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感和模拟现实环境的交互性，有助于加深感受、启发认知。因此，VR系统环备沉浸感、交互性、构想性这三个基本特性。

VR虚拟现实的关键技术主要包括模拟环境三维图形处理技术、位置追踪技术、触觉或力觉反馈、智能传感设备各等。理想的VR体验，是基于计算机生成逼真的三维立体虚拟环境，借助VR输入/输出设备体会到人体正常应感应到的视觉、听觉、触觉、力觉、运动等所有感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，并利用位置追踪技术，对头部转动、眼睛、手势等其它行为动作进行采集，由计算机处理体验者动作的相应数据，并做出实时响应和反馈。

随着移动互联网技术、人工智能技术的发展，推动了VR虚拟现实技术在工业、医疗、教育、军事等多个领域的应用，沉浸式虚拟现实设备因实用便携、最能展现虚拟现实效果而成为未来主要的发展趋势，由于沉浸式交互技术、VR外设硬件技术的不断突破，VR技术也逐步朝着完整成熟的产业化方向发展。 

1.2 VR+教育运用价值

现代学习理念要求：“转变传统教育观念，创建学生自由发挥的空间，使其掌握学习的主动性，并成为独立、自主、高效的学习者，已成为学生实现自我、发展自我、完善自我的必要条件。”而虚拟教学，就是创建一种可控的、逼近真实、多感知一体化的学习环境，使学生能够与之交互，进而开展各种研究、训练的一种学习方式。

“虚拟现实之父” Thomas Furness表示：VR在改变社会，从教育开始。2015年9月，大英博物馆为13岁以上的游客提供了VR设备，用于体验和探索VR虚拟现实环境下的青铜时代文物、遗址、仪式文化等，沉浸式的震撼体验让观者振奋不已，成为了本年度VR技术用于教育文化应用的最佳典型。

1.3 VR+教育的需求分析

VR与教育的融合需求主要体现在以下几方面：

（1） 知识点呈现方式的升级需求　

图书馆一直都是广大读者获得知识的地方。随着互联网的不断发展，图书馆获取知识的方式也在不断演变，从而满足高效的信息化知识传播的需求。“VR阅读”是将虚拟现实技术与传统的图书相结合，是一种接触式的“阅读”体验。图书是静态的文字和图片，VR是全景的穿越画面，能够一下子把读者带入阅读环境之中。科技设备并非要取代传统服务，而是将各种高科技设备与信息化服务手段做互补、融合，针对不同类型的知识内容，为读者提供更先进的、适合的、多元化的呈现方式。

　　尤其适合在VR情景中呈现的知识内容例如：天文天体、地壳运动、时间空间等宏观知识点的理解认知；细胞分裂、分子原子、光合作用等微观知识点的观察认知；火场自救逃生、室内安全排查、地震应急反应、踩踏的自我安全认识；穿越历史、革命先烈的事迹的认识；

（2） 满足抽象知识具象化的需求

利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。例如学生可以乘坐飞船进入虚拟太空，遨游太阳系，以飞船驾驶舱视角近距离观察各个行星，理解真实的天体运行规律，这是电视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。 

虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在几钟内就可以实现。另外，地壳运动的原理、生物进化的演变等漫长过程，也可以通过虚拟现实技术得以展现。

（3） 安全认识教育的需求

以往对于危险的或对人体健康有危害的情景，一般采用视频观看的方式来取代，人们无法直接参与其中，获得感性认识。VR技术可模拟现实中难以实现或者不存在的环境和角色、物体等，消除了以往现实中对人们自身安全、成本消耗的顾虑。在绝对安全、错误可逆可修复性上，利用VR技术实现真实情景再现，并进行相应的操作，拥有难以比拟的优势。

参与者只要戴上VR眼镜，就好像身处火海，并能够看到周身360度的画面，借助系统提示，可选择逃生路线。

（4） 增强知识交互性的需求

交互性（Interaction）使虚拟现实系统中的人机交互成为一种更近乎自然的交互, 使用者能够通过VR眼镜、VR数据手柄等用于信息输入输出的传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动, 来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能, 就能对虚拟环境中的对象进行考察操作。

（5） 自适应探究学习的需求

虚拟现实技术可以对学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。例如，在虚拟的化学系统中，读者可以按照自己的假设，将不同的分子组合在一起，电脑便虚拟出组合的物质来。通过这种探索式的学习，读者很有可能发现新的物质。利用虚拟技术，读者还可以进行温室效应、电路设计、建筑设计等方面的探索学习，从而研究二氧化碳对全球气候的影响规律，或设计出新的电路、新的建筑物。利用虚拟现实技术进行探索学习，有利于激发读者的创造性思维，培养读者的创新能力。

1.4 VR应用体验中心组成

VR应用体验中心解决方案以优质教育资源为核心，集终端、应用系统、平台、内容于一体，为读者创设接近真实的知识情景，将虚拟动画与实景空间相结合，将抽象概念具象化，为读者打造高度开放、可交互、沉浸式的三维学习环境。VR应用体验中心解决方案由VR硬件终端、管理软件、教育资源三大部分组成。

1.5 VR应用体验中心的优势

VR应用体验中心给参观者提供的是一种完全沉浸式的学习体验，安全而又经济的场景，摒除后顾之忧，让读者可以在虚拟环境中亲身去感受、自主学习。

 沉浸开放，激发兴趣

在VR体验时，观者全身心地投入到虚拟现实中去，获得身临其境的感觉。可借助专用的VR设备从视觉、听觉和触觉上获得与真实世界相同的感受，跨越时间空间的限制，将抽象化概念具象化，体验高度开放、可交互、沉浸式的三维学习环境。可以利用VR一定程度的体感交互、深度沉浸式，达到营造期望意境、加深知识记忆、提升学习效果的目的。