虚拟仿真实训系统解决方案培训资料样本.docx
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虚拟仿真实训系统解决方案培训资料样本
大娱号
虚拟仿真实训系统处理方案
VSTATIONHD（V1.0）
前言
多年来,因为信息技术快速发展和国家教育部门大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛应用,成为实训教学关键组成部分和提升教学质量关键手段。
虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术和网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个和现实世界物体和环境相同或相同虚拟教学环境,并经过虚拟环境集成和控制为数众多实体,组成一个虚拟仿真教学系统。
虚拟仿真教学技术以提升学生技能水平为关键,含有多感知性、沉醉性、交互性、构想性等特点。
这些特点有益于老师实训教学和学生专业关键技能训练,为处理职业教育面临实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思绪。
现在,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业全部引入了虚拟仿真实训教学方法。
虚拟仿真实训教学，已经逐步成为高职院校教学变革一个有效手段。
一、总体需求分析
经过利用学语言，已经为越来越多老师认同。
学习者必需经过“用语言”才能真正掌握语言。
让学生置身于真实交际情景中，让学生使用语言进行交际。
而真正交际应该是互动。
当一方发出信息后，另一方依据上下文进行意义协商，作出反馈，她能够表示支持、进行反驳或提出疑问，然后接收方对反馈意见再进行意义协商，作出回应，双方如此反复交流，形成互动。
互动是“交际关键”。
语言课堂就是一个充满“交流和互动”场所。
在课堂教学中，这种互动不仅包含师生互动和生生之间互动，还应该包含教材，因为课堂上师生互动和生生互动全部是基于一定教材展开。
“大娱号”虚拟仿真实训系统能够在教材和师生之间搭起一座互动教学桥梁。
使用“虚拟仿真实训系统”在互动教学设计和组织上突出情景性、实训性和互动性，努力争取三者有机结合。
1．1“情景”定义：
情景指是具体场所情形或景象。
在教学过程中引入或创设生动具体场景，有利于学生进行意义建构使其产生交际动机。
“大娱号”虚拟仿真实训系统所提供虚拟场景能够提供直观生动形象，经过大屏或投影再现学生在虚拟场景中演出，能够让学生经过视觉和听觉去感受场景，产生想象和联想，激发学生学习爱好。
参与演出学生能够身临其境学语言，使用虚拟仿真实训系统教学,学生认为有话可说，有戏可演，能够全身心投入课堂中。
在教学过程中引入或创设生动具体场景,有利于学习者进行意义构建,使其产生交际动机.互动教学法是作为一个特殊课内人际互动；师生互动是指师生之间在课内发生多种形式、多种性质、多种程度相互作用和影响。
也就是老师和学生这两类角色相互作用和影响过程。
学生在教学过程中发挥主体性作用，科学地完成学习任务，同时也使其教学互动性不停发展。
1．2为何要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？
1.2.1、有利于改变学生被动听讲消极性，发挥其学习主观能动性，使学生经过自己主动思索领会所学知识，在参与中完成学习任务。
