1. 系统概述

VR作为当今世界前沿技术之一，以全新的媒体形式影响着人们的生活，很多行业运用VR进行品牌推广，如旅游、汽车、房产等，均可实现身临其境的观感体验。如果将VR应用于教学领域，基于全景直播技术，就可以实现远程上课，推进教育资源的均衡发展。
蓝美在VR技术的基础上，增强现实和混合现实的概念也为教育打开了新的思路，通过向真实环境或虚拟环境中植入三维模型，产生视觉冲击、达到虚拟仿真的效果。如果将增强视觉冲击的虚拟仿真应用于教学领域，就可以给教学带来无限的可能性，发挥创意去设计教学内容。

2. 系统特点

2.1 领先性

互动教学平台基于最新的VR技术进行研发，将全景视频直播、虚拟仿真、虚实交互、虚拟植入、手势识别，及三维实时渲染等技术运用于互动教学之中，具有很高的科技含量。VR全景视频直播，将远程正在直播的优质课程采用4K分辨率推送至局域网内的所有蓝美VR终端工作站，学生通过佩戴VR显示终端观看直播，仿佛置身于远程的教室中听讲；远程直播的来源，既可以是4K全景视频信号，亦或4K全景视频流。
教师可利用虚拟仿真的教学场景，比如医学实验室，通过虚实互动演示人体解剖的过程，并讲解重要的人体器官，学生佩戴VR显示设备进行观摩，并支持独立互动实践。与教学模型的交互，可通过控制手柄实现，除了选中、抓取、移动，及旋转等操作，控制手柄还可以实现在虚拟教学场景中的漫游。
互动教学平台提供了丰富的教学模型资源库，教师备课时可以发挥创意，利用教学模型设计教学内容，互动教学时可以随时植入三维教学模型及动画。由于采用了实时渲染技术，教学模型更加逼真、生动，增强了沉浸感。

2.2 改变教学模式

过去的几十年，有目共睹，教育已经发生了翻天覆地的变化，各阶段的院校从无到有，教学设施不断演进、其他教育机构层出不穷；教学资料除了普通教材，逐渐发展为精品课程视频；教学方式更加开放、多样，教育资源逐渐向均衡化发展；这些都是社会进步的结果，先进的技术不断给教育形式带来变革。
将VR技术应用到互动教学中，可以想见其巨大的潜力，教学内容设计能够充分发挥想象力，学生沉浸式交互的对象是立体的、逼真的，不再是枯燥乏味、千篇一律的平媒；而且，对于虚拟仿真实训，学生可以反复互动实践，不受客观条件的限制。

2.3 资源库丰富

互动教学平台最大的优势在于沉浸式、可视化、还有虚实互动，通过植入的三维教育模型及动画，传达教师的真正授课内涵，这一点是平面教学资料所无法比拟的。利用该平台，教师备课过程中可以发挥想象力、创造力，按照构思去设计并呈现教学内容，这样就需要大量的、生动的、不同种类的教学模型来支撑其创意。
那么，对互动教学平台而言，必须具备丰富的模型资源库，涵盖不同学科的大量三维模型，而且随着课程教材和教学内容的变化，不断进行补充和更新。

2.4 互动教室示意

互动教室采用分组的形式，将用于学生互动实践的VR终端工作站划分成6组，定制专门的课桌。VR显示终端推荐使用HTC Vive，将两个定位器固定在课桌隔断的两端，其高度大约和视线保持一致。这样，学生上课的时候，既可以坐着进行虚实交互，亦可以站着完成互动实践。
教师授课使用的蓝美VR互动工作站放置于教室前方的电教讲桌内，并配备了支持触控的显示器，方便教师授课过程中操作，实现在4K直播VR全景视频信号、4K直播VR全景视频流、本地VR全景教学视频，及本地三维教学场景之间任意切换。
教室前方的大屏，用于展示互动操作的步骤及注意事项，学生可以观看到展开模式的全景互动教学内容。
利用互动教室，在课堂上学生可以远程观摩VR全景教学直播，也可以观看老师准备的全景教学素材，甚至可以通过虚拟教育场景呈现教学内容，配合植入的三维动画完成知识点的互动教学。采用这种以互动体验为重点的授课形式，可以充分调动学生的学习兴趣，更加立体、直观、全面的理解所学知识点，而且可以反复进行互动实践。

2.5 系统拓扑图

2.6 核心设备及功能

2.6.1 蓝美VR互动工作站

蓝美VR互动工作站，配备了高端图形显卡，提供1路DVI、1路HDMI，及3路DP输出；采用广播级视音频板卡，支持1路4K HDMI输入。可实现1路直播4K全景视频信号、1路直播4K全景视频流，本地4K全景视频素材，及本地三维虚拟场景之间的虚实切换；此外，可随时植入三维动画，经实时渲染处理，其材质、光效非常逼真，进一步增强沉浸感；最终，将1路4K分辨率的全景视频，流实时推送出去。

