匯報人：嘉炬VR技術在移動學習中的應用現狀虛擬現實（VirtualReality）是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，給使用者提供關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。移動學習是基于一定的無線通信網絡設備及技術，依托移動客戶端在任何時間、任何地點開展的一種學習方式。

一、虛擬現實（VR）與移動學習簡介移動學習發展對如今教學與學習模式的變革提供了可能，同時，也對教學的理論與技術等方面提出了挑戰。就目前而言，對于移動學習的探索我們更多的還是僅停留在理論上的構想與簡單的實踐操作。受如今技術等因素的限制，移動學習在通信網絡帶寬、移動學習資源開發等方面都存在著很大的不足。人們在體驗移動學習所帶來的方便快捷的同時，其學習中交互性的缺失等問題也暴漏無疑。利用虛擬現實技術能夠彌補移動學習中的交互性的缺失！二、移動學習發展現狀4G網絡通訊時代的到來以及虛擬現實技術與網絡技術的日益結合，都為虛擬化移動學習模式的成型提供了可能性。在現有的移動學習網絡中我們嘗試引入虛擬現實相關技術，從而形成了一種基于移動虛擬現實場景進行學習的模式。三、基于虛擬現實的移動學習模式整個移動學習過程都是在虛擬現實網絡環境的基礎上，各個移動學習端或固定端通過無線通信網絡實現數據傳輸,從而實現移動式虛擬現實交互。在此學習模式下，每個學習者利用移動學習設備，通過虛擬現實端口與虛擬網絡進行連接，在虛擬網絡中，各個學習者通過角色定位確定學習形式（自主化學習、協作化學習等），創設學習場景，然后把這種虛擬交互場景數據經過壓縮后通過無線通信網絡傳送到移動學習端。學習者在移動學習端就可以下載虛擬場景，利用一定的交互工具（如頭盔式三維立體顯示器）完成與其它學習者的交互，這種交互包括視覺、聽覺、觸覺等多種形式。各個移動學習端、固定端以及移動資源之間都可以相互交換數據從而實現虛擬現實之外的交流與合作。移動資源移動學習端虛擬現實網絡（角色定位）固定學習端無線通信網絡移動管理系統自主化學習協作學習基于虛擬現實網絡的移動學習模式圖(1)移動學習端(或固定學習端)是移動學習模型的終端，其物理載體可以是移動手機、PAD、筆記本或者其他移動設備。在一定的網絡通信支持下，學習者利用移動設備隨時隨地通過虛擬網絡接口進入到虛擬學習教室，通過虛擬網絡的角色定位來虛擬完成各種形式的學習。(2)移動資源是為實現移動學習而專門設計開發的一種學習資源。由于移動學習具有移動性、分散性等特點，其學習資源也勢必將具有零碎性等特點。另外，虛擬現實技術的引入，也要求去開發一種適用于虛擬現實教學的3D移動學習資源。同時，由于手機等移動端設備不同，其資源的兼容性等方面也要做相應的考慮。三、基于虛擬現實的移動學習模式(3)虛擬現實網絡是虛擬現實技術與網絡技術相互結合而產生的，它是整個虛擬移動學習的中心和平臺，所有的移動學習過程都是基于虛擬現實網絡完成的。相對于移動終端的移動性，虛擬現實網絡相對固定。虛擬現實網絡中主要有大量的虛擬學習資源及場景構成，同時具有實時三維虛擬場景的渲染等數據處理系統。虛擬現實網絡主要提供虛擬學習的教學，同時與各個移動學習終端以及固定端實現數據交換及處理，從而實現各個學習者之間的交互。(4)移動學習管理系統主要來實現整個移動學習網絡的數據管理、知識管理等功能。如今面向對象數據庫等技術的提出也為基于虛擬現實的移動學習提供了技術上的可能。基于虛擬現實技術的移動學習模式具有共享的虛擬工作空間、偽真實的行為真實感、實時交互等特征，其工作模式能夠體現分布式虛擬現實技術(DVR)與移動學習的優點。三、基于虛擬現實的移動學習模式盡管虛擬化移動學習模式大大改善了移動學習中缺乏交互的問題，但因技術條件的制約，還需要相關科學工作者做大量的工作。