1.2.2、互动式教学要求学生参与过程增加，肯定督促学生在课下认真阅读及查阅相关资料，充实自我，以满足课堂上参与相关专题讨论和学习需要。
1.2.3、老师因为要最大程度地调动学生课堂主动参与主动性，肯定要认真钻研，精心备课，计划好怎样既能使所讲知识让学生掌握，又能使学生主动参与到课堂教学中来，这对老师更是一个教学上鞭策和督促。
1.2.4、互动式教学因为使教和学有机地统一起来，老师和学生在课堂上相互呼应，不管是课堂提问还是案例讨论，气氛变得活跃，师生间距离得以拉近，从而有利于教学双方最好状态发挥。
1．3依据教学建设，用户需求归纳以下：
1.3.1、本系统关键用于各学科虚拟仿真实训教室建设、精品课程录制、校园电视台建设。
1.3.2、整个系统操作步骤和操作方法应该符合师生教学习惯和管理规范。
1.3.3、整个系统应该含有友好方便操作和管理功效，能够科学实现系统管理，提升系统运行效率。
1.3.4、必需确保系统稳定性、可靠性。
同时在设计时要充足考虑系统优异性、开放性和可扩展性。
二、设计标准
本系统设计标准是在满足虚拟仿真实训系统使用要求情况下，充足考虑系统可用性、稳定性、可靠性，同时兼顾系统优异性、兼容性、可扩展性。
可用性：
系统应依据虚拟仿真实训系统实际要求进行开发，实现和实际工作高度结合，切实提升工作效率。
优异性：
系统应采取优异虚拟现实成像技术、计算机图像技术、色键合成技术。
可靠性：
采取成熟技术和高质量设备；
扩展性：
采取模块化设计方法，便于扩展，以适应未来发展需要。
安全性：
采取多种有效安全方法确保系统安全性。
兼容性：
可和用户原有多种类型多媒体教学设备，如交互式大屏、投影仪、音频设备等，实现连接。
我们目标是：
满足用户需求，考虑长远利益，保护用户原有设备投资。
三、大娱号虚拟仿真实训系统概述
大娱号虚拟仿真实训系统采取了优异虚拟现实技术和计算机图像技术，结合广播电视视音频同时处理技术，针对语言教学习惯进行产品功效开发，为高职院校语言教学提供了一套全新经验教学方法。
大娱号虚拟仿真实训系统克服了传统基于教科书，2D多媒体，或基于传统三分屏网络教学方法不足，使学生能身临其境地学习语言，能够大大提升学生学习主动性和学习效果。
经过三维虚拟场景或再现实景图像激起学生学习爱好，使得学生集中注意力，是最好互动情景教学系统。
大娱号虚拟仿真实训系统图形渲染服务器实时渲染生成三维虚拟场景或实景图像。
同时系统主机对摄像机现场拍摄老师、学生在蓝色或绿色抠像区中演出影像进行抠像处理，将老师、学生演出影像从蓝色或绿色背景中分离出来。
接着，系统主机再对经过抠像处理后演出影像和图形渲染服务器输出三维虚拟场景或实景图像进行数字化实时合成，实现二者天衣无缝融合，最终将合成好视频影像输出到流媒体公布系统传输出去，或输出到大屏或投影仪中供现场教学使用。
课堂中学习内容还能够使用实时当地采集单元，在大娱号虚拟仿真实训系统中实时储存，方便以后复习、点评及教学参考使用。
系统结构图：
四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图：
五、大娱号虚拟仿真实训系统组成及特点
1、系统采取优异虚拟现实视频成像技术
虚拟现实视频成像技术是在色键系统基础上发展起来。
