虚拟现实虚拟导游实训实验室建设方案

虚拟现实虚拟导游实训实验室建设方案

导游专业仿真实验室又被称之为：旅游教学-导游培训系统。应用虚拟现实系统平台，可以将客户提供的旅游景点虚拟数据全部集成到播放平台，利用虚拟现实培训平台，导游人员、旅游管理人员不用花费大量时间、精力，就可以通过旅游实训系统平台随意浏览旅游景点，通过文字、图片、影片介绍，学习景区、景点、景观的历史、文化知识，为日后社会实践做好准备。

一、软件部分

（一）模拟导游实训平台软件，3套

系统以满足旅游教学为目的，采用是计算机虚拟现实技术、仿真技术、项目管理技术和智能控制技术，以实现指定区间内的原貌再现，人机实时交互操作。系统人机界面友好，采用多级中文菜单，能对三维场景和三维数字模型进行科学有效、方便快捷的管理、维护和更新。主要特点如下：

（1）采用虚拟现实技术（vr）实现对景点的指定区间进行整体仿真，系统（不依赖于硬件实现）可实现三通道环幕投影系统的边缘融合和几何校正（包含曲面矫正）功能(画面上几乎看不出融合区),可以让操作者在虚拟现实环境内自行漫游。软件运行速度应大于每秒30帧。

（2）互动方式：可通过简洁操作对场景的进程进行实时有效的控制。

（3）自主漫游功能：通过鼠标，键盘，手柄的简单结合，或触摸屏可以方便灵活的实现前进、后退、左转、右转、左平移、右平移、上升、下降、仰视、俯视、跳跃等一系列视点操作，并可自定义运动速度。可以在固定路线和自由游离中实时切换相机焦距，并具备焦距切换快捷键。

（4）录制、重播、自动漫游浏览功能：能够对“从任意点开始至任意点结束的自主漫游（如第4条）方式”进行录像、重播（含在此处随即插入的解说录音）。能够从任意点开始，沿预先设定好的路径进行自动浏览，并可随时选择突出自动漫游模式，视点停留在该处进行自主漫游，并可预先设置多条自动浏览路线。

（5）配音、解说：①允许在特定景点处配解说。使用方可以在系统完成并交付使用后按教学需要另行录制解说词，并由使用人自行选择是否播放解说词。②在进行自主漫游时，解说词的播放速度不受漫游速度的影响。③允许在任意点进行自主漫游时配音并重复播放录音。

④配乐方面，使用方可以在系统完成并交付使用后按教学需要另行配乐，并由使用人自行选择是否播放配乐。⑤在自动漫游浏览时，可以控制是否播放解说和配乐。⑥系统完成并交付使用后，使用方可以按教学需要自行转换成录制其它语种的解说词，并由使用人自行选择是否播放解说词及所播放的解说词的语种。

（6）二维导航图和视点切换：可以随时进入整个景区的二维全景图，在二维全景图上，除了实时表示当前观察点所在位置外，可以方便的通过鼠标点击景点标志或在对话框内输入特定景点名称的方式，使系统自动切换至该指定处，实现快速位置定位。

（7）支持高性能物理引擎系统,以增加教学过程的互动性和师生的创造性:可实时计算场景中，物体与场景之间，物体与角色之间、物体与物体之间的运动交互和动力学特性。

（8）支持景点骨骼动画：为了让虚拟的教学环境更加逼真，更生动，在场景中可以表现骨骼动画（人物动画、汽车、动物触发动画如天空飞行的飞鸟）。

（9）支持各种特效：包括hdr、泛光、运动模糊、景深，非聂耳水面，模拟霓虹灯，雾效、太阳炫光、太阳光晕、体积光、实时环境反射、花草树木随风摆动、群鸟飞行动画、雨雪模拟等。

