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欠虚拟仿真的一个“道歉”!

发布时间:2023-08-16 10:39:42

     仿真的发展可以追溯到二十世纪二十年代,那个年代,虚拟仿真技术是实物仿真和物理效应仿真方法如1930年左右,美国陆、海军航空队采用了林克仪表飞行模拟训练器。据说当时其经济效益相当于每年节约1.3亿美元而且少牺牲了524名飞行员。以后,固定基座及三自由度飞行模拟座舱陆续投入使用。直到八十年代以前虚拟仿真的概念都是较为模糊的,由于数字化计算机技术的迅速发展以及人机交互、传感技术、三维屏显、人工智能等技术的兴起使得虚拟技术不断革新发展。二十一世纪,由于传统教学存在的局限性、严重滞后的实验室建设规模以及迅速增大的学生队伍等原因,国内外教学市场开始引入虚拟仿真技术,推动教学的改革创新。

    在国外 美国麻省理工学院的 Web Lab远程实验室于1998年开发并投入使用,允许学生在自己的电脑上设计并修改电路模型,然后通过用Java激活的Web浏览器使用在远程实验室里的昂贵的测试设备来获取测试数据,验证自己的设计;美国俄勒大学物理系主办的物理实验网站包含了天体物理、能量与环境、力学、热学等方面的几十种虚拟实验:西班牙大学电子系开发了电子仪器虚拟工作平台;意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验,在远程控制实验方面取得很大的成果

 在国内 对虚拟仿真的投入也没有落下,教育部在2000年以来发布了大量虚拟仿真教学实验中心的建设红头文件,使得国内虚拟仿真平台资源蓬勃发展。仅示范性虚拟仿真实验教学中心建设就将达到上千个,加之应教育政策建设高职校虚拟仿真就不计其数了。(以下是收集的全国虚拟仿真建设学校和专业的部分清单)

 2014年度示范性虚拟仿真实验教学项目名单100

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2014年度示范性虚拟仿真实验教学项目名单100

 

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2018年度示范性虚拟仿真实验教学项目名单296

涉及教育学类、新闻传播类、化学类、心理学类、能源动力土木类、绘测类等

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2017-2020年规划建设1000个示范性虚拟仿真实验教学项目涵盖60个大类专业

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虚拟仿真资源平台的建设如火如荼,而呈现的设备发展却相对缓慢,从最开始的:

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     PC端鼠标交互:这是最开始的呈现方式,通过将虚拟仿真内容同互联网结合,通过电脑端鼠标操作仿真实训内容,解决以往很多耗材大,高危险的是实训问题,但操作的方式过于局限,体验到的只有平面三维,虚拟仿真资源平台建设的三维内容没有得到合适的展示,学生兴趣度不高。

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图1

沉浸式头盔单人沉浸交互:加入沉浸式头盔的概念,虚拟仿真实训实现真正的沉浸性与虚拟环境的交互,有了真正的三维的概念,很大的刺激了学生的实训兴趣。但由于技术局限也暴露了很多问题:1.头盔的体验会产生延迟,闪烁,头晕这类问题,2.体验时长不能过长;3.学生每个人带头盔体验听不到老师的讲课,同学之间无法交流,反而不利于教学的开展;4.还有头盔需充电,消毒麻烦等管理问题。

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图2

ARVR桌面交互一体机小组交互:将呈现方式由单人头盔式VR体验,转变为多人VR交互式体验融入更多三维的元素,学生带上快门式眼镜,用交互笔与仿真内容交互,解决了头盔的延迟头晕、同学之间无法交流等问题。

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图3

2D投影/液晶显示屏结合vr/ar桌面一体机, 为便于教师的通一教学,逐步加入较大的屏幕显示,如投影机或者触摸一体机,但没有3D功能。

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快门式3D投影结合vr/ar桌面一体机

随着需求的提高,呈现方式要求特色化,多样化。将展示大屏更换为电子快门式的3D投影,在交互设备上操作,大屏展示三维的仿真内容,虽然投影的显示亮度较低,色彩上与原画面有偏差,但三维立体更生动的方式让学校接受了这种仿真的展示方式,开始投入大量的虚拟仿真实训室的建设;随着不断是建设使用,已投影为显示载体的3D技术出现很多体验上的问题:电子快门式的3D技术,经常出现闪烁的问题,部分体验着出现3D眩晕等症状使得很多实训课搁置了,电子眼镜成本和充电管理慢慢成了虚拟仿真实验室建设考虑的问题。

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偏光型3D投影结合vr/ar桌面一体机

偏光型3D投影技术的出现时3D技术的一次进步,解决了快门式闪烁和眼镜难管理的问题,眼镜就换成了简单的偏光眼镜,无需充电。但3D眩晕这一对于投影来说致命的问题终究没能改善。

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快门式3DLED立体显示结合VR桌面交互设备或是沉浸式头盔

LED显示屏的迅速崛起以其高亮度,高对比度,超长寿命的特性取代了大部分投影到的市场,自然也进入了教育虚拟仿真行业,作为虚拟仿真现实的载体,用的3D技术大部分还是主动快门式,虽然其显示色彩提到大幅提升,几近还原真实的仿真内容,在医学解剖里看到的“心脏”和真实的几乎无差异,但3D依然会有闪烁,眩晕等不适症状。

15.png      有人会问

难道没人去解决这些问题吗?难道没有企业研发一个种不闪烁,无眩晕,且有高亮度高色彩还原度的3D显示大屏吗?

其实这个是在很早就有人在做了,甚至有些虚拟仿真实训室已经应用上了这样的不闪式的3DLED大屏,只是现在大部分学校和企业的认知还只是停留在主动快门式3D显示的认知里,这也是我们企业为什么在写这样一篇文章的原因,在调查了解大量虚拟仿真实训建设的高校后,发现很多学校根本不知道主动式或是偏光式3D大屏显示的概念,当项目已经做成了,使用快门式3D过程中出现不适症状再来了解已为时已晚。

这样说来:确实欠高校虚拟仿真一个“道歉”!! 

目前虚拟仿真实训室的的配置方案硬件:不闪式3DLED显示屏+AR/VR桌面交互一体或沉浸式头盔+大屏动作捕捉

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 深圳胜龙股份在几年前就已经研发出了不闪式3DLED屏,并且已经拿到中美日韩的专利,在观看3D时无闪烁、无眩晕等不适症状,多年的沉淀已经形成了系统性的虚拟仿真显示平台方案。

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 对于三维虚拟仿真项目设备,如果你还不知道怎么选择?听听下面两条小龙怎么聊吧

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