『總體目標(biāo)』
虛擬實(shí)訓(xùn)室建設(shè)(仿真系統(tǒng))通過對教學(xué)目的與教學(xué)內(nèi)容需求的研究,實(shí)現(xiàn)VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件技術(shù)與專業(yè)課堂及知識點(diǎn)的充分結(jié)合,實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)課件、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)。通過課堂教學(xué)軟件資料的設(shè)計(jì),結(jié)合線下的VR展示、交互技術(shù),打造專業(yè)精品特色課程,通過VR實(shí)訓(xùn)室的建設(shè),讓學(xué)生能夠?qū)φ麄€建筑施工操作,有一種身臨其境的感覺。參加信息化教學(xué)大賽,以期獲得教育領(lǐng)域?qū)<艺J(rèn)可。并且通過大賽的方式與其它院校教師實(shí)現(xiàn)交流,最終實(shí)現(xiàn)信息化教育技術(shù)的提升。
結(jié)合各個專業(yè)的的相關(guān)課程,在虛擬實(shí)訓(xùn)的過程中,需要注重多方面的內(nèi)容,包括:學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)的確定;各個專業(yè)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)者特征的分析;學(xué)習(xí)環(huán)境選擇與學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì);學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè);學(xué)習(xí)活動的組織;學(xué)習(xí)評價的設(shè)計(jì),充分滿足學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)化的信息化教學(xué)課程的各項(xiàng)要求。
『產(chǎn)品概述』
VR產(chǎn)品主要包括硬件部分和軟件部分的建設(shè),硬件部分主要包含VR實(shí)訓(xùn)室的建設(shè),包括了相關(guān)設(shè)備,比如:電腦、頭顯設(shè)備、桌椅等;軟件部分主要包括六大實(shí)訓(xùn)場的建設(shè)。
整個VR產(chǎn)品倡導(dǎo)“做中學(xué)"的理念,遵循“實(shí)訓(xùn)為主,教學(xué)為輔"的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),具備六大核心優(yōu)勢:
多感知性用戶可在虛擬建筑環(huán)境中,通過穿戴設(shè)備(VR眼鏡、手套、耳機(jī)等)真實(shí)體驗(yàn)到除一般仿真軟件所具有的視覺感知外,還能體驗(yàn)到聽覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知令人身臨其境;
存在感用戶作為實(shí)訓(xùn)主角,可在虛擬環(huán)境中,模擬真實(shí)實(shí)訓(xùn)操作,達(dá)到與現(xiàn)實(shí)操作一致的效果;
強(qiáng)交互性構(gòu)想性指體驗(yàn)者從虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識,深化對概念的理解,主動獲取新的信息,并產(chǎn)生新的想法,進(jìn)而解決實(shí)際應(yīng)用問題;
自主性建筑虛擬實(shí)訓(xùn)軟件突破了傳統(tǒng)仿真教學(xué)軟件的腳本設(shè)計(jì),可自主進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作達(dá)到實(shí)訓(xùn)效果;
沉浸式的操作體驗(yàn)沉浸性也稱臨場感,指體驗(yàn)者感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使體者難以分辨真假,全身心地投人到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中,如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺一樣;
新穎的表現(xiàn)方式本軟件將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于建筑教學(xué)中去,采用主流3D引擎Unity、主3D模型工具Maya進(jìn)行開發(fā)制作,畫面精美,運(yùn)行流暢。
『硬件部分』
在整個VR實(shí)訓(xùn)室的硬件建設(shè)過程中,頭顯設(shè)備是非常重要的一塊設(shè)備,作為VR內(nèi)容展示的載體,主要采用由HTC研發(fā)的一款頭顯示設(shè)備HTC VIVE,作為VR所有實(shí)訓(xùn)場內(nèi)容的展示載體。整套設(shè)備主要包括:頭盔、手柄、定位器幾點(diǎn)配套電腦。
采用的是Valve的技術(shù),它不需要借助攝像頭,而是靠激光和光敏傳感器來確定運(yùn)動物體的位置,也就是說HTC Vive允許用戶在一定范圍內(nèi)走動。這是它與另外兩大頭顯 Oculus Rift 和PS VR的區(qū)別。
HTC Vive是由HTC與Valve聯(lián)合開發(fā)的一款VR頭顯(虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器)產(chǎn)品,通過以下頭戴式顯示器、兩個單手持控制器、一個能于空間內(nèi)同時追蹤顯示器與控制器的定位系統(tǒng)(Lighthouse)給使用者提供沉浸式體驗(yàn)。
在頭戴式顯示器上,HTC Vive 開發(fā)版采用了OLED 屏幕 ,單眼有效分辨率為 1200 x 1080 ,雙眼合并分辨率為 2160 x 1200 。2K分辨率大大降低了畫面的顆粒感,用戶幾乎感覺不到紗門效應(yīng)。頭戴式顯示器可佩戴眼鏡操作,畫面刷新率為 90Hz,在實(shí)際體驗(yàn)幾乎零延遲,也不覺得眩暈。
控制器定位系統(tǒng)Lighthouse采用的是Valve的技術(shù),它不需要借助攝像頭,而是靠激光和光敏傳感器來確定運(yùn)動物體的位置,也就是說HTC Vive允許用戶在一定范圍內(nèi)走動。
圖一:建筑工程VR體驗(yàn)館建設(shè)效果圖
『軟件部分』
VR實(shí)訓(xùn)場采用MAYA建模,以Unity 3D游戲引擎實(shí)現(xiàn)全交互式三維實(shí)訓(xùn)仿真;結(jié)合配套穿戴式VR設(shè)備,打造一個真實(shí)的建筑工程實(shí)訓(xùn)產(chǎn)地,解決傳統(tǒng)建筑實(shí)訓(xùn)過程中,實(shí)訓(xùn)難、危險性高、耗材消耗量大、時間周期長等一系列難點(diǎn)。
建筑工程綜合實(shí)訓(xùn)場
虛擬實(shí)訓(xùn)室建設(shè)(仿真系統(tǒng))通過場景模擬框剪結(jié)構(gòu)的大樓,讓用戶可以通過VR設(shè)備進(jìn)行場景漫游,了解各個工程節(jié)點(diǎn)的專業(yè)知識,以及施工過程,進(jìn)一步加深用戶對建筑專業(yè)知識的了解。
建立理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室,基于傳統(tǒng)硬件設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)的條件下,大幅度解決學(xué)校經(jīng)費(fèi)投入的弊端,增開VR虛擬體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)技能操作室,將部分無法購置的設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從真實(shí)帶進(jìn)虛擬,以虛擬操作的形式完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
室內(nèi)場景布局展示
實(shí)訓(xùn)中心平面示意圖