（10）支持强大的粒子系统。在虚拟场景中，用粒子系统来表现香炉的烟、篝火的火焰、水、喷泉等动态效果。替代以往的动画贴图表现方式。

（11）场景教学功能：系统支持中文脚本编辑，可把不同的资料文件进行虚拟场景内的获取和应用；支持课件设置，教师可以根据自己的教学需求，在场景中可插入任意文件，可以随时进行增加、删除、修改；允许在景点调用其它形式的教学课件（如利用场景中的相关物体触发），如视频、照片、文字、flash、课件等。被调用的教学课件由独立窗口显示，并可在场景画面的任意位置播放；系统提供师生协同学习，可在机房环境下支持多人以多种交流方式（如文字、图形和表情等）在线交互式漫游；可在web3d窗口中嵌入flash，视频，图片，网页，方便老师随意修改、增添课件内容，授课方式更灵活方便。

（12）数据的维护和更新：系统预留模型倒入接口，能自主更新场景文件，并且对文件夹目录自主管理，预留系统功能更新接口，可在不影响系统原结构的前提下具有扩展新景点及已有景点的功能。软件方应提供交互脚本编辑器、界面设计工具、打包发布工具、碰撞编辑器、场景预览器等工具，方便学校自行制作、开发景点。

（13）在线考试系统：要求为教师提供非常便捷的输入界面，教师可以根据教学的需要，提供b/s结构的在线考试系统，可以对考题进行增加、删除、修改。

（14）具备景点后台管理功能，可以提供用户管理功能，如注册、授权管理、使用情况登记统计查询、景点的增减、查询及课件编辑等功能，并能同时进行教学情况管理如教学计划管理、教学课程管理、学员资料管理、学员成绩管理等。

（15）同时提供其他配套平台系统，包括：二次开发工具包，提供后期新功能开发能力；物理系统，提供景点系统人机交互功能。

（二）网络多人在线虚拟导游平台系统，60节点网络版。

主要用于旅游教学、导游实训、旅游模拟、旅游规划等。

1、支持多人在线的网络互动教学。可在局域网和互联网中布署web3d数据服务器，实现多个客户端同时登陆，并实现3d虚拟角色的同时在线，单台服务器最多支持500个并发客户，并且提供多种交流方式如文字、图形和表情。该网络互动教学系统既可布署到互联网，也可以布署到学校内部网，实现老师和学生在学校在家都可以同时登陆3d虚拟景区，并且在里面进行网络互动教学。教师和学生可各自使用不同的身份进行登陆，在虚拟场景中可由教师进行各项教学活动，并可也由学生进行各项考试和测评。客户端为windows ie浏览器。此技术为本项目的核心内容，所有投标单位必须满足并进行现场演示，否则将作为废标。

2、支持高性能物理引擎系统,以增加教学过程的互动性和师生的创造性:可实时计算场景中，物体与场景之间，物体与角色之间、物体与物体之间的运动交互和动力学特性。支持强大的粒子系统。在虚拟场景中，用粒子系统来表现香炉的烟、篝火的火焰、水、喷泉等动态效果。替代以往的动画贴图表现方式。支持各种特效：包括hdr、泛光、运动模糊、景深，非聂耳水面，模拟霓虹灯，雾效、太阳炫光、太阳光晕、体积光、实时环境反射、花草树木随风摆动、群鸟飞行动画、雨雪模拟等。

3、录制、重播、自动漫游浏览功能：能够对“从任意点开始至任意点结束的自主漫游方式”进行录像、重播（含在此处随即插入的解说录音）。能够从任意点开始，沿预先设定好的路径进行自动浏览，并可随时选择突出自动漫游模式，视点停留在该处进行自主漫游，并可预先设置多条自动浏览路线，支持快捷聚焦：可以在固定路线和自由游离中实时切换相机焦距，并具备焦距切换快捷键。预留系统功能更新接口，可在不影响系统原结构的前提下具有扩展新景点及已有景点的功能。软件方应提供交互脚本编辑器、界面设计工具、打包发布工具、碰撞编辑器、场景预览器等工具，方便学校自行制作、开发景点。具备景点后台管理功能，可以提供用户管理功能，如注册、授权管理、使用情况登记统计查询、景点的增减、查询及课件编辑等功能，并能同时进行教学情况管理如教学计划管理、教学课程管理、学员资料管

