虛擬仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用

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【內(nèi)容摘要】虛擬仿真技術(shù)又名虛擬現(xiàn)實(shí)或虛擬環(huán)境技術(shù)，是新時(shí)展起來(lái)的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，也名VirtualReality。是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬的三維世界，并通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等人體感覺(jué)上的模擬，讓體驗(yàn)者身臨其境。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要的科研領(lǐng)域，并逐漸運(yùn)用于生活中的許多方面，例如:科學(xué)研究、學(xué)科實(shí)訓(xùn)、建筑設(shè)計(jì)等許多領(lǐng)域，虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展也為教育行業(yè)提供了新方向。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù);數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù);實(shí)訓(xùn)環(huán)境

隨著時(shí)代的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷進(jìn)入人們的日常生活，虛擬仿真技術(shù)是目前科研領(lǐng)域相當(dāng)重要的組成部分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種綜合技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人、計(jì)算機(jī)交流互動(dòng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸感應(yīng)技術(shù)、人工智能等尖端科技。通俗的講，虛擬仿真技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)模擬出一個(gè)虛擬的空間代替另一個(gè)真實(shí)空間的技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)自1980年以后逐步發(fā)展，經(jīng)過(guò)這些年的不斷發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實(shí)驗(yàn)外人類進(jìn)行認(rèn)識(shí)活動(dòng)的第三類基本方法，而且逐步發(fā)展為人類改造客觀世界的重要科學(xué)技術(shù)。

一、虛擬仿真技術(shù)課程簡(jiǎn)介

隨著時(shí)代的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與媒體技術(shù)高速發(fā)展，數(shù)字媒體技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用于人們的日常生活中，隨著數(shù)字媒體發(fā)展的需要，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)代入到數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)中已經(jīng)成為時(shí)代潮流，虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)工作已經(jīng)被代入到數(shù)字技術(shù)應(yīng)用教學(xué)區(qū)專業(yè)中，并逐漸成為熱門(mén)專業(yè)，現(xiàn)階段已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)和國(guó)外學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)課程結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖像學(xué)科、人工智能學(xué)科、多媒體網(wǎng)絡(luò)等各種尖端科技學(xué)科的重要科技成果，并具有其他專業(yè)不具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，例如對(duì)于未來(lái)設(shè)計(jì)上的構(gòu)想性具有直觀仿真的特點(diǎn)、對(duì)于人工智能方面達(dá)到了前所未有的交互性、對(duì)于用戶體驗(yàn)方面具有真實(shí)沉浸的特性等。現(xiàn)階段虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)成為了國(guó)家科技研究方面的重要關(guān)注領(lǐng)域，在教育方面也受到了廣泛應(yīng)用和重視，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究工作市場(chǎng)前景寬闊，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)代入數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)中，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)代入計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)等媒體技術(shù)的各方面是目前虛擬仿真技術(shù)在數(shù)字媒體專業(yè)的主要研究。

二、虛擬仿真技術(shù)課程在數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)開(kāi)設(shè)的重要意義

虛擬仿真技術(shù)主要是在數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)方面地應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字圖像處理、視覺(jué)處理技術(shù)、音頻處理技術(shù)等知識(shí)研究結(jié)構(gòu)與數(shù)字媒體中的類似專業(yè)非常相似，虛擬仿真技術(shù)雖然不是衍生于數(shù)字媒體技術(shù)，但是其在現(xiàn)實(shí)中的具體應(yīng)用都主要依托于數(shù)字媒體技術(shù)。在數(shù)字媒體高速發(fā)展的今天，數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)不僅需要以前的學(xué)科研究成果如計(jì)算機(jī)圖像應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等，更需要在其中融入新鮮血液，利用虛擬仿真技術(shù)中的新技術(shù)和科技成果，來(lái)進(jìn)行數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用的變革，增加數(shù)字傳媒技術(shù)在學(xué)術(shù)市場(chǎng)上的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。近年來(lái)，虛擬仿真技術(shù)在社會(huì)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越大，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)與數(shù)字你媒體技術(shù)結(jié)合的研究成果在社會(huì)上越來(lái)越普遍。例如;在教育方面，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于各種虛擬教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生們?cè)谄綍r(shí)利用虛擬數(shù)字媒體平臺(tái)可以感受到與真實(shí)環(huán)境相似的實(shí)踐環(huán)境，這種虛擬的實(shí)訓(xùn)模式使學(xué)生們對(duì)學(xué)科研究的理解更透徹，既節(jié)省了教學(xué)成本，也收到了應(yīng)有的教學(xué)成果。在娛樂(lè)方面，現(xiàn)在有各種各樣的虛擬體驗(yàn)館，人們可以輕松通過(guò)虛擬數(shù)字媒體技術(shù)體驗(yàn)一些平時(shí)體驗(yàn)不到的情景。在游戲方面，現(xiàn)在有很多游戲公司出品了一些具有高度現(xiàn)實(shí)性的網(wǎng)絡(luò)游戲，在市場(chǎng)上收獲了眾多好評(píng)，這也是將虛擬仿真技術(shù)與數(shù)字媒體技術(shù)結(jié)合的科研成果。在展覽演出方面，近些年產(chǎn)生了許許多多的數(shù)字傳媒技術(shù)體驗(yàn)館、數(shù)字媒體技術(shù)科技館等，他們都是將虛擬仿真技術(shù)與數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)你中有我，我中有你，數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)在新時(shí)代的應(yīng)用很大一部分依托于虛擬仿真技術(shù)，而虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用主要是以數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)的形式。所以，將虛擬仿真課程融入到現(xiàn)階段的數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)專業(yè)中意義重大，增加了數(shù)字媒體技術(shù)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也能夠?qū)τ跀?shù)字媒體技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)創(chuàng)造更多選擇———虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地。