1. 虚实切换
蓝美VR互动工作站可通过4K全景视频信号，或者采用4K全景视频流的方式，接收远程VR全景视频的直播内容。经过实时解码，将其作为两路信号源，支持任意的切换。
支持虚拟教学场景的播放，将其作为信号源，实现任意切换。将符合设计规范的三维教学场景导入后，按照VR全景视频的方式进行渲染，经过实时编码推流发布。佩戴与蓝美VR终端工作站连接的VR显示设备，就可以置身于虚拟教学场景，达到虚拟仿真的沉浸感。
支持VR全景教学素材的播放，将其作为信号源，实现任意切换。将互动教学使用的名师全景课程视频导入后，对其进行实时解码。可根据教学需要，切换至本地全景视频并推流输出。

2. 切换特效
互动教学过程中，教室可以通过蓝美VR互动工作站的触摸屏在4路信号源之间进行切换控制。为了避免切换前后镜头转换差异过大，可以提前预置全景切换特效，如淡入淡出，并根据需要设置镜头过渡的时长，使切换过程更加自然，避免生硬打断学生的思路。

3. 音频调整
音频输出的控制比较灵活，可以选择输出声音与信号源保持一致，亦可对其进行静音或音量调节操作。

4. 虚拟植入
互动教学最大优势在于沉浸式教学、虚实切换及交互，使用蓝美VR互动工作站切换信号源的同时，可以随时植入三维教学模型或三维动画。
由于采用了三维实时渲染引擎，三维教学模型的材质、光效、阴影都非常逼真，这样带给学生强烈的视觉冲击，提高互动教学的沉浸感。
互动教学的三维模型可以按照规范自行设计或采用定制的方式，按照教学内容设计配套的三维模型，便于学生对照学习。当然，也可以确定某个专题，按照具体操作步骤设计教学互动内容，以便学生按照正确的步骤进行互动学习，并结合自身情况进行反复实践。

2.6.2 蓝美VR终端工作站

蓝美VR终端工作站，配备高端图形显卡，提供1路DVI、1路HDMI，及3路DP输出。支持主流的VR显示终端，如HTC VIVE、Oculus Rift CV1（及开发版），实现VR全景直播的沉浸式体验；支持虚拟交互，开启广播字幕或者特写镜头（美吉克专利）；支持本地VR全景视频、三维虚拟场景的播放控制；支持三维教学模型及动画的虚拟植入，并通过手势识别进行交互控制；支持虚拟教学课件的播放控制，配合控制手柄实现漫游与交互控制。

1. 全景直播加特写

蓝美VR终端工作站可同时接收直播一路VR全景视频流，及一路特写镜头视频流，佩戴VR显示设备即可置身于远程直播课堂，360度全方位沉浸于教室的教学氛围之中，完全感受不到空间上的距离。通过VR显示设备收听的声音，是从远程直播教室内采集的全向音频。通过VR显示设备的交互菜单，能够在沉浸式直播体验中显示特写画面，重点观看全景视频当中教师的局部特写。完美地将沉浸式全景直播与局部特写结合在一起。

2. 广播字幕

全景直播过程中，蓝美VR终端工作站可开启广播字幕。通过VR显示设备的交互菜单，能够在沉浸式直播体验中显示广播字幕，其显示位置始终处于当前视野中央偏下的位置，不随头盔转动而改变位置。
广播字幕的作用主要是广播全景直播相关的消息，或者介绍背景信息。显示位置不随头盔转动而发生改变，保证重要信息可以传达给收看全景直播的学生。

3. 虚拟场景播放

蓝美VR终端工作站支持三维虚拟场景的播放，在播放窗口内通过鼠标拖拽操作可以改变当前显示的全景视角；通过鼠标滚轮控制，改变当前视角的景深。佩戴VR显示设备之后，通过全景方式置身于虚拟场景中。
结合普教阶段的互动教学，学生可以根据互动教学的内容，加载相应的虚拟教学场景，然后播放三维教学模型及动画，自己进行沉浸式互动学习，掌握相关的的知识点。
面向高校设计专业，学生可以将设计好的三维虚拟场景导入进来，佩戴VR显示设备置身于虚拟场景之后，自己检查设计中存在的问题，以便进行相应的修改。ß

4. 三维模型植入

蓝美VR终端工作站支持三维动画的植入，无论当前的播放内容是直播全景视频、还是本地全景教学视频，或者三维教学场景，可以随时植入三维模型及动画。
结合普教阶段的互动教学，学生可以根据教师互动教学的内容，在虚拟教学场景中播放三维教学模型及动画，自己完成沉浸式的互动学习。
设计专业的学生可以将设计好的三维模型及动画导入进来，通过控制手柄或手势识别设备控制模型进行旋转、移动及缩放，从不同角度呈现模型的细节。

