發布時間:2021-7-22 15:43:28
“百年大計,教育為本”,教育對于家庭和國家而言都非常重要,而隨著社會的發展和技術的進步,教育也不僅僅是簡單的粉筆黑板或多媒體教室,還使用了更加先進的虛擬仿真教學系統。
所謂虛擬仿真系統是指,以計算機的方式將教學中不易呈現的教學內容、實操實驗等,通過三維立體模型的方式更直觀地展示。學生通過該系統可以更加深入的了解教學知識,同時也可進行模擬實操,從而有更好的實操效果和教學體驗。尤其是解決培訓與演練中“三高”(高危險、高成本、高污染)與“四難”(難看到、難動作、難進入、難再現)問題。國家大力發展虛擬仿真教學也是因為其直觀的視聽觸覺等多種體驗,對于學生和培訓有更加直接的效果。無論是中小學教學還是職業教育、高等教育或者各種具有職業培訓的企業,都在盡可能的建設自己的虛擬仿真系統。
從技術角度來說,目前虛擬仿真教學課件,一般都是基于Unity、UE4等游戲引擎進行建模。最早的方式,通常是直接將課件的exe程序發送給學生安裝,或者在專門的教室中使用專門的電腦提前安裝好,學生通過電腦直接打開。但這類課件體積比較大,對電腦的GPU和運行計算能力有較高要求,這種方式也不方便,因為電腦兼容性的問題,在安裝中可能會出現各種問題。因此,為了讓用戶更方便的觀看,網頁的方式會簡單很多,學生通過手機、電腦,打開網址就能操作體驗。在當前,虛擬仿真教學的網頁化技術,主要有兩種方式:最早大部分采用WebGL的技術方案;以及近幾年興起的云流化/云渲染的技術方案。Web模式的三維仿真,雖然是網頁化觀看了。但對于電腦硬件參數要求還是有一定的要求,這和該項技術本身的特點有關。
WebGL是Web Graphics Library的縮寫,它是一種3D繪圖協議,這種繪圖技術標準允許把JavaScript和OpenGL ES 2.0結合在一起,通過增加OpenGL ES 2.0的一個JavaScript綁定,WebGL可以為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染,這樣就可以借助電腦系統顯卡來在瀏覽器里更流暢地展示3D場景和模型了。 WebGL技術標準免去了開發網頁專用渲染插件的麻煩,可被用于創建具有復雜3D結構的網站頁面,甚至可以用來設計3D網頁游戲等等。簡單來說webgl是網頁上的3D繪圖標準,從其技術特點可以看出,其渲染和場景模型的展示需要借助電腦硬件本身的顯卡,并且將需要的內容下載到電腦本地完成操作指令。因此對電腦性能有一定的要求是其技術特點決定的,這對于用戶在使用中來說,體現是打開運用了這種技術的虛擬仿真教學系統,加載時間比較長(需要所有內容都下載到本地),而且如果電腦硬件參數不夠的話,會出現卡頓或者渲染時間長等問題。對于內容提供者來說,webgl需要把內容下載到用戶本地,內容被盜用、破解、非法傳輸的風險會增加。
技術方案 |
WebGL |
云流化 |
本地安裝EXE |
否 |
否 |
打開方式 |
網頁 |
網頁 |
加載時間 |
長 |
短 |
內容下載 |
是 |
否 |
支持終端 |
電腦和部分手機 |
電腦+手機+電視大屏等 |
內容安全性 |
低 |
高 |
硬件參數要求 |
高 |
能看視頻即可 |
而隨著計算機技術的發展,以及5G的普及,近幾年,云流化(也稱為:云渲染、像素流等)技術也在虛擬仿真部署中得到了越來越多的應用。簡單來說云流化或者像素流技術是指將Unity3D、UE4等制作好的exe,直接跑在云端(云端或者局域網服務器均可)運行,畫面實時傳輸到用戶的網頁瀏覽器端,瀏覽器以類似觀看視頻的方式呈現內容,鼠標鍵盤的操作指令實時控制云端的EXE,實現類似遠程桌面(但比遠程桌面更流暢,比如點量云流化或者騰訊云游戲等技術,可將延遲控制在幾十毫秒)的效果。這種方案解決了WebGL必須下載內容到本地,以及加載時間長的問題。而且還支持在手機、電腦等終端打開仿真程序,兼容性和通用性更好一些。通過下圖表格可以有更直觀的對比,更多關于云流化在虛擬仿真教學中的應用歡迎隨時交流。