首先，在理論上，由于移動學習是當今教育發展的一個新熱點從出現至今不過短短數年，沒有形成相對完整的移動學習理論體系，而移動學習在其學習方式上也會對傳統教學中教師地位提出了巨大的挑戰，當今教師需要隨著時代變遷，適時的轉變自己的教學觀念，摸索出一條適用于移動學習的教學理論。四、實現虛擬化移動學習的關鍵技術及存在的問題其次，在實踐領域，移動學習還處于起步階段，尤其是我國對移動學習的嘗試還比較匱乏。除了解決無線數據通信、終端軟件開發等移動學習常見問題外，還必須解決虛擬現實技術與無線通信技術的融合問題，以及在虛擬現實系統中涉及到的關鍵技術，包括動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示技術和多功能交互技術等，而移動虛擬學習資源以及虛擬數據壓縮及移動端設備格式兼容等問題都將是必須解決的難題。四、實現虛擬化移動學習的關鍵技術及存在的問題2016年CES（InternationalConsumerElectronicsShow）官方提供的數據顯示，相比去年，今年的游戲和虛擬現實展區總面積擴大了77%。虛擬現實被很多業內人士認為是下一個時代的交互方式。目前，VR交互仍在探索和研究中，與各種高科技的結合，將會使VR交互產生無限可能。VR不會存在一種通用的交互手段，它的交互要比平面圖形交互擁有更加豐富的形式。五、虛擬現實的九種交互方式及現狀①用“眼球追蹤”實現交互眼球追蹤技術被大部分VR從業者認為將成為解決虛擬現實頭盔眩暈問題的一個重要技術突破。Oculus創始人帕爾默?拉奇曾稱眼球追蹤技術為“VR的心臟”，因為它對于人眼位置的檢測，能夠為當前所處視角提供最佳的3D效果，使VR頭顯呈現出的圖像更自然，延遲更小，這都能大大增加可玩性。同時，由于眼球追蹤技術可以獲知人眼的真實注視點，從而得到虛擬物體上視點位置的景深。但是，盡管眾多公司都在研究眼球追蹤技術，但仍然沒有一家的解決方案令人滿意。就目前來說，眼球追蹤技術雖然在VR上有一些限制，但可行性還是比較高的，比如外接電源、將VR的結構設計做的更大等。但更大的挑戰在與通過調整圖像來適應眼球的移動，這些圖像調整的算法目前來說都是空白的。②用“動作捕捉”實現交互動作捕捉系統是能讓用戶獲得完全的沉浸感，真正“進入”虛擬世界。專門針對VR的動捕系統，目前市面上不多。市面上的動作捕捉設備只會在特定超重度的場景中使用，因為其有固有的易用性門檻，需要用戶花費比較長的時間穿戴和校準才能夠使用。相比之下，Kinect這樣的光學設備在某些對于精度要求不高的場景可能也會被應用。全身動捕在很多場合并不是必須的，而它交互設計的一大痛點是沒有反饋，用戶很難感覺到自己的操作是有效的。③用“肌電模擬”實現交互利用肌肉電刺激來模擬真實感覺需要克服的問題有很多，因為神經通道是一個精巧而復雜的結構，從外部皮膚刺激是不太可能的。目前的生物技術水平無法利用肌肉電刺激來高度模擬實際感覺。即使采用這種方式，能實現的也是比較粗糙的感覺，這種感覺對于追求沉浸感的VR也沒有太多用處。有一個VR拳擊設備Impacto用肌電模擬實現交互。具體來說，Impacto設備一部分是震動馬達，能產生震動感，這個在游戲手柄中可以體驗到；另外一部分，是肌肉電刺激系統，通過電流刺激肌肉收縮運動。兩者的結合，讓人誤以為自己擊中了游戲中的對手，因為這個設備會在恰當的時候產生類似真正拳擊的“沖擊感”。④用“觸覺反饋”實現交互觸覺反饋主要是按鈕和震動反饋，大多通過虛擬現實手柄實現，這樣高度特化/簡化的交互設備的優勢顯然是能夠非常自如地在諸如游戲等應用中使用，但是它無法適應更加廣泛的應用場景。目前三大VR頭顯廠商Oculus、索尼、HTCValve都不約而同的采用了虛擬現實手柄作為標準的交互模式：兩手分立、6個自由度空間跟蹤，帶按鈕和震動反饋的手柄。