5. 手势交互

利用手势识别设备，可以在全景视频直播、教学虚拟场景，及全景教学视频的沉浸式体验过程中，与植入的三维教学模型进行交互。
通过感应学生手部的动作，识别相应的姿态进，然后将其转化为具体的互动操作，如选中、抓取、松开、移动、旋转，及缩放。
手势识别的优势主要体现在虚实交互的灵活性，将最熟悉的肢体动作直接变成虚实交互的操作，相比于其他控制设备，无需记忆动作的映射关系，无需熟悉外设的使用方法。
若互动教学体验时需要移动，则必须将手势识别控制器固定在VR显示头盔的前方，由学生自己移动来实现。

6. 虚拟漫游

除了采用手势识别这种交互方式，也可以使用VR显示头盔提供的控制手柄进行虚实交互。结合实际互动教学的需要，将控制手柄上面的按键绑定为具体的交互动作，涵盖交互菜单显示/关闭、前后左右位移、快速移动、缓慢移动、选中、抓取，及释放等。
相比于手势识别的交互方式，通过控制手柄进行虚实交互可以实现在全景环境中的虚拟漫游，在不同的互动区域之间移动。这样，实际在有限的现实体验空间里，也能完成全景环境里的大范围的移动。这一点当存在虚拟漫游需求时，实现起来更加容易，不易受现实环境的限制。

2.6.3 VR显示终端

HTC VIVE运用在互动教学当中，学生能够获得沉浸式的交互体验。可以观赏全景精品课程内容；播放互动教学课件进行虚拟仿真交互；此外，还可以在虚拟场景中播放教学涉及的三维动画，充分发挥在实际教学中的作用。

1. VR领域的关键技术

VR应用了最基本的凸透镜光学成像原理，让屏幕位于目镜焦距之内，人眼看到的图像其实是放大的一个虚像（类似于放大镜），相当于屏幕尺寸扩大了几倍甚至几十倍，再加上镜片曲折光线的作用，可以给人一种身临其境的感觉。

2. HTC VIVE的主要特点

HTC Vive包括两个分辨率为1080*1200像素的OLED显示器，加在一起的分辨率为2160*1200，刷新率为90Hz，高刷新率也保证了体验者在左右看的时候没有拖拽感，让人感觉更为舒适。头盔前方有大量的传感器并且集成了前置摄像头摄像头，可用于此后AR（现实增强）应用场景。
Vive标配含两个运动控制器（手柄），充电口是标准的microUSB，外观科技感十足，而且相当轻便，双手掌控的感觉非常好，长时间的使用也不会感觉到疲惫。运动控制器由一个圆形可点按触摸板构成，在上面有一个触发按钮，使用食指可以方便的控制。此外，配件还包括两个定位基站、一个控制串流盒。
串流盒一段连接头盔，另一端通过HDMI和USB3.0线缆连接专业工作站，Vive就可以开始工作了。之后在电脑根据HTC VIVE安装向导的指引，就可以完成驱动及Steam平台的安装。所有的步骤准备结束后，你就可以互动体验了。

2.6.4 手势识别设备

除了通过VR显示终端配套的控制手柄进行虚实交互外，也可以将手势识别技术运用到虚实互动当中，通过手势感应设备捕捉双手的位置、动作及运动趋势。在VR沉浸式交互课堂中，通过手势来控制三维模型的移动、旋转与缩放。与控制手柄相比，由于直接通过人手实现虚实交互，操作更加直接、自然，贴合人们习惯的肢体表达方式。
经过反复测试，将手势感应装置固定于VR显示终端的正前方外侧，与头盔的朝向一致可达到最佳的效果，其感应范围正好覆盖体验者的双手，而且能够跟随体验者移动，保证感应的准确度。

2.6.4.1 蓝美VR控制器

利用最新的蓝美技术，在此基础上进行开发，通过蓝美控制器，或者增加通用蓝美VR开发支架，即可将手势识别与VR虚实互动完美结合。

1. 包括：
· 蓝美VR控制器
· USB线缆
· 重要信息指南

2. 最低系统要求：
· Windows 7及以上，Mac OS X 10.7 Lion及更新版本
· AMD Phenom II或Intel Core i3/i5/i7处理器
· 2 GB内存
· USB 2.0端口
· 以太网连接

2.6.4.2 蓝美通用VR开发支架

蓝美通用VR开发支架，采用了全新设计的曲面定位托架，背面的粘胶可以将其固定在消费版VR头显前部表面，兼容HTC Vive与Oculus Rift CV1，同时提供一根约4.5米的USB延长线，进而提高其移动性。

