2026-02-24
近年来,由于信息技术的迅速发展与国家教育部门的大力倡导,虚拟仿真实训在高职教育中開始得到广泛的应用,成為实训教學重要的构成部分和提高教學质量的重要手段。虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟現实技术与网络通信技术等信息技术進行集成,构建一种与現实世界的物体和环境相似或相似的虚拟教學环境,并通過虚拟环境集成与控制為数众多的实体,构成一种虚拟仿真教學系统。虚拟仿真教學技术以提高學生的技能水平為关键,具有多感知性、沉浸性、交互性、设想性等特點。這些特點有益于教師的实训教學和學生专业关键技能的训练,為处理职业教育面临的实训难、实习难和就业难等問題開辟了一条新思绪。目前,高职院校诸多专业,如外語教學、旅游专业、数控技术、焊接技术、机電技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教學方式。虚拟仿真实训教學，已經逐渐成為高职院校教學变革的一种有效手段。
通過运用學語言，已經為越来越多的教師认同。學习者必须通過“用語言”才能真正掌握語言。
让學生置身于真实的交际情景中，让學生使用語言進行交际。而真正的交际应當是互動的。當一方发出信息後，另一方根据上下文進行意义协商，作出反馈，他可以表达支持、進行反驳或提出疑問，然後接受方對反馈意見再進行意义协商，作出回应，双方如此反复交流，形成互動。互動是“交际的关键”。
語言課堂就是一种充斥“交流和互動”的場所。在課堂教學中，這种互動不仅包括師生互動和生生之间互動，還应當包括教材，由于課堂上的師生互動和生生互動都是基于一定教材展開的。“大娱号”虚拟仿真实训系统可以在教材与師生之间搭起一座互動教學的桥梁。
使用“虚拟仿真实训系统”在互動教學的设计和组织上突出情景性、实训性和互動性，力争三者有机結合。
情景指的是详细場所的情形或景象。在教學過程中引入或创设生動详细的場景，有助于學生進行意义建构使其产生交际的動机。“大娱号”虚拟仿真实训系统所提供的虚拟場景可以提供直观生動的形象，通過大屏或投影再現學生在虚拟場景中的演出，可以让學生通過视覺和听覺去感受場景，产生想象和联想，激发學生的學习愛好。参与演出的學生可以身临其境的學語言，使用虚拟仿真实训系统教學,學生覺得有话可說，有戏可演，可以全身心投入課堂中。
在教學過程中引入或创设生動详细的場景,有助于學习者進行意义构建,使其产生交际的動机.互動教學法是作為一种特殊的課内人际互動；師生互動是指師生之间在課内发生的多种形式、多种性质、多种程度的互相作用与影响。也就是教師和學生這两类角色互相作用和影响的過程。學生在教學過程中发挥主体性作用，科學地完毕學习任务，同步也使其教學的互動性不停发展。
1．2為何要在教學中使用“虚拟仿线、有助于变化學生被動听讲的消极性，发挥其學习的主观能動性，使學生通過自已的积极思索领會所學知识，在参与中完毕學习任务。
1.2.2、互動式教學规定學生参与的過程增長，必然督促學生在課下认真阅讀及查阅有关资料，充实自我，以满足課堂上参与有关主題的讨论和學习的需要。
1.2.3、教師由于要最大程度地调動學生課堂积极参与的积极性，必然要认真钻研，精心备課，筹划好怎样既能使所讲知识让學生掌握，又能使學生积极参与到課堂教學中来，這對教師更是一种教學上的鞭策和督促。
1.2.4、互動式教學由于使教与學有机地统一起来，教師与學生在課堂上互相呼应，無论是課堂提問還是案例讨论，气氛变得活跃，師生间的距离得以拉近，從而有助于教學双方最佳状态的发挥。
1.3.1、本系统重要用于各學科虚拟仿真实训教室建设、精品課程录制、校园電视台建设。
1.3.2、整個系统的操作流程和操作方式应當符合師生的教學习惯和管理规范。
1.3.3、整個系统应當具有友好以便的操作和管理功能，可以科學的实現系统的管理，提高系统的运行效率。
1.3.4、必须保证系统的稳定性、可靠性。同步在设计時要充足考虑系统的先進性、開放性和可扩展性。
本系统设计原则是在满足虚拟仿真实训系统使用规定的状况下，充足考虑系统的可用性、稳定性、可靠性，同步兼顾系统的先進性、兼容性、可扩展性。
可用性：系统应根据虚拟仿真实训系统的实际规定進行開发，实現与实际工作的高度結合，切实提高工作效率。
先進性：系统应采用先進的虚拟現实成像技术、计算机图像技术、色键合成技术。
兼容性：可与顾客原有的多种类型的多媒体教學设备，如交互式大屏、投影仪、音频设备等，实現连接。