传统色键（Chroma-Key）合成系统是电视节目制作中常见合成手段，它原理就是将主持人或演员置身于蓝色或绿色背景幕布前演出，然后利用色键合成器色键功效将前景图象中色度和其作背景彩色幕布色调差异作为形成键控电压依据，并利用此电压去"抠"插入画面，然后再将前景图象填入画面，这么就将演出者从蓝色背景中分离出来，用其它画面作为背景填充蓝色部分，形成一幅天衣无缝合成画面。
这种系统现在在电视制作中应用得很普遍，
大娱号虚拟仿真实训系统采取了这种优异色键抠像合成技术，却突破了传统色键抠像系统限制，消除了摄象机拍摄前景画面不能和场景画面同时运动致命弱点，做到真实演出者能深入到虚拟三维场景中，并能和其中虚拟对象实时交互。
大娱号虚拟仿真实训系统由三个子系统组成：
（1）虚拟场景生成系统
（2）视频色键抠像系统（3）视频合成系统。
2、系统采取无轨虚拟跟踪技术
系统采取无轨虚拟跟踪技术，使用虚拟摄像机进行场景定位。
镜头切换等运动改变不需要移动真实摄像机，只要经过设定虚拟摄像机移动轨迹，便能够改变场景中各个景物相对角度和位置，便可简单快捷地完成镜头多种运动改变。
3、高质量虚拟场景生成系统
大娱号虚拟仿真实训系统调用背景是用传统3D建模工具（如3DMAX、MAYA等）建立标准虚拟场景模型序列文件*.ASE，在Open-GL图形平台上依据摄像机参数改变进行实时三维填充和渲染。
大娱号虚拟仿真实训系统配置高性能硬件加速支持三维虚拟场景实时渲染和输出。
Open-GL图形平台像素填充率为32亿像素/秒，浮点运算为760亿/秒，三角型生成速率为5700万个/秒，显存带宽为8GB/秒，配置3D加速缓存为DDRRAM/4ns。
高性能硬件指标确保了大娱号虚拟仿真实训系统能够实现三维建模而且实时三维渲染。
4.视频合成系统
大娱号虚拟仿真实训系统视频合成基础技术是色键抠像，摄像机拍摄蓝箱前真实景物：
经过色键器进行抠像处理，和高性能图形工作站生成虚拟场景合成一个画面。
那么在进行合成是需要考虑两方面技术：
（1）深度合成技术
大娱号虚拟仿真实训系统一个基础就是前景和背景合成时候，前景演出者能够被背景内容覆盖，同时为了丰富画面拍摄效果，还需要考虑虚拟物体遮挡效果，这通常全部采取深度合成技术。
所谓深度就是虚拟物体和实际演出者前后遮挡关系，这一个技术要考虑两路键信号深度信息，就能够让背景内容在演出者前面。
这不一样于二维图像层技术。
因为是三维图像各像素全部带有深度信息，而且各像素还有和摄像机距离信息，由这两部分信息决定前景和背景像素可见性。
这么就能够实现虚拟场景遮挡效果，大大丰富了拍摄和画面表现手法。
（2）同时技术.
要使摄象机前景画面和虚拟场景天衣无缝合成，需要让大娱号虚拟仿真实训系统系统中全部设备接收外同时锁定，这么才能确保在进行实时合成时，高性能图形工作站依据传感系统参数改变实时提供对应虚拟场景，并和摄象机前景信号正确同时合成。
5、系统采取无限蓝箱技术
大娱号虚拟仿真实训系统无限蓝箱功效使演出者活动范围及摄像机取景范围不再受蓝箱大小限制，系统会自动地将有效区以外垃圾色块用几何方法屏蔽掉，即使天花板或灯光进入摄像机取景范围也不影响抠像。
6、系统操作简便、直接
大娱号虚拟仿真实训系统在操作上充满人文关心，全方位服从人性化设计，真正做到了“以人为本”。
（1）采取全汉字操作系统和应用软件，图形化Windows风格操作界面，使操作人员能在短时间内掌握其使用方法；
（2）愈加人性化操作界面：
系统采取简单易行操作方法，大幅度降低了操作者学习时间，操作人员只需像
日常使用电脑一样拖放鼠标，便能够实现系统功效全部操作。
简单易用图形用户界面降低了操作者培训时间。
