虚拟仿真实训系统解决方案样本Word文档格式.docx

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虚拟仿真实训教学，已经逐渐成为高职院校教学变革一种有效手段。

一、总体需求分析

通过运用学语言，已经为越来越多教师认同。

学习者必要通过“用语言”才干真正掌握语言。

让学生置身于真实交际情景中，让学生使用语言进行交际。

而真正交际应当是互动。

当一方发出信息后，另一方依照上下文进行意义协商，作出反馈，她可以表达支持、进行辩驳或提出疑问，然后接受方对反馈意见再进行意义协商，作出回应，双方如此重复交流，形成互动。

互动是“交际核心”。

语言课堂就是一种布满“交流和互动”场合。

在课堂教学中，这种互动不但涉及师生互动和生生之间互动，还应当涉及教材，由于课堂上师生互动和生生互动都是基于一定教材展开。

“大娱号”虚拟仿真实训系统可以在教材与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，力求三者有机结合。

1．1“情景”定义：

情景指是详细场合情形或景象。

在教学过程中引入或创设生动详细场景，有助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可以提供直观生动形象，通过大屏或投影再现学生在虚拟场景中表演，可以让学生通过视觉和听觉去感受场景，产生想象和联想，激发学生学习兴趣。

参加表演学生可以身临其境学语言，使用虚拟仿真实训系统教学，学生觉得有话可说，有戏可演，可以全身心投入课堂中。

在教学过程中引入或创设生动详细场景,有助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种特殊课内人际互动；

师生互动是指师生之间在课内发生各种形式、各种性质、各种限度互相作用与影响。

也就是教师和学生这两类角色互相作用和影响过程。

学生在教学过程中发挥主体性作用，科学地完毕学习任务，同步也使其教学互动性不断发展。

1．2为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？

1.2.1、有助于变化学生被动听讲悲观性，发挥其学习主观能动性，使学生通过自己积极思考领略所学知识，在参加中完毕学习任务。

1.2.2、互动式教学规定学生参加过程增长，必然督促学生在课下认真阅读及查阅有关资料，充实自我，以满足课堂上参加有关主题讨论和学习需要。

1.2.3、教师由于要最大限度地调动学生课堂积极参加积极性，必然要认真钻研，精心备课，谋划好如何既能使所讲知识让学生掌握，又能使学生积极参加到课堂教学中来，这对教师更是一种教学上鞭策和督促。

1.2.4、互动式教学由于使教与学有机地统一起来，教师与学生在课堂上互相呼应，无论是课堂提问还是案例讨论，氛围变得活跃，师生间距离得以拉近，从而有助于教学双方最佳状态发挥。

1．3依照教学建设，顾客需求归纳如下：

1.3.1、本系统重要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、整个系统操作流程和操作方式应当符合师生教学习惯和管理规范。

1.3.3、整个系统应当具备和谐以便操作和管理功能，可以科学实现系统管理，提高系统运营效率。

1.3.4、必要保证系统稳定性、可靠性。

同步在设计时要充分考虑系统先进性、开放性和可扩展性。

二、设计原则

本系统设计原则是在满足虚拟仿真实训系统使用规定状况下，充分考虑系统可用性、稳定性、可靠性，同步兼顾系统先进性、兼容性、可扩展性。

可用性：

系统应依照虚拟仿真实训系统实际规定进行开发，实现与实际工作高度结合，切实提高工作效率。

先进性：

系统应采用先进虚拟现实成像技术、计算机图像技术、色键合成技术。

可靠性：

采用成熟技术和高质量设备；

扩展性：

采用模块化设计办法，便于扩展，以适应将来发展需要。

安全性：

采用各种有效安全办法保证系统安全性。

兼容性：

可与顾客原有各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。

咱们目的是：

满足客户需求，考虑长远利益，保护顾客原有设备投资。

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用了先进虚拟现实技术和计算机图像技术，结合广播电视视音频同步解决技术，针对语言教学习惯进行产品功能开发，为高职院校语言教学提供了一套全新经验教学办法。

大娱号虚拟仿真实训系统克服了老式基于教科书，2D多媒体，或者基于老式三分屏网络教学方式局限性，使学生能身临其境地学习语言，可以大大提高学生学习积极性和学习效果。

通过三维虚拟场景或者再现实景图像激起学生学习兴趣，使得学生集中注意力，是最佳互动情景教学系统。

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。

同步系统主机对摄像机现场拍摄教师、学生在蓝色或者绿色抠像区中表演影像进行抠像解决，将教师、学生表演影像从蓝色或绿色背景中分离出来。

接着，系统主机再对通过抠像解决后表演影像与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，实现两者天衣无缝融合，最后将合成好视频影像输出到流媒体发布系统传播出去，或输出到大屏或投影仪中供现场教学使用。

