沉浸式虚拟现实VR一体机系统

沉浸式虚拟现实VR一体机系统

系统概述

VR是Virtual Reality的缩写，译为中文即“虚拟现实”，该技术融合了计算机3D图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感和模拟现实环境的交互性，有助于加深感受、启发认知。因此，VR系统环境具备沉浸感、交互性、构想性这三个基本特性。

VR虚拟现实的关键技术主要包括模拟环境三维图形处理技术、位置追踪技术、触觉或力觉反馈、智能传感设备各等。理想的VR体验，是基于计算机生成逼真的三维立体虚拟环境，借助VR输入/输出设备体会到人体正常应感应到的视觉、听觉、触觉、力觉、运动等所有感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，并利用位置追踪技术，对头部转动、眼睛、手势等其它行为动作进行采集，由计算机处理体验者动作的相应数据，并做出实时响应和反馈。

随着移动互联网技术、人工智能技术的发展，推动了VR虚拟现实技术在工业、医疗、教育、军事等多个领域的应用，沉浸式虚拟现实设备因实用便携、最能展现虚拟现实效果而成为未来主要的发展趋势，由于沉浸式交互技术、VR外

设硬件技术的不断突破，VR技术也逐步朝着完整成熟的产业化方向发展。

VR产业现状分析

VR产业覆盖了硬件、系统、平台、开发工具、应用以及消费内容等诸多方面，

作为一个处于技术创新井喷期的产业，VR虚拟现实的想象空间和市场前景十分广阔，全球科技巨头纷纷投身其中。目前，VR作为新兴产业，其技术要求高、资源投入大，产业链的部分环节相对比较单薄，国内VR产业主要集中在硬件制作环节，而内容与工具提供商，尤其是内容平台搭建者，主要以国际大型IT科技公司为主。

尽管目前VR/AR行业都处于起步阶段，但整个市场未来增长潜力巨大：根据Digi Capital预测至2020年，全球AR与VR市场规模将达到1500亿美元，而根据市场研究机构BI Intelligence的统计，2020仅年头戴式VR硬件市场规模将达到28亿美元，未来5年复合增长率超过100%。在过去的2015年，VR毫无疑问成为资本市场最受热捧的风口。

2016年，VR将在全世界范围内迎来行业大爆发，成为互联网科技界新一代的智能硬件入口。由于VR带来的时代颠覆性，国内外各大型知名高新科技公司纷纷进驻VR产业，寻求下一个发展切入点：

⇐国内：腾讯进入VR领域，发布“TOS+”智能硬件开放平台，布局虚拟现实产品在内的智能硬件生态圈；百度视频成立VR频道，成为BAT中投入VR 领域的首一家；暴风、360、小米、迅雷、京东等知名互联网公司也纷纷开发其VR产品迅速占据国内主流市场。

⇐国外：索尼PS VR、HTC Vive、Facebook旗下的Oculus、三星GearVR、微软VR Kit、谷歌Cardboard成为国际VR消费级市场主流产品；Magic Leap

（裸眼3D全息视觉）宣布获8.27亿美元；著名游戏公司EA将组建VR游戏团队，开辟全新的VR游戏产品路线。

全球最大社交平台Facebook创始人扎克伯格在收购Oculus时表示：“我们在做长期的布局，未来虚拟现实和增强现实都将进入普通人的生活。”而根据风投机构Digi-Capital的预测，到2020年，整个虚拟现实技术将产生1500亿的庞大市场。2016年1月的国际消费电子展（CES）中，虚拟现实和增强现实技术成为了本届展会的焦点，结合CES2016年关于VR产业链的成熟度，预计2016-2020年，随着大量适应移动VR的爆款游戏出现，VR将拥有庞大的主流用户群体，VR产业也将进入红利期。可以预见的是，随着技术的逐渐成熟和完善，VR虚拟现实技术将在科研教学、虚拟医疗、虚拟驾驶、旅游景观、航空航天、远程协同、城市规划、游戏娱乐、工业仿真、军事模拟、广告营销、虚拟实验，甚至心理疾病治疗等领域，带来一次颠覆性的技术变革。

沉浸式虚拟现实VR系统在东莞理工学院应用前景

教育方面

选取定制研发沉浸式虚拟现实VR一体机，建立虚拟现实研究平台，开展VR

结构设计，VR透镜设计，VR一体机软件开发，VR一体机硬件设计，建成为应用成果向工程技术转化的虚拟现实试验支撑平台，结合学校和企业当前的技术人力资源，设立虚拟现实基础技术课程及VR设计应用的实操课程，培养专业的虚拟现实方面的人才，为虚拟现实知识的普及奠定良好基础，为申请或承担一批国家级、省级、市级课题提供技术平台支撑。

（一）、知识点呈现方式的升级需求：

科技与教育如影随形，每一次科技革新对教育都会产生深刻影响，教师在课堂上传授知识的方式也在不断演变，从而满足高效的信息化教学需求。从使用“粉笔+黑板”到使用多媒体教室的交互白板，从“全程基本靠讲”的知识单向灌输到配合使用答题器、平板电脑终端进行师生交互，科技设备并非要取代“传统”，而是将各种高科技教学设备和信息化教学手段做互补、融合，针对课堂中不同学科、不同类型的知识点，为教师提供更先进的、适合的、多元化的呈现方式。

尤其适合在VR课堂中呈现的知识点例如：天文天体、地壳运动、时间空间等宏观知识点的理解认知；细胞分裂、分子原子、光合作用等微观知识点的观察认知。

（二）、高难度教学目标的需求

利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒

子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。例如学生可以乘坐飞船进入虚拟太空，遨游太阳系，以飞船驾驶舱视角近距离观察各个行星，理解真实的天体运行规律，这是电视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在一堂课内就可以实现。另外，地壳运动的原理、生物进化的演变等漫长过程，也可以通过虚拟现实技术得以展现。

（三）、教学实践操作的需求

以往对于危险的或对人体健康有危害的实验或实践，一般采用视频观看的方式来取代，学生无法直接参与实验，获得感性认识。VR技术可模拟现实中难以实现或者不存在的环境和角色、物体等，消除了以往教学中对学生人身安全、成本消耗的顾虑。在绝对安全、错误可逆可修复性上，利用VR技术的实验课和实践操作上拥有难以比拟的优势。

这一点的明显应用就是虚拟实验室，对于那些对条件要求高、在现实中无法实现、危险性极高、产生结果不可逆的试验，VR化学实验可以避免实验所产生的燃烧、爆炸或其它危险和巨大消耗。采用虚拟实验的方式，学生通过亲身操作体验进行学，并且很容易进行错误修正，或对结果做出可逆的改变，而不用担心会有任何物质成本消耗或需要善后的相关工作。虚拟课堂还可以广泛运用于中小安全课，可避免由于学生操作失误，而造成地震、火场、踩踏等紧急情况下的安