7、实时字幕叠加和更新
系统内置动态前景覆盖模块，可瞬间覆盖32位影像和文字。
可实时地进行字幕、LOGO编辑、修改及叠加。
8、完整虚拟场景库
大娱号虚拟仿真实训系统依据现行高职院校外语教材，为用户配置齐全了众多对话实训情景，供老师、学生依据教学内容选择，真正能够做到即装即用。
现在无需再依靠有偿使用背景老师将去过旅行地，历史博物馆，历史遗址，海外旅游时所拍摄照片添加到系统里就能够当背景画面使用。
学生也能够使用自己拍照片利用到学习上。
不仅如此，还能够将视频或动画片作为古汉语情景体验学习背景，可利用全部现有资料。
大娱号虚拟仿真实训系统提供了超出原有有限场景体验学习方法，过去在课堂中无法体验场地（古城、茶馆、销场等）为背景，现在使用大娱号虚拟仿真实训系统就能为学生提供。
虚拟仿真实训情景-美术馆
虚拟仿真实训情景-图书馆
9、高度系统集成化
系统不仅集成了高性能广播级色键器、高清视频输入输出接口、真三维场景实时渲染系统，还集成了虚拟机位切换单元、实时字幕编辑单元、输入、输出预监、实时当地录制单元等，使得系统安装、操作简单方便。
10、高精度色键抠像系统
系统采取现在国际一流高清色键抠像技术，可实现头发丝、半透明物体、阴影等画面精细抠像处理合成，使人或物体边缘愈加自然。
大娱号虚拟仿真实训系统高品质色键器能有效去除背景上阴影，无颜色溢出或空间影响，可使演出者很好地和虚拟背景结合在一起。
强大色键参数，能确保在不移动真实摄像机状态下实现前景主持人和虚拟背景同时推拉、摇移及切换制作出多种华丽摇臂效果。
11、虚拟镜头特效生成系统
虚拟镜头特效生成系统是独立镜头特效生成系统，配置镜头特效生成系统模块是一款专为大娱号虚拟仿真实训系统设计制作2D或3D虚拟场景镜头特效工具。
这一模块能使用户拥有更大创作自由度，经过鼠标在输出画面左右上下移动便可在短时间内完成虚拟机位设置或调整，实现摄像机镜头远近推拉、左右上下摇移、倾斜、和缩放等操作，使得真实演出能和三维虚拟场景同时改变运动。
操作简便模块设计，颠覆了传统广播电视虚拟演播室产品机位调整复杂弊端。
老师只需简单操作便可直观对虚拟机位进行调整，方便快捷，尤其适合课堂教学使用。
12、当地录制单元
当地录制单元提供当地硬盘实时录制，即可将情景对话演出实时生成视频文件保留在大娱号虚拟仿真实训系统硬盘中。
系统支持WMV视频文件格式录制和BMP图片格式采集。
用户无须再额外购置录制设备对系统输出视频信号进行采集，能最大程度节省投入，同时提升视频课件制作效率。
13、强大场景编辑器
场景编辑器含有强大场景编辑功效，可将任意图片或视频加载在场景中作为场景一部分或直接作为场景使用。
对加载视频可实时控制其播放或停止。
14、切实提升学习效率
学习者利用外语实时体验情景对话能够得到老师实时评价。
情景对话演出影像能够被实时录制下来，家长能依据演出影像对学习者学习效果进行连续跟踪和指导。
六、和教材同时完备虚拟场景库
七、大娱号虚拟仿真实训系统组成及特点
1、多场景分类管理模块：
简练界面，不一样场景多维分类管理更具直观性。
使得预览、调用场景愈加方便快捷。
2、场景元素实时调整模块：
背景视频、背景图片可实时更改，让场景愈加多变。
改变了一个场景只能单一应用于一个对话情景，老师经过对场景元素简单更改，就能够应用于不一样对话情景。
3、色键抠像模块:
可有效去除背景色及背景上阴影，无颜色溢出或空间影响，可使演出者很好地和虚拟背景结合在一起.