理、学员成绩管理等。

4、系统可在机房环境下支持多人在线交互式漫游，方便师生协同学习；可在web3d窗口中嵌入flash，视频，图片，网页，方便老师随意修改、增添课件内容，授课方式更灵活方便；

5、具有界面编辑、独立运行功能；具有实时材质编辑功能；方便老师按照自己的授课方式，对场景进行符合教学要求的任意更改。

6、可嵌入全景方式浏览；具有三维触发器和动作定义；方便老师在虚拟景点中，加入全景图片教学，以及设置多种课件形式。

7、包含了3dsmax导入插件，可接受绝大多数3dsmax的模型格式和动画。

8、支持在线考试系统，提供非常便捷的输入界面，可以根据教学的需要，可以对考题进行增加、删除、修改。

（三）景点后期开发编辑平台软件，10套

主要用于教师科学研究，进行系统功能的二次开发，基本功能要求：

（1）支持多人在线网络互动。可在互联网上实现多人同时在线，并且提供多种交流方式如文字、图形和表情。

（2）支持二维导航图和视点切换：可以随时进入整个景区的二维全景图，在二维全景图上，除了实时表示当前观察点所在位置外，可以方便的通过鼠标点击景点标志或在对话框内输入特定景点名称的方式，使系统自动切换至该指定处，实现快速位置定位。

（3）支持高性能物理引擎系统,以增加教学过程的互动性和师生的创造性:可实时计算场景中，物体与场景之间，物体与角色之间、物体与物体之间的运动交互和动力学特性。

（4）支持强大的粒子系统。在虚拟场景中，用粒子系统来表现香炉的烟、篝火的火焰、水、喷泉等动态效果。替代以往的动画贴图表现方式。

（5）支持各种特效：包括hdr、泛光、运动模糊、景深，非聂耳水面，模拟霓虹灯，雾效、太阳炫光、太阳光晕、体积光、实时环境反射、花草树木随风摆动、群鸟飞行动画、雨雪模拟等。

（6）支持景点骨骼动画：为了让虚拟的教学环境更加逼真，更生动，在场景中可以表现骨骼动画（人物动画、汽车、动物触发动画如天空飞行的飞鸟）。

（7）支持高真实感、高效实时渲染画质。可以利用3dsmax中各种全局光渲染器所生成的光照贴图，使场景具有非常逼真的静态光影效果。支持的渲染器包括scanline, radiosity, lighttracer, finalrender, vray等。

（8）支持300万面以上虚拟现实平台软件超大规模场景的组织和渲染能力，运用各种优化算法，提高大规模场景的组织与渲染效率。

（9）内嵌强大的脚本和函数功能，支持变量和逻辑判断，可对三维场景进行各种控制和交互。

（10）支持建筑位置、大小、方位任意调整。

（11）支持任意模型的实时复制、删除。

（12）支持刚体动力学、物流仿真模拟。

（13）支持高效、高精度碰撞检测算法。可自动完成对任意复杂场景的高效碰撞检测，对建模基本没有限制。能够正确的处理碰撞后沿墙面滑动（而不是停止），楼梯的自动攀登，对镂空形体（如栏杆）以及非凸多面体的精确碰撞，以及正确的处理多物体碰撞后过约束的情况。

（14）功能强大的实时材质编辑器。可以让用户仅通过简单而直观的操作实现各种复杂的实时材质模拟，如：塑料、木头、金属、玻璃、陶瓷、锡箔纸等。可实现普通、透明、镂空、高光、反射、凹凸材质特效。可用材质库管理材质的保存和读取。具有材质球预览功能，材质的调整所见即所得。可方便的调整材质的各项属性，如颜色、高光、uv、贴图、混合模式