三、通過(guò)虛擬仿真技術(shù)搭建教學(xué)虛擬平臺(tái)

(一)建設(shè)思路。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)搭建數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的理念主要基于遠(yuǎn)程教學(xué)，通過(guò)現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備、教學(xué)隊(duì)伍等資源的條件，通過(guò)投入資金購(gòu)買相應(yīng)的設(shè)備，規(guī)劃建設(shè)數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地。通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)以前數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)時(shí)做不到或很難做到的實(shí)踐研究，利用虛擬仿真教學(xué)模式，節(jié)省教學(xué)成本，優(yōu)化教學(xué)模式，改變教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)。(二)實(shí)訓(xùn)基地的具體設(shè)施建設(shè)。1．虛擬仿真技術(shù)展示系統(tǒng)。需要容納50～60人同時(shí)進(jìn)行觀看，可以利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，人機(jī)交互、線上答題、線上解答等功能，需要畫(huà)質(zhì)足夠清楚，不影響學(xué)生們進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)。2．動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。虛擬仿真系統(tǒng)要能夠清楚準(zhǔn)確捕捉學(xué)生及教師的影像，要便于攜帶，在各種情況下能夠準(zhǔn)確有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果的捕捉，續(xù)航不少于5小時(shí)，能夠同時(shí)運(yùn)行UE4、UNMU5、MAX3DS等系統(tǒng)。3．掃描系統(tǒng)。虛擬仿真掃描系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)直徑不低于0.1的物品并識(shí)別，能夠?yàn)閿?shù)字媒體醫(yī)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行作品色彩掃描，提供照片幀率還原等處理工作，支持高頻閃動(dòng)作品掃描。能夠?qū)SC\PLY等文件檢索出來(lái)。4．線上交流互動(dòng)系統(tǒng)。利用虛擬仿真技術(shù)搭建的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)至少6～12人進(jìn)行線上交流互動(dòng)，并能夠進(jìn)行數(shù)字型傳媒技術(shù)各方面軟件的運(yùn)用，支持對(duì)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)及下載固定插件。5．存儲(chǔ)設(shè)備及服務(wù)器。存儲(chǔ)設(shè)備要能夠自動(dòng)對(duì)學(xué)生們的實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行保存，服務(wù)器能夠接觸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，服務(wù)器應(yīng)支持學(xué)生們線上作答并進(jìn)行作品上傳，信息庫(kù)要有保密功能，防止學(xué)生實(shí)訓(xùn)成果外泄。6．其他線下設(shè)備。要配置能夠同時(shí)容納45人的教室及桌椅等相關(guān)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)速度發(fā)達(dá)，并配有話筒、交換機(jī)等教學(xué)設(shè)備。

四、虛擬仿真技術(shù)用于數(shù)字媒體技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地的現(xiàn)狀

