專訪深職院XR專家 | 實(shí)時云渲染賦能虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，打造5G+XR智慧教育平臺

    “職業(yè)教育與普通教育是不同教育類型，具有同等重要地位，是國民教育體系和人力資源開發(fā)的重要組成部分，是培養(yǎng)多樣化人才、傳承技術(shù)技能、促進(jìn)就業(yè)創(chuàng)業(yè)的重要途徑。”——《中華人民共和國職業(yè)教育法（修訂草案）》第一章 2021

    近年，國家高度重視職業(yè)教育，為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)、加快教育改革創(chuàng)新。在職業(yè)教育上，XR技術(shù)與教育的結(jié)合，的的確確彌補(bǔ)了傳統(tǒng)職業(yè)教育中“看不見、摸不著、進(jìn)不去、不理解”等實(shí)踐性教學(xué)的諸多缺憾，給教育教學(xué)帶來了巨大變革。

    XR技術(shù) 是SR（虛擬仿真）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等多種技術(shù)的合稱，是真實(shí)與虛擬的結(jié)合。XR技術(shù)為學(xué)習(xí)者，尤其是職業(yè)教育領(lǐng)域的學(xué)習(xí)者提供了一種適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境。在這種環(huán)境中，學(xué)習(xí)者可以在零風(fēng)險、低成本的前提下，通過完成復(fù)雜或有潛在風(fēng)險的學(xué)習(xí)任務(wù)來獲得寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，同時也能消解教師與學(xué)生之間的距離，讓師生更加自然地互動。

3DCAT：對于XR技術(shù)與教育的結(jié)合，專業(yè)人士怎么看？

    “以教學(xué)應(yīng)用為中心，從4個維度統(tǒng)籌推進(jìn)，這4個維度是資源、平臺、環(huán)境還有人員。舉個例子，如果光有資源，缺乏平臺管理，沒有環(huán)境來運(yùn)行，也是很難達(dá)到虛擬仿真教學(xué)的最佳效果。所以這幾個維度，應(yīng)該是達(dá)到一個平衡才能取得最大的應(yīng)用效果，目標(biāo)就是教學(xué)能夠可持續(xù)發(fā)展。”

    以上是3DCAT實(shí)時渲染云在采訪深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院教育技術(shù)與信息中 教育技術(shù)應(yīng)用部部長陳銳浩時，陳老師跟我們分享的一些對虛擬仿真教學(xué)的看法。

    如何將XR技術(shù)與教育相結(jié)合？如何從資源、平臺、環(huán)境、人員這4個維度統(tǒng)籌推進(jìn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室在教學(xué)中的應(yīng)用？如何實(shí)現(xiàn)“教學(xué)可持續(xù)發(fā)展”？帶著這些問題，我們邀請到在虛擬現(xiàn)實(shí)教育解決方案方面有著十余年的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的陳銳浩老師為我們一一解答。

3DCAT:陳老師，非常感謝您接受我們的采訪，可以和大家簡單介紹一下自己嗎？

    陳銳浩：您好，我叫陳銳浩，目前是在深職院-教育技術(shù)與信息中心工作。我在職教領(lǐng)域已經(jīng)工作超過20年，基本上一直是在從事這個技術(shù)方面的工作。近幾年我主要是從事虛擬仿真這一方面的資源開發(fā)與教學(xué)應(yīng)用。同時，我在中國大學(xué)慕課也開設(shè)一門《AR資源開發(fā)與教學(xué)應(yīng)用》的課程。

    3DCAT:陳老師，您在虛擬現(xiàn)實(shí)教育解決方案方面有著十余年的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，那在開展虛擬仿真教學(xué)過程中，遇到過什么困難嗎？

    陳銳浩：在開展虛擬仿真教學(xué)過程中，說實(shí)話是困難重重。17年我們就開展這種沉浸式的VR體驗(yàn)，我們用XR技術(shù)重構(gòu)課堂，實(shí)現(xiàn)了沉浸式的課堂。但是在這個過程中我們就發(fā)現(xiàn)很多問題，比如說專業(yè)的老師對XR技術(shù)是了解很少的，你讓他來搭設(shè)XR運(yùn)行環(huán)境，他是做不了的，他需要技術(shù)人員的支持。但是技術(shù)人員是有限的,也不可能每天就提供這個技術(shù)服務(wù)，這是一個問題。

    其次，很多應(yīng)用它開發(fā)之后，其實(shí)它是做了一系列的限制的，它有可能通過加密狗給你限制，那就只能部署在教室。而教學(xué)，它除了課堂之外呢，還有課前、課后各個環(huán)節(jié)。所以我們就亟需一種方式讓我們的仿真應(yīng)用能夠更大的發(fā)揮作用。