4、实时字幕播控模块:
内置字幕机模块,可实时地编辑字幕和台标、LOGO编辑、修改、叠加。
5、背景视频控制模板:
可任意更换添加背景视频,并可实时控制背景视频暂停和播放。
6、实时信号捕捉系统：
能够实时在系统硬盘上以WMV文件格式录制课件；或以BMP文件格式采集图像。
7、ALPHA通道图片或视频：
能够实时添加带通道动画、图片序列，并实时调整图片大小、位置等。
8、虚拟大屏播控系统：
虚拟场景中可最多创建3个虚拟大屏，并对每个虚拟大屏实时添加视频或图片作为大屏素材，视频可控制播放或停止。
9、3D实时背景编辑模块：
可任意添加和更换3维虚拟场景中3维部件，并设置3维动画循环播放。
10、输入信号调整模块：
可任意调整外部信号源在场景中位置、大小、相对百分比百分比等。
八、大娱号虚拟仿真实训系统配置和指标
说明：
1路HDMI输入/输出，DVI/HDMI输出
大娱号虚拟仿真实训系统配置
序号
型号
设备描述
数量
1
虚拟主机服务器
Inteli52300四关键四线程处理器
1套
SuperMicroC7P67服务器主板
4GDDR3内存
500GBSATA媒体系统硬盘
500GBSATA媒体系统硬盘
4Ru装配电源标准服务器机箱
技嘉GV-N650WF2-1G显存
DVD刻录机
2
关键硬件板卡
广播级实时信号处理硬件卡
1
3
系统软件
大娱号虚拟仿真实训系统
1
字幕系统
1
当地录制系统
1
阴影和镜像生成系统
1
实训情景库
1
虚拟切换台
1
4
其它
系统操作说明书、产品合格证、产品保修卡
1
技术参数：
视频输入接口：
●高清HDMI接口1
视频输出接口：
●DVI-I（数字或模拟）1
●高清HDMI接口2
音频输入接口：
●线立体声/单声道麦克风（3.5mm）–1个输入
音频输出接口：
●线立体声（3.5mm）–1个输出
九、系统技术支持及服务
1、售后技术服务计划
本企业把售后服务作为系统整体处理方案一个关键组成部分，承诺以健全售后服务体系、多样服务方法和丰富服务内容等，为用户系统提供高满意度售后服务和技术支持。
2.售后服务体系
在多年系统建设和服务过程中，本企业积累了丰富技术支持服务经验，建立了完善梯级维护服务体系，即企业总部技术支持部——企业总部软件产品部及系统研发部——各地经销商三级服务体系，能够为用户提供正确立即、便捷快速全方位支持和服务，确保系统安全、稳定、高效运行。
3.售后服务方法
为了确保大娱号虚拟仿真实训系统安全、稳定运行，本企业将为用户提供线上值守服务、现场紧急服务等。
具体服务方法请见下图：
4.线上值守服务
热线服务
企业设有咨询中心，由经验丰富技术人员经过传真或热线电话解答用户技术问题，并指导用户处理通常性故障。
网上服务
本企业在Internet网上设有企业网站，提供丰富技术资源，经过E-mail接收和立即反馈用户问或意见。
5.现场跟踪服务
项目实施和实施结束后，本企业将指定总部或当地经销商技术支持工程师，在用户现场提供无偿现场支持服务。
指导用户技术人员全方面熟悉该系统、熟练掌握对系统配置、维护和紧急情况处理技术。
6.现场紧急服务
对于突发系统故障，假如情况紧急或不宜用远程手段处理，本企业将在24个小时内作出响应，分企业或当地经销商技术人员在24个小时内赶赴现场，总部技术人员在48小时内赶赴现场，进行技术支持服务。
7.售后服务内容
本企业作为大娱号虚拟仿真实训系统设备提供商及系统集成商，其职责是长久地对该系统软、硬件系统提供技术支持和咨询服务。
服务内容包含：
产品硬件维护工作、系统维护、版本更新、性能维护。
1、处理本工程中全部技术问题，给实时技术支持。
2、系统建成验收合格后，提供系统具体技术资料，使用手册和说明书。
3、系统无偿安装、调试、培训操作人员。
4、系统全部设备保修期为12个月，保修期后软件无偿维修，只收成本费用，终生维护。
5、全部本企业自主开发应用软件无偿升级，硬件升级只收取成本差价。
附件A.虚拟演播室蓝（绿）箱、灯光设计
灯光设计方案说明
本方案采取国际优异LED影视灯具，比传统三基色荧光管灯和聚光灯节能百分之五十到百分
之九十以上。
本演播室灯光全部采取冷光源布光方法,可充足满足网上教学，校园广播，精品课件，多人互动交流，知识竞赛，半身抠像，半身动态抠像等教学及课件需求。