等。支持多层贴图。

（15）支持二维界面编辑、独立运行功能。可为项目设计各式各样的界面，加上面板和按钮，设置热点和动作，这些设计工作都是可视化的。界面上的布局可以任意设定，渲染区域位置可以任意指定，面板上可设置图片及其透明度。

（16）支持打包为可独立执行的.文件进行发布，运行前不需要事先安装任何其他文件。（17）数据的维护和更新：系统预留模型倒入接口，能自主更新场景文件，并且对文件夹目录自主管理

（18）支持贴图格式批量转换和资源管理，可方便的对各种格式的贴图进行查看，支持格式包括:jpg、bmp、psd、png、tga、dds。直接查看图片的alpha通道。可实现文件同步，即:将图片调入其它编辑软件（如photoshop）进行处理时，可保持同步更新，以及时观察修改后的效果。可查看场景中用到的所有贴图，统计其容量，可对贴图的加载格式和大小进行设定，支持各种压缩格式。可自动收集场景中所用到的所有贴图，便于管理。

（19）支持嵌入ie，支持网络在线浏览。

（20）支持嵌入各种多媒体软件，如neobook，director，mmb等。

（21）支持各种三维建筑和地形造型软件如civil3d，revit等。支持vr-sdk二次开发。

二、硬件部分

（一）实训室---多通道立体环幕系统

1、多通道立体投影仿真播放软件

采用偏振被动式立体，可将三维场景进行视觉分离，输出为左眼、右眼两个通道，以实现立体影像。景深和立体效果可实时调整。

2、多屏显示处理系统

当使用多个显示器时，解决高分辨率信号挤压变形的问题，支持多个画面连续同步，保证是一个完整的画面。信号处理无延迟，不损失任何像素。

3、多通道数字图象融合机

边沿融合及非线性失真校正处理机，可方便获得无缝几何校正的剧场投影效果，支持立体6通道；输入信号格式：模拟rgb或数字（rgbhv、rgbs、rgsb），信号接口：dvi-i；输出信号格式：模拟rgb或数字，信号接口：dvi-i；处理延迟：50us-12ms（典型为250线期）视觉无延迟；输入信号源支持分辨率3072 x768以上；单通道输出分辨率1024 x768；支持对任意通道曲面矫正、边缘融合；支持对任意通道进行颜色调整，解决投影偏色；支持多路信号输入，开多窗口。

4、视频矩阵切换器

支持多路计算机视频输入、输出；选用高性能处理器，视频采用250m带宽，保证信号长距离传输不失真，图像清晰稳定。视音频同步切换；实现逻辑矩阵功能，任意选择搭配输出切换，选用专业矩阵芯片，自带缓冲，输出更加稳定，图像清晰；多种控制方式，手动面板控制、rs-232控制（随机软件）、红外遥控器控制，具有多任务分组记忆功能，用户权限设定功能；断电现场切换及其保护功能、lcd液晶显示状态（显示直观）

5、高性能投影仪以及吊架，六组

6、金属环幕及支架，一套

（二）实训室---网络实训仿真

高性能计算机60台

（三）实训室---教师仿真教研

高性能图形工作站60台

三、经典景点导游实训教学软件

（一）现代城市景观：

（1）、北京奥林匹克公园三维模拟导游实训教学软件：整体约60平方公里周围建筑以及环境表现，主要场馆鸟巢、水立方、击剑馆、国家体育场、主新闻中心、英东游泳馆、国家曲棍球馆、奥林匹克网球中心、奥林匹克射箭馆、数字大厦等主要场馆和建筑，以及景观大道等景观三维精细表现。