這樣的設備顯然是用來進行一些高度特化的游戲類應用的，這也可以視作一種商業策略，因為其早期消費者應該基本是游戲玩家。⑤用“語音”實現交互一般而言，VR用戶不會理會視覺中心的指示文字，而是環顧四周不斷發現和探索。由于一些圖形上的指示會干擾到他們在VR中的沉浸感，所以最好的方法就是使用語音，這樣就和正在觀察的周圍世界互不干擾。這時如果用戶和VR世界進行語音交互，會更加自然，而且它是無處不在無時不有的，用戶不需要移動頭部和尋找它們，在任何方位任何角落都能和他們交流。⑥用“方向追蹤”實現交互方向追蹤可用來控制用戶在VR中的前進方向。不過，如果用方向追蹤可能很多情況下都會空間受限，追蹤調整方向的話很可能會有轉不過去的情況。交互設計師給出了解決方案——用戶按下鼠標右鍵則可以讓方向回到原始的正視方向或者叫做重置當前凝視的方向，或者可以通過搖桿調整方向，或按下按鈕回到初始位置。但問題還是存在的，有可能用戶玩得很累，削弱了舒適性。⑦用“真實場地”實現交互超重度交互的虛擬現實主題公園TheVoid采用了這種途徑，就是造出一個與虛擬世界的墻壁、阻擋和邊界等完全一致的可自由移動的真實場地，這種真實場地通過仔細的規劃關卡和場景設計就能夠給用戶帶來種種外設所不能帶來的良好體驗。把虛擬世界構建在物理世界之上，讓使用者能夠感覺到周圍的物體并使用真實的道具，比如手提燈、劍、槍等，中國媒體稱之為“地表最強娛樂設施”。這種的缺點是規模及投入較大，且只能適用于特定的虛擬場景，在場景應用的廣泛性上受限。⑧用“手勢跟蹤”實現交互光學跟蹤的優勢在于使用門檻低，場景靈活，用戶不需要在手上穿脫設備。目前，手勢追蹤有兩種方式，各有優劣。一種是光學跟蹤，第二種是數據手套。光學跟蹤未來在一體化移動VR頭顯上直接集成光學手部跟蹤用作移動場景的交互方式是一件很可行的事情。但是其缺點在于視場受局限，需要用戶付出腦力和體力才能實現的交互是不會成功的，使用手勢跟蹤會比較累而且不直觀，沒有反饋。數據手套的優勢在于沒有視場限制，而且完全可以在設備上集成反饋機制（比如震動，按鈕和觸摸）。它的缺陷在于使用門檻較高：用戶需要穿脫設備，而且作為一個外設其使用場景還是受局限。⑨用“傳感器”實現交互傳感器能夠幫助人們與多維的VR信息環境進行自然地交互。比如，人們進入虛擬世界不僅僅是想坐在那里，他們也希望能夠在虛擬世界中到處走走看看，但目前這些基本上是設備上的各種傳感器產生的，比如智能感應環、溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、視覺傳感器等，能夠通過脈沖電流讓皮膚產生相應的感覺，或是把游戲中觸覺、嗅覺等各種感知傳送到大腦。目前已有的應用傳感器的設備體驗度都不高，在技術上還需要做出很多突破。比如萬向跑步機，目前體驗并不好，這樣的跑步機實際上并不能夠提供接近于真實移動的感覺。還比如StompzVR，使用腳上的慣性傳感器使用原地走代替前進。還有全身VR套裝Teslasuit，可以切身感覺到虛擬現實環境的變化。六、主流VR設備HTCViveFacebookOculusRiftSonyPlayStationVRSamsungGearVRGoogleCardboardHTCViveFacebookOculusRiftSonyPlayStationVRSamsungGearVRGoogleCardboard平臺PCPCPS4Galaxysmartphonesmartphone軟件環境Windows系統Windows系統PS4Android

Android/IOS有線or無線有線有線有線無線無線價錢$950$950$350$575$1~25主流VR設備的比較設備參數基于虛擬現實