1.背景光采取3台TYLED600平板柔光灯，能够满足背景亮度和抠像对背景照度要求。
此灯具可交流供电亦可经过摄像机电池对其供电。
假如有外拍任务，可随时取下使用。
使整个画面亮度充足、光照范围大，能充足确保直播性节目及其它节目标面部光源使用。
为了淡化主光所照不到脸颊和下额阴影，和主光配合使用使人物整体画面光线自然、友好、无显著轻重之分。
另外，此灯具可交流供电亦可经过摄像机电池对其供电。
2.控制部分依据灯光采取国际通用DMX512信号调光台控制。
能够对光区里任意灯进行编组编码进行控制，而且是数字显示，操作上既直观又简便。
3.本方案以节省资金，灯光能够综合利用标准设计，如和实际使用有出入，则可响应调整。
演播厅灯光系统设计标准
1、可靠性：
系统应含有长久稳定工作能力，全部选择设备均符合中国和国际上质量
及可靠性标准。
2、实用性：
系统应含有工程所要求功效能力和水准，符合本工程实际需要和中国外相关规范要求，而且功效轻易实现，操作方便。
3、灵活性：
系统应充足满足多功效设计要求，对多个节目标制作均实现最好音像。
4、优异性：
系统是在满足可靠性和实用性要求前提下优异系统。
灯光产品关键组件均选择国际中国著名厂家多年来最新产品或专利产品。
5、一致性：
系统应遵照开放系统标准。
灯光系统应依据技术指标一致性、系统性选定设备，使系统含有良好灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。
6、经济性：
系统应满足性能和价格之比在同类系统和条件下达成最优，选择最好性价比设备及方案。
演播室灯光布局图
灯光技术参数
1.照度：
以主持人为中心，平均照度800-1200Lx.
2.色温：
平均色温3200K左右
3.显色指数：
Ra值大于95
4.光比：
逆光:
主光=1.5
（2）:
1
主光:
副光=1.5
（2）:
1
5.功率：
演播厅用电总功率为：
1080W
6.依据实际配电需要采取三相四线制或其它方法
7.电缆：
一级阻燃线缆
8.灯具高度：
在距座台平面1.6--2.5米之间
9灯光为LED小功率灯珠，灯光光线柔和、阴影淡.化、不眩目，几乎不增加室内温度。
（注：
功率而言，跟传统三基色灯比较。
LED灯得功率要比传统三基色冷光源功率节能百分之五十以上。
使用寿命方面，LED灯寿命要5到10倍于传统三基色灯，LED灯得寿命为50000到100000个小时，传统三基色灯为10000个小时。
故，长远来说，使用LED灯会更经济更耐用。
使用上，LED灯可接收国际通用DMX512信号来控制，即每个灯全部能够进行数值编码或和其它同组灯具编组进行控制。
要比传统三基色灯方便多。
）
10.控制部分即可手动旋钮调光，亦可经过国际通用DMX512信号控制。
演播室灯光
LED600
LED单联便携式套灯是专门针对随机采访、专题采访、摄像摄影等灵活机动使用用途而开发。
该灯具功率小、光线柔和、照度较高、温度低、重量轻、体积小，配套性好，极易便携。
交流适配输入供电，无交流电情况下可配14.4V摄像机电池供电，可接收DMX512控制信号数字调光，也可由自带推杆模拟调光。
操作安装极其简便，是专业摄像、拍照好工具。
TY-LED600（D）便携摄影灯技术参数：
输入方法：
AC100-240V配电源适配器
DC12-17V（带S或A型挂架）,可由14.4V摄像机电池供电
功 率：
40W
色 温：
3200K5600K
显色指数：
Ra值≥80
调光方法：
DMX512控制信号数字调光，推杆模拟调光。
照 度：
1m2200lx
蓝箱剖面结构图及制作说明
1、拼装式蓝箱结构示意图
二、蓝箱制作说明
1、制作蓝箱钢结构框架
2、于结构框架、地面、后墙面、侧主面部分边长为25cm正方形平板连接，
各个拐角面用半径为50cm弧形板连接，三个平面交叉处用半径为1m球
形体连接，形成无死角、无灯光阴影蓝箱结构
3、蓝箱高出地面5cm，用斜面专用钢板过渡连接地面，既保护蓝箱立面又美
观大方。
4、用腻子处理个板块连接缝。
5、刷专业进口蓝抠像漆
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