虚拟现实,是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境,借助一些设备使人产生身临其境的感受和体验。zSpace 作为近年来新兴的虚拟现实教学设备,发展迅速。它主要致力于教育、医疗和培训等领域,结合其自身虚拟现实的特点,可以更好地展现知识内容,并且有助于提高学生学习兴趣和提升教学效果。zSpace 一体机运用虚拟现实技术给体验者创造了高度的沉浸感、交互感,相对于之前在书本上呈现知识,是对传统的学习方式的巨大改革。zSpace 以其交互切转自然、场景运动自由、内容可视化、环境虚拟化、操控自如、体验真实等特点,获得了越来越多的教师和学生的青睐。
zSpace硬件、软件介绍
1. zSpace的硬件产品
(1)显示器:24英寸高清显示器采用zSpace头部跟踪立体显示技术,可以通过调整zSpace支架的角度来调整视角舒适度。
(2)zSpace眼镜:zSpace使用需要佩戴3D眼镜,这样才可以看到立体效果,此眼镜含反光点,跟踪摄像头用这些反光点来识别头部位置。zSpace还配备有不带反光点的2D眼镜,观察者可以佩戴这种眼镜,而不会干扰跟踪。
(3)zSpace触笔:使用触笔按键可以与场景中的对象交互。可以让使用者在六个自由度轻松使用,使用者可以用触笔进行六个自由度交互,而鼠标的使用和普通计算机的鼠标并没有差别。
(4)键盘、鼠标:可以将鼠标和键盘与传统的2D应用程序以及支持鼠标和键盘输入的3D应用程序配合使用。
( 5 ) z V i e w: 通过增强现实技术,zView能把主操作者的zSpace体验分享给更多的观众,可以投影到任何2D投影机、显示器或者电视上。产品包括:zView软件、摄像机、摄像机的安装支架。它具有很多特点,如分享体验:zView提供一种方式可以与他人分享体验过程。多种显示模式:增强模式,以固定视角显示场景,有凸出屏幕效果;标准模式,以人眼视角显示场景,平面效果。录制:录制课程讲解以及学习过程,方便回顾。
(6)zSpace硬件产品特点头部追踪:高保真的立体效果,图像可以随着眼镜在跟踪区域内的位置变化而自动调节,使得图像保持真实度,更有利于使用者观察,也体现了产品的人性化。跟踪系统帮助3D应用程序提供逼真的、身临其境的体验。当你的眼镜移动时,该应用程序会调整视角,就像现实生活中的视野改变。
交互:跟踪摄像头能够确保触笔与跟踪区域内的虚拟物体进行交互操作,zSpace软件能利用使用者的姿态数据与虚拟世界进行交互。
2. zSpace的软件工具
(1)素材包:超过1 0 0 0 个模型(历史文物、建筑、考古学、人体解剖、太阳系、植物学、动物学、工艺、交通工具、雕塑);扩充模型库;多种模型操作工具(量尺、拆解、切片、标签);导入专属的3D模型。
(2)学科、艺术软件
zSpace STEAM课程软件家族成员越来越多,除了Studio(工作室)、牛顿公园、富兰克林实验室、虚拟科学,还有2016年加入的Le o p oly(美术软件)、可视化人体、居里夫人元素、欧几里得模型。
① z S p a c e S t u d i o。包括zSpace基础平台;可扩展的模型图库如科学等;提供发现工具:支配、解剖、切割、标签;可引入自己的3D模型。
② 人体解剖图谱。这是一个屡获殊荣的人体解剖学通用参考资料。该应用程序是用于探索人体系统的革命性3D可视化和学习工具。它包含4600多种解剖结构,包括男性和女性身体的所有主要器官和系统。同时,还有1200多道测试题目。该应用程序面向医疗保健专业人员、患者、学生以及对人体解剖学详细可视化感兴趣的所有其他人员。教师和学生可以用zView通过投影机或辅助显示器呈现人体解剖图集内容。
解剖实验室使用zSpace具有如下好处。a.解剖标本不受限制:在学习人体解剖学时人体标本的作用十分重要,但人体标本的供应很受限制,较难获得,而且也不容易存储和处理。人体解剖图谱中多样化的虚拟标本模型可以无限次数地使用。b.能够检验具有生命体征的系统:传统解剖人体标本时,学生无法观察到活的生物体的系统运作方式。人体解剖图谱中学生既可以对单个器官进行观察,也可以探究整个系统的功能。学生使用时能够旋转模型标本,获得关于特定人体系统的知识性信息,并且观察多个人体组织之间的相互作用。c.不怕犯错:在传统的解剖课上,学生使用外科手术刀时一旦犯错,标本上的破坏就无法弥补。d.更好的教学效果:最新的研究发现,使用模拟实验室后,学生的学习效果有明显的提升,当传统教学方法与数字技术结合时,效果更是有明显的提升。中山医科大学孙逸仙纪念医院已经将zSpace一体机运用到医学教学中,学生们可以运用zSpace一体机的电子笔,将软件内的人体肌肉、骨骼模型进行转动、放大、拆解,清楚地观察每一部分。
③ 富兰克林实验室。富兰克林实验室让学生在虚拟的环境中研究电路,教师可以设置、保存电学实验,让学生反复研究。许多电学实验里都会存在各种各样的危险,而学校在教授知识的同时,也总是想要保护自己的学生们。zSpace虚拟世界中的电学实验,为同学们提供了一个安全又充满想象的平台,学生可以在上面做各种电学实验,得到逼真的效果,又不用担心会造成伤害。丰富的素材和课件,更直观的电路图,虚拟环境下的操作,给同学们更安全更有效的学习环境。
④ 虚拟科学3D。从生物概念到机械系统,虚拟科学3D是精细、交互体验的全面方案。通过结合zSpace的现实世界虚拟现实平台与虚拟科学3D的解剖学、科学和生理学软件,可以给使用者提供逼真的虚拟现实学习环境,并能够根据课程和学生需要提供个性化体验。
⑤ 3D艺术设计。Leopoly的操作非常简单,给低年级的学生提供3D艺术模型、展示艺术设计的平台,帮助他们创建、定制和准备模型。提供了一个舒适的早期培训场所,向学生介绍3D创作世界,并为3D打印准备数字对象,使得任何人都可以成为3D设计师。学生可以浏览3D模型以获得灵感,然后自定义或设计原创对象。
除了以上软件, z S p a c eSTEAM课程软件中的牛顿公园让学生进行虚拟的力学试验,可视化力的作用;欧几里得图形提供了学习数学的教具。供教师指导数学学习;居里元素互动元素周期表包含每个元素玻尔和原子模型,原子生成器允许学生添加质子、中子和电子来创建原子。这些软件涵盖的课程从小学到高中,学科从生物、物理、化学、地理、历史、数学到艺术设计等,多门学科均有配套教案,减轻了教师备课压力,提高了学生的学习兴趣。
。。。。。。
(作者单位:辽宁渤海大学教育与体育学院)
联系客服