（2）奥林匹克森林公园三维模拟导游实训教学软件：奥林匹克森林公园位于北京中轴延长线的最北端，是亚洲最大的城市绿园。于2003年开始建设，2008年7月3日正式落成。北五环路横穿公园中化景观，占地约680公顷，是一个比圆明园和颐和园加在一起都要大的公部，将公园分为南北两园，中间有一座横跨五环路、种满植物的生态桥连接。南园以大型自然山水景观为主，北园则以小型溪涧景观及自然野趣密林为主，是北京城区当之无愧的“绿肺”。

（3）北京金融街三维模拟导游实训教学软件：主要景点：整体约2平方公里周围建筑以及环境表现，主要建筑体：中国人民银行、交通银行、北京银行等各大金融机构所在办公楼，以及景观大道等景观三维精细表现。

（二）古代建筑：

（1）圆明园复原三维模拟导游实训教学软件：正大光明殿、谐奇趣、万花阵、养雀笼、蓄水楼等主要景观复原。

（2）、北京故宫三维模拟导游实训教学软件：包括午门、内金水桥、铜狮子、太和门、太和殿（含室内）、鎏金铜缸、中和殿（含室内）、保和殿（含室内）、云龙石雕、军机处、乾清门、乾清宫（含室内）、交泰殿、坤宁宫、坤宁门、御花园、天一门、钦安殿、神武门、养心殿、九龙壁、铜香炉、日晷、嘉量、神龟和仙鹤、正脊吻、垂脊兽、西北角楼。

（3）大觉寺三维模拟导游实训教学软件：包括山门口的藤李寄柏、功德池里的石刻水兽、四宜堂和北玉兰院里的明、清两代的玉兰、无量寿佛殿前的千年银杏、环绕全寺的两道泉水、龙潭东侧的辽代古碑、北玉兰院里的碧韵清石和位于寺院最高处的迦陵佛塔。重点精细建模上述八大景及周围整体环境三维表现。

（4）徐悲鸿纪念馆三维模拟导游实训教学软件：纪念馆建筑面积为2000平方米，馆内有徐悲鸿的汉白玉胸像。收藏徐悲鸿画作、书法1100余幅，古代、现代书画1000余幅，中外美术书籍、碑帖、图片万余件。纪念馆分为序幕厅和7个展室。序幕厅陈列着徐悲鸿自画像，各展室分别陈列着画家的国画、油画、素描作品和介绍画家生平的照片、实物等史料。要求全部精细三维建模表现。

（三）自然景观景点：

（1）花果山景区三维模拟导游实训教学软件：全山景观概貌，阿育王塔、山门、吴承恩塑像、仙人桥、十八盘、南天门、风门口、九龙桥、三元宫、义僧亭、屏竹禅院、水帘洞、毛公碑、七十二洞、照海亭、天然碑、墨香小径、怪石园、神字王、玉皇阁、玉女峰等主要景点。

（2）海南三亚三维模拟导游实训教学软件：三亚地处海南省的最南端，是我国唯一的热带滨海旅游城市，境内汇集了阳光、海水、沙滩、气候、森林、动物、温泉、岩洞、田园、风情等十大风景资源。主要景点：不二法门、光明广场、海上观音、观海平台、南山寺、兜率内院、金堂、金玉观音、光明广场、不二法门。

（3）四川九寨沟三维模拟导游实训教学软件：九寨沟海拔在2千米以上，遍布原始森林，沟内分布一百零八个湖泊。九寨沟有五花海、五彩池、树正瀑布、诺日朗瀑布，风景绝佳，五彩缤纷，有“童话世界”之誉；并有大熊猫、金丝猴、扭角羚、梅花鹿等珍贵动物。九寨沟为全国重点风景名胜区，并被列入世界遗产名录。主要景点：①树正沟:沟口、宝镜岩、荷叶寨、盆景滩、芦苇海、黑角桥、色嫫女神、双龙海、火花海、卧龙海、树正群海、磨坊、

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