在國(guó)家大力支持興建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的背景下，現(xiàn)階段的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地主要是教學(xué)作為主要目的，數(shù)字媒體的更新速度非常快，其中運(yùn)用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)建的實(shí)訓(xùn)基地已經(jīng)在國(guó)內(nèi)的一些高職院校內(nèi)有了很大發(fā)展。福建對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過(guò)虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)建的數(shù)字媒體技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地已經(jīng)有了很大的科研成果，他們依托于福建對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院的特色，立足于開(kāi)放共享、互利雙贏的良好合作理念，在校內(nèi)創(chuàng)建了一個(gè)公共實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其設(shè)有六個(gè)仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行了改革優(yōu)化，開(kāi)創(chuàng)了遠(yuǎn)程教學(xué)的新型教學(xué)模式，將數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)通過(guò)虛擬仿真技術(shù)的形式實(shí)行新型教學(xué)模式，利用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了大量功能，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行學(xué)生用戶學(xué)習(xí)登錄，其中教學(xué)系統(tǒng)也是基于虛擬仿真技術(shù)搭建的教學(xué)管理平臺(tái)，其中的選題功能運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行的題目現(xiàn)實(shí)技術(shù)，已將現(xiàn)實(shí)中的數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)近似真實(shí)地展現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生們?cè)诮虒W(xué)管理平臺(tái)里能進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，教師通過(guò)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)上答疑，幾乎和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)沒(méi)有區(qū)別。江蘇職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)的虛擬教學(xué)平臺(tái)于2017年獲得了區(qū)級(jí)優(yōu)秀教研中心稱號(hào)，其主要服務(wù)于數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，利用虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)公共教學(xué)活動(dòng)，基于虛擬仿真教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了線上無(wú)人·教學(xué)科研活動(dòng)，數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生的能利用虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行用戶登錄，將數(shù)字傳媒技術(shù)與虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)充分結(jié)合，進(jìn)行教學(xué)研究工作和數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。

五、現(xiàn)階段數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)仿真平臺(tái)的建設(shè)情況分析

現(xiàn)階段數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)在運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)搭建教學(xué)平臺(tái)或進(jìn)行教學(xué)實(shí)訓(xùn)活動(dòng)中，有很大一部分取得了不錯(cuò)的科研成果，其通過(guò)虛擬仿真技術(shù)搭建的實(shí)訓(xùn)基地對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)可操作性強(qiáng)，能夠很好地代入進(jìn)數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)中，這種新型的教學(xué)模式不再拘泥于以往傳統(tǒng)封閉的教學(xué)環(huán)境，突破了以往數(shù)字傳媒技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備稀少、環(huán)境差的缺點(diǎn)，是一項(xiàng)具有時(shí)代意義的教學(xué)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)環(huán)境的突破。雖然目前通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建的數(shù)字傳媒技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)基地取得了重要的突破，但還存在許多的問(wèn)題與弊端。例如，現(xiàn)階段的數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)并不能實(shí)現(xiàn)完全的線上教學(xué)，只是通過(guò)仿真技術(shù)代替一些比較簡(jiǎn)單的實(shí)訓(xùn)過(guò)程，對(duì)于一些比較繁瑣的實(shí)訓(xùn)過(guò)程，還停留在以往傳統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)模式中，虛擬仿真技術(shù)在數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)的應(yīng)用有待深化。此外，現(xiàn)階段能通過(guò)虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)的項(xiàng)目不多，虛擬仿真技術(shù)搭建小數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)的空間有待拓展。通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)搭建的數(shù)字傳媒技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)大部分的虛擬環(huán)境中畫(huà)質(zhì)不夠清楚，說(shuō)明目前的虛擬仿真技術(shù)不夠成熟，在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏幕有白光閃爍的現(xiàn)象，說(shuō)明采購(gòu)的設(shè)備與數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)兼容性低，兼容空間有待提高。目前國(guó)內(nèi)的虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用成本過(guò)高，對(duì)于現(xiàn)有的將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字傳媒技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)的高職院校來(lái)說(shuō)，搭建一所虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的成本大概是其以前進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的成本的幾倍之多，說(shuō)明虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)如果要在現(xiàn)有高校進(jìn)行大規(guī)模的使用暫時(shí)不能實(shí)現(xiàn)。

六、結(jié)語(yǔ)

隨著新時(shí)代的不斷發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)不斷取得科研成果。如何利用虛擬仿真技術(shù)來(lái)完成數(shù)字傳媒應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)成為了新的教學(xué)挑戰(zhàn)。雖然目前國(guó)內(nèi)有部分高校已經(jīng)利用虛擬仿真技術(shù)搭建了一些數(shù)字傳媒技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地，但還存在著許多復(fù)雜的問(wèn)題，例如;在應(yīng)用深度上有待深入，應(yīng)用廣度上有待提高、目前虛擬放仿真技術(shù)人工交互功能有待優(yōu)化的等問(wèn)題，利用虛擬仿真技術(shù)搭建教研實(shí)訓(xùn)基地還有待完善。

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作者：吳冬