原標題：線上虛擬模擬實驗教學技術難點及解決方案

《教育部辦公廳關於2017-2020年開展示範性虛擬模擬實驗教學項目建設的通知》中重點提出：「根據實驗教學計劃和實際情況，在堅持「能實不虛」的基礎上加大虛擬模擬實驗教學項目建設力度，探索線上線下教學相結合的新型實驗教學模式。加強對虛擬模擬實驗教學項目應用管理，建立健全適應網路化學習的實驗教學成績考核評價指標體系，促進實驗教學質量穩步提高。」

其中，線上虛擬模擬實驗教學對技術方面有較高的要求，本文將重點分析在線虛擬模擬實驗教學的技術難點及關鍵技術問題的解決方案。

1、實時渲染畫質效果與大數據量承載

線上虛擬模擬實驗教學以虛擬現實軟體平台為基礎，因此選用的虛擬現實軟體平台需要有很好的實時渲染顯示效果，同時能夠承載很大的模型數據量，具體指標包括單體模型網格數量，總體模型數量及紋理貼圖總量。

解決方案：自主知識產權虛擬現實引擎VRPlatform在實現虛擬模擬實驗教學常用教學應用開發的同時，充分滿足對圖像實時渲染畫面質量的要求。在大規模場景數據承載方面，VRP制定了三維場景數據建模規範流程，以綜合來控制單體模型數據、總體模型個數與場景紋理貼圖總量的平衡，結合平台自身具備的大場景動態載入技術，最終實現大規模場景數據的流暢顯示與優化。

2、二次開發擴展介面

高校各個專業虛擬模擬實驗需求不同，實驗內容以高度定製開發為主，因此虛擬現實軟體平台需要具備良好的易用性、交互性、穩定性及二次開發擴展能力。

解決方案：市面上常用的虛擬現實平台在易用性、交互性、穩定性方面均可達到一般要求。在二次開發擴展能力方面，VRPlatform可以基於軟體最底層內核進行全譜系開發，並可開放項目所需的底層二次開發介面。

通過VRP提供的介面可以實現用戶應用系統對窗口中三維場景的控制，可定製開發各種模擬硬體設備的驅動介面和應用程序介面（如模擬器、力反饋器、數據手套、光學動作捕捉設備、3D手持控制設備等），使用戶可以通過硬體設備來對三維虛擬場景中的對象進行模擬操作，實現逼真的訓練模擬，最大化地為實裝操作在前期提供技能訓練輔助與經驗積累。VRP二次開發介面支持的開發環境包括VC，VB，DELPHI，C#，VS.NET等。

3、模型數據格式支持與優化顯示

高校虛擬模擬實驗覆蓋多種專業，基礎模型數據來源較多，需要解決模型數據的格式轉換、數據共享導入導出，大規模裝備模型數據的優化顯示等技術。

解決方案：三維模型場景的基礎模型數據來源有三維建模軟體，如3dsmax、Maya等，有三維設計軟體，如Pro/E、Solidworks等，這些三維軟體和虛擬現實軟體的數據交互，VRPlatform採用國際通用的OBJ、VRML三維數據交換格式，有效的導入導出三維模型數據，來實現模型數據的交換。針對導入的數據採用優化點面數據，提升紋理貼圖精度的演算法，能夠有效的減少數據量同時保持良好的視覺效果。

4、多人協同操作訓練同步管理技術

線上虛擬模擬實驗在實際教學使用中，經常涉及到多個學員在虛擬場景中協作操作的情況，需要解決場景在多人協作的環境下進行虛擬實驗的狀態同步，多學員操作過程同步與管理。

解決方案：多人協同訓練應用的實現採用VRPlatform多人協同開發端模塊進行開發，在伺服器端對三維場景中的物體屬性及狀態數據進行統一管理與通信，同步各學員操作的客戶端數據，來實現多學員教學訓練的協同操作。

更多虛擬模擬實驗教學中心建設相關問題，請致電中視典400-668-1235！

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