课堂中学习内容还可以使用实时本地采集单元，在大娱号虚拟仿真实训系统中实时储存，以便此后复习、点评及教学参照使用。

系统构造图：

四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运营原理示意图：

五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点

1、系统采用先进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本上发展起来。

老式色键（Chroma-Key）合成系统是电视节目制作中惯用合成手段，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表演，然后运用色键合成器色键功能将前景图象中色度与其作背景彩色幕布色调差别作为形成键控电压根据，并运用此电压去"

抠"

插入画面，然后再将前景图象填入画面，这样就将表演者从蓝色背景中分离出来，用其她画面作为背景填充蓝色某些，形成一幅天衣无缝合成画面。

这种系统当前在电视制作中应用得非常普遍，

大娱号虚拟仿真实训系统采用了这种先进色键抠像合成技术，却突破了老式色键抠像系统限制，消除了摄象机拍摄前景画面不能与场景画面同步运动致命弱点，做到真实表演者能进一步到虚拟三维场景中，并能与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构成：

（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、系统采用无轨虚拟跟踪技术

系统采用无轨虚拟跟踪技术，使用虚拟摄像机进行场景定位。

镜头切换等运动变化不需要移动真实摄像机，只要通过设定虚拟摄像机移动轨迹，便可以变化场景中各个景物相对角度和位置，便可简朴快捷地完毕镜头各种运动变化。

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老式3D建模工具（如3DMAX、MAYA等）建立原则虚拟场景模型序列文献*.ASE，在Open-GL图形平台上依照摄像机参数变化进行实时三维填充和渲染。

大娱号虚拟仿真实训系统配备高性能硬件加速支持三维虚拟场景实时渲染与输出。

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，配备3D加速缓存为DDRRAM/4ns。

高性能硬件指标保证了大娱号虚拟仿真实训系统可以实现三维建模并且实时三维渲染。

4.视频合成系统

大娱号虚拟仿真实训系统视频合成基本技术是色键抠像，摄像机拍摄蓝箱前真实景物：

通过色键器进行抠像解决，与高性能图形工作站生成虚拟场景合成一种画面。

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种基本就是前景和背景合成时候，前景表演者可以被背景内容覆盖，同步为了丰富画面拍摄效果，还需要考虑虚拟物体遮挡效果，这普通都采用深度合成技术。

所谓深度就是虚拟物体与实际表演者先后遮挡关系，这一种技术要考虑两路键信号深度信息，就可以让背景内容在表演者前面。

这不同于二维图像层技术。

由于是三维图像各像素都带有深度信息，并且各像素尚有与摄像机距离信息，由这两某些信息决定前景和背景像素可见性。

这样就可以实现虚拟场景遮挡效果，大大丰富了拍摄和画面体现手法。

（2）同步技术.

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所有设备接受外同步锁定，这样才干保证在进行实时合成时，高性能图形工作站依照传感系统参数变化实时提供相应虚拟场景，并与摄象机前景信号精准同步合成。

5、系统采用无限蓝箱技术

大娱号虚拟仿真实训系统无限蓝箱功能使表演者活动范畴及摄像机取景范畴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办法屏蔽掉，虽然天花板或灯光进入摄像机取景范畴也不影响抠像。

6、系统操作简便、直接

大娱号虚拟仿真实训系统在操作上布满人文关怀，全方位服从人性化设计，真正做到了“以人为本”。

（1）采用全中文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用法；

（2）更加人性化操作界面：

系统采用简朴易行操作方式，大幅度减少了操作者学习时间，操作人员只需像

寻常使用电脑同样拖放鼠标，便可以实现系统功能所有操作。

简朴易用图形顾客界面减少了操作者培训时间。

7、实时字幕叠加与更新

系统内置动态前景覆盖模块，可瞬间覆盖32位影像与文字。

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照现行高职院校外语教材，为顾客配备齐全了众多对话实训情景，供教师、学生依照教学内容选用，真正可以做到即装即用。

当前无需再依赖有偿使用背景教师将去过旅行地，历史博物馆，历史遗迹，海外旅游时所拍摄照片添加到系统里就可以当背景画面使用。

学生也可以使用自己拍照片运用到学习上。

不但如此，还可以将视频或者动画片作为古汉语情景体验学习背景，可运用所有既有资料。

大娱号虚拟仿真实训系统提供了超过原有有限场景体验学习方式，过去在课堂中无法体验场地（古城、茶馆、销场等）为背景，当前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

系统不但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、实时本地录制单元等，使得系统安装、操作简朴以便。

10、高精度色键抠像系统

系统采用当前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解决合成，使人或物体边沿更加自然。

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，可使表演者较好地和虚拟背景结合在一起。

强大色键参数，能保证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步推拉、摇移及切换制作出各种华丽摇臂效果。

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，配备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。

这一模块能使顾客拥有更大创作自由度，通过鼠标在输