1. 包含：

· Leap Motion Controller新款曲面VR开发支架，兼容Oculus Rift CV1、HTC Vive，以及Oculus Rift/HTC Vive之前的开发版
· 4.5米USB 2.0延长线
· 定制的3M粘胶
· 快速入门指南（英文）

2. 不包含：

· 蓝美VR控制器
· VR头显设备

3. 最低系统要求

· Windows 7 SP1 64位及更新版本
· Intel Core i5-4590及以上
· 8GB以上内存
· 3个USB 3.0端口
· NVIDIA GTX 970/AMD R9 290及以上显卡（具有兼容HDMI 1.3输出接口）

3. 方案优势

3.1 虚实切换

互动教室系统方案，旨在将枯燥乏味的日常教学变得生动有趣，依托于该平台，发挥教师在教学上的想象力、创造力，将希望传达给学生的内容以前所未有的形式展现在学生的周围。对于使用互动教室进行学习实践的学生，有机会利用蓝美VR技术在全景视频教学中与三维虚拟教学模型互动，发挥类似AR的增强效果，直观、准确地呈现教师所传达的教学内涵。

3.2 课件漫游

在定制教学场景内部，可以开辟不同的教学区域，如自然、化学、物理，及生物等学科，佩戴VR显示终端使用控制手柄实现在教学场景内部的漫游及互动。通过控制手柄的方向键，快速定位至教学区域附近，接着缓慢移动到合适的位置，佩戴VR头盔旋转至合适的视角，就可以开始知识点的互动学习了。

3.3 多种交互形式

蓝美互动教育平台基于VR技术，实现沉浸式的互动学习，一般通过VR显示终端的控制手柄进行虚实交互。不论是在虚拟教学场景的不同教学区域间漫游，还是按照步骤进行仿真实践，对教学对象的选中、抓取、旋转，及复位等，都可以通过单个或两只手柄来实现，通过虚实互动进一步增强沉浸感。

3.4 虚拟仿真

对于某些学科或专业，教学中会涉及实习或特种培训，其往往存在一定的危险性；而且，也会受到客观条件的限制，即便组织学生参与学习实践，通常也不会每个人都有参与实践的机会，更多时候会分组观摩由教师指导，达不到理想的学习实践目的。另外，对于某些职业院校，如汽修专业，学生需要逐步掌握各汽车部件的结构，但是老师在教学中不大可能将各种零部件的实物展示给学员，仅通过平面示意图展示很难表现零件的立体结构，学员理解起来很困难。如果有配套的互动教学课件进行虚拟仿真，实现辅助教学，即可解决这些教学中遇到的实际困难。

3.5 丰富的模型库

针对普教阶段的VR互动教学，提供大量的自然科学类三维模型，涵盖了动物、植物、昆虫、细胞、生态系统，及实验仪器等高精度模型。而且，根据不同学科的教材，对于一些三维模型，包含动画效果，使模型的交互展示更加形象和逼真，激发学生的学习兴趣。
针对专业学科，如生命科学，提供丰富的三维人体模型，涵盖了骨骼、脏器、血管、淋巴、生殖器，及大脑等高精度模型。帮助相关专业的学生，系统性的对照学习，掌握重教学要点。亦可对单个模型进行更加深入的交互，配合具体的教育要求，展现不同剖面的特征。
针对其他互动教学的应用场合，资源库里面还包含了大量卡通类型的三维模型，适合于低龄学生进行事物认知或简单英文教学。这些三维模型设计的非常可爱，并且具有显著的特征，符合适龄学生的认知范畴。

4. 售后服务与技术支持

我方在长期为客户服务工作中，已经形成了一套科学、严谨、有效的技术服务体系。其中包括灵活多样的服务形式、完善的服务内容和优质的服务质量保证体系。

4.1 服务形式

1. 技术培训

提供免费的系统使用及维护的培训，在项目中涉及到的培训计划，由该项目经理按照规定制定。计划针对客户设备使用人员，其中加入与系统有关的内容，根据现场勘测时得到的客户方人员调查情况，共同来制定，使系统管理人员达到独立完成整个系统的管理和部分维护。

2. 电话支持

设有24小时技术支持热线电话，经验丰富的工程师将在工作日期间随时免费解答客户问题，提供详尽的技术指导，配合客户定位并解决问题。若遇紧急突发事件，导致设备无法正常使用，我方可提供24小时内的现场技术支持服务。
技术咨询电话：

3. 现场支持

公司将统一调度服务资源，当接到客户关于系统故障的通知后，我方承诺在30分钟内做出回复，并根据故障响应级别，以最快速度派工程师到客户现场，进行故障诊断和排除，提供专业的现场技术支持服务。