大娱号虚拟仿真实训系统采用了先進的虚拟現实技术和计算机图像技术，結合广播電视视音频同步处理技术，针對語言教學习惯進行产品功能開发，為高职院校語言教學提供了一套全新的經验教學措施。
大娱号虚拟仿真实训系统克服了老式的基于教科書，2D多媒体，或者基于老式三分屏网络教學方式的局限性，使學生能身临其境地學习語言，可以大大提高學生的學习积极性和學习效果。通過三维虚拟場景或者再現实景图像激起學生的學习愛好，使得學生集中注意力，是最佳的互動情景教學系统。
大娱号虚拟仿真实训系统的图形渲染服务器实時渲染生成三维虚拟場景或实景图像。同步系统主机對摄像机現場拍摄的教師、學生在藍色或者绿色抠像区中的演出影像進行抠像处理，将教師、學生的演出影像從藍色或绿色的背景中分离出来。接著，系统主机再對通過抠像处理後的演出影像与图形渲染服务器输出的三维虚拟場景或实景图像進行数字化的实時合成，实現两者天衣無缝的融合，最终将合成好的视频影像输出到流媒体公布系统传播出去，或输出到大屏或投影仪中供現場教學使用。課堂中的學习内容還可以使用实時當地采集單元，在大娱号虚拟仿真实训系统中的实時储存，以便此後复习、點评及教學参照使用。
虚拟現实视频成像技术是在色键系统的基础上发展起来的。老式的色键(Chroma-Key)合成系统是電视节目制作中常用的合成手段，它的原理就是将主持人或演员置身于藍色或绿色的背景幕布前演出，然後运用色键合成器的色键功能将前景图象中的色度与其作背景的彩色幕布的色调差异作為形成键控電压的根据，并运用此電压去抠插入画面，然後再将前景图象填入画面，這样就将演出者從藍色背景中分离出来，用其他的画面作為背景填充藍色部分，形成一幅天衣無缝的合成画面。這种系统目前在電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這种先進的色键抠像合成技术，却突破了老式色键抠像系统的限制，消除了摄象机拍摄的前景画面不能与場景画面同步运動的致命弱點，做到真实的演出者能深入到虚拟的三维場景中，并能与其中的虚拟對象实時交互。
大娱号虚拟仿真实训系统由三個子系统构成：（1）虚拟場景生成系统（2）视频色键抠像系统（3）视频合成系统。
系统采用無轨虚拟跟踪技术，使用虚拟摄像机進行場景定位。镜頭的切换等运動变化不需要移動真实摄像机，只要通過设定虚拟摄像机的移動轨迹，便可以变化場景中各個景物的相對角度和位置，便可简朴快捷地完毕镜頭的多种运動变化。
大娱号虚拟仿真实训系统调用的背景是用老式的3D建模工具（如3DMAX、MAYA等）建立的原则虚拟場景模型序列文献*.ASE，在Open-GL图形平台上根据摄像机的参数变化進行实時的三维填充和渲染。
大娱号虚拟仿真实训系统配置的高性能硬件加速支持三维虚拟場景的实時渲染与输出。Open-GL图形平台的像素填充率為32亿像素/秒，浮點运算為760亿/秒，三角型生成速率為5700萬個/秒，显存带宽為8GB/秒，配置3D加速缓存為DDRRAM/4ns。高性能的硬件指標保证了大娱号虚拟仿真实训系统可以实現三维建模并且实時的三维渲染。
大娱号虚拟仿真实训系统的视频合成的基本技术是色键抠像，摄像机拍摄的藍箱前的真实景物：通過色键器進行抠像处理，与高性能的图形工作站生成的虚拟場景合成一种画面。那么在進行合成是需要考虑两方面的技术：
大娱号虚拟仿真实训系统的一种基础就是前景和背景合成的時候，前景的演出者可以被背景的内容覆盖，同步為了丰富画面的拍摄效果，還需要考虑虚拟物体的遮挡效果，這一般都采用深度合成技术。所谓深度就是虚拟物体与实际演出者的前後遮挡关系，這一种技术要考虑两路键信号的深度信息，就可以让背景的内容在演出者前面。這不一样于二维图像的层技术。由于是三维图像的各像素都带有深度信息，并且各像素尚有与摄像机的距离的信息，由這两部分的信息决定前景和背景的像素的可見性。這样就可以实現虚拟場景的遮挡效果，大大丰富了拍摄和画面的体現手法。
要使摄象机的前景画面和虚拟場景天衣無缝的合成，需要让大娱号虚拟仿真实训系统系统中所有的设备接受外同步锁定，這样才能保证在進行实時合成時，高性能的图形工作站根据传感系统的参数变化实時提供對应的虚拟場景，并与摄象机前景信号精确同步合成。
大娱号虚拟仿真实训系统的無限藍箱功能使演出者的活動范围及摄像机的取景范围不再受藍箱大小的限制，系统會自動地将有效区以外的垃圾色块用几何措施屏蔽掉，虽然天花板或灯光進入摄像机取景范围也不影响抠像。
大娱号虚拟仿真实训系统在操作上充斥人文关怀，全方位服從人性化设计，真正做到了“以人為本”。
(1)采用全中文操作系统和应用软件，图形化Windows風格操作界面，使操作人员能在短時间内掌握其使用措施；
系统采用简朴易行的操作方式，大幅度減少了操作者的學习時间，操作人员只需像
平常使用電脑同样拖放鼠標，便可以实現系统功能的所有操作。简朴易用的图形顾客界面減少了操作者培训時间。
系统内置動态前景覆盖模块，可瞬间覆盖32位影像与文字。可实時地進行字幕、LOGO的编辑、修改及叠加。
大娱号虚拟仿真实训系统根据現行高职院校外語教材，為顾客配置齐全了众多對话实训情景，供教師、學生根据教學内容选用，真正可以做到即装即用。
目前無需再依赖有偿使用的背景老師将去過的旅行地，历史博物馆，历史遗迹，海外旅游時所拍摄的照片添加到系统裏就可以當背景画面使用。
學生也可以使用自已拍的照片运用到學习上。不仅如此，還可以将视频或者動画片作為古汉語情景体验學习的背景，可运用所有既有的资料。
大娱号虚拟仿真实训系统提供了超過原有有限的場景体验學习方式，過去在課堂中無法体验的場地(古城、茶馆、销場等)為背景，目前使用大娱号虚拟仿真实训系统就能為學生提供。
系统不仅集成了高性能的广播级色键器、高清视频输入输出接口、真三维場景实時渲染系统，還集成了虚拟机位切换單元、实時字幕编辑單元、输入、输出预监、实時當地录制單元等，使得系统安装、操作简朴以便。
系统采用目前国际一流的高清色键抠像技术，可实現頭发丝、半透明物体、阴影等画面的精细抠像处理合成，使人或物体的边缘愈加自然。大娱号虚拟仿真实训系统的高品质色键器能有效清除背景上的阴影，無颜色溢出或空间影响，可使演出者很好地和虚拟背景結合在一起。强大的色键参数，能保证在不移動真实摄像机的状态下实現前景主持人和虚拟背景的同步推拉、摇移及切换制作出多种华丽的摇臂效果。
虚拟镜頭特效生成系统是独立的镜頭特效生成系统，配置的镜頭特效生成系统模块是一款专為大娱号虚拟仿线D虚拟場景的镜頭特效工具。這一模块能使顾客拥有更大的创作自由度，通過鼠標在输出画面左右上下移動便可在短時间内完毕虚拟机位的设置或调整，实現摄像机镜頭的遠近推拉、左右上下摇移、倾斜、以及缩放等操作，使得真实的演出能和三维虚拟場景同步变化运動。操作简便的模块设计，颠覆了老式广播電视虚拟演播室产品机位调整复杂的弊端。教師只需简朴操作便可直观的對虚拟机位進行调整，以便快捷，尤其适合課堂教學使用。
當地录制單元提供當地硬盘实時录制，即可将情景對话演出实時生成视频文献保留在大娱号虚拟仿真实训系统硬盘中。系统支持WMV视频文献格式的录制以及BMP图片格式的采集。顾客不必再额外购置录制设备對系统输出的视频信号進行采集，能最大程度的节省投入，同步提高视频課件的制作效率。
場景编辑器具有强大的場景编辑功能，可将任意图片或视频加载在場景中作為場景的一部分或直接作為場景使用。對加载的视频可实時控制其播放或停止。
學习者运用外語实時体验情景對话可以得到教師的实時评价。情景對话的演出影像可以被实時录制下来，家長能根据演出影像對學习者的學习效果進行持续的跟踪和指导。
1、多場景分类管理模块：简洁的界面，不一样場景的多维分类管理更具直观性。使得预览、调用場景愈加以便快捷。
2、場景元素实時调整模块：背景视频、背景图片可实時更改，让場景愈加多变。变化了一种場景只能單一应用于一种對话情景，教師通過對場景元素的简朴更改，就可以应用于不一样的對线、色键抠像模块:可有效清除背景色及背景上的阴影，無颜色溢出或空间影响，可使演出者很好地和虚拟背景結合在一起.
4、实時字幕播控模块:内置字幕机模块,可实時地编辑字幕和台標、LOGO的编辑、修改、叠加。
5、背景视频控制模板:可任意更换添加背景视频,并可实時控制背景视频暂停与播放。
6、实時信号捕捉系统：可以实時在系统硬盘上以WMV文献格式录制課件；或以BMP文献格式采集图像。
7、ALPHA通道图片或视频：可以实時添加带通道的動画、图片序列，并实時调整图片的大小、位置等。
8、虚拟大屏播控系统：虚拟場景中可最多创立3個虚拟大屏，并對每個虚拟大屏实時添加视频或者图片作為大屏素材，视频可控制播放或停止。
9、3D实時背景编辑模块：可任意添加和更换3维虚拟場景中的3维部件，并设置3维動画循环播放。
10、输入信号调整模块：可任意调整外部信号源在場景中的位置、大小、相對比例比例等。
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