    再者就是這種虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用繁瑣，它對老師的要求比較高。由于以前我們將這個應(yīng)用用起來是很繁瑣的，所以很多老師花了很大的精力心血開發(fā)了這個應(yīng)用，老師有可能拿來參加比賽，用一兩次之后，最后就把它放一邊了。為什么呢？因?yàn)橛闷饋硖闊┝耍隽死蠋煹哪芰Τ惺芊秶＿@也導(dǎo)致很多做的很好的XR應(yīng)用的利用率并不高，參加比賽拿了獎之后，很多就被放一邊去了，這個也是以前我們面臨的一個問題。

（走進(jìn)慕尼黑-利用MR技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境）

（VR課堂-學(xué)生熱情高漲）

    3DCAT:以上困難，現(xiàn)在得以解決了嗎？如何解決的？

    陳銳浩：經(jīng)過我們的不停地探索跟實(shí)踐，我們采用5G+XR結(jié)合的方式來破解在傳統(tǒng)XR教學(xué)中遇到的各種困難。我們通過建設(shè)5G專網(wǎng)和實(shí)時云渲染平臺，讓我們的資源都部署在云端，使用起來很方便。

    它不需要依賴這種笨重的圖形化工作站，用這種輕薄的客戶端，如手機(jī)、平板，或者說一般的pc就能夠運(yùn)行功能比較復(fù)雜的XR應(yīng)用。第二個，因?yàn)槲覀冞@個應(yīng)用都是部署在云端的，那對老師的要求就比較低了，他隨時隨地只要能夠上網(wǎng)，他就能夠用我們云端的XR資源開展教學(xué)。特別是在我們5G專網(wǎng)建成之后,在家里，在校外的任何地方，只要有5G網(wǎng)絡(luò)，我就能夠通過5G信號直接訪問我們校內(nèi)的實(shí)時云渲染平臺，這樣就拓展了我們XR教學(xué)應(yīng)用的時空。所以有了這個方案之后，老師們就能夠很輕松地用我們原來做的各種XR資源了。

（課程資源-學(xué)習(xí)者隨時隨地可訪問）

    3DCAT:可以和我們分享一下5G+XR 的教學(xué)方案嗎

    陳銳浩：這幾年，5G+XR的教學(xué)方案是我們團(tuán)隊(duì)一直在研究的一個方向。傳統(tǒng)的XR應(yīng)用受限于工作站的要求，需要比較專業(yè)的圖形工作站，而且對教師的要求比較高，一般的老師難以對這種XR應(yīng)用進(jìn)行管理。

    而且，受版權(quán)保護(hù)、時間和空間等因素的限制，導(dǎo)致了很多XR應(yīng)用受到了一定的限制。那我們通過建設(shè)5G專網(wǎng)+實(shí)時云渲染平臺，把應(yīng)用部署在云端，計(jì)算都由云端來負(fù)責(zé)，實(shí)現(xiàn)了瘦客戶端，破解了終端、時空、平臺、人員水平等的限制;同時，通過資源池化技術(shù)實(shí)現(xiàn)GPU資源的統(tǒng)籌管理，提高XR應(yīng)用的利用率。這些措施解決了傳統(tǒng)XR教學(xué)遇到的一系列難題。

5G+云XR突破各類難題

    3DCAT:回顧虛擬仿真教育平臺的建設(shè)歷程，您覺得實(shí)時云渲染的平臺優(yōu)勢在哪里？

    陳銳浩：我覺得實(shí)時云渲染平臺，它主要有四個優(yōu)勢。

    第一個，它實(shí)現(xiàn)終端的輕量化，由于應(yīng)用部署在云端，所以我們普通的手機(jī)、平板就可以運(yùn)行這個復(fù)雜的XR應(yīng)用，而且不需要專門針對移動端去開發(fā)適配的版本。

    第二個，我們把應(yīng)用上云，使XR應(yīng)用突破了時空的限制。傳統(tǒng)的XR應(yīng)用受限于版權(quán)的控制，很多都必須在指定的工作站才能運(yùn)行。我們采用實(shí)時云渲染，把應(yīng)用部署在云端就可以突破該限制，實(shí)現(xiàn)這種泛在的XR教學(xué)。

    第三個，我們通過實(shí)時云渲染實(shí)現(xiàn)了資源池化的技術(shù)，我們可以集中調(diào)度我們的3D應(yīng)用，降低了運(yùn)維的成本，提高資源的利用率。

    第四點(diǎn)，我覺得也很重要，就是管理方面。以前我們的XR應(yīng)用，用得怎么樣？用得好不好？其實(shí)從管理員的角度來說，我們是很難把控的。但是我們把應(yīng)用上云之后，所有應(yīng)用的運(yùn)行情況、運(yùn)行數(shù)據(jù)都一目了然。而且我們還可以從云端向終端推送這個應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)XR應(yīng)用的可管、可控。

3DCAT實(shí)時渲染云平臺

    3DCAT:陳老師，您是如何看待實(shí)時云渲染未來在虛擬仿真教學(xué)中的應(yīng)用？

    陳銳浩：我談一點(diǎn)我的個人想法。就說我們這個實(shí)時云渲染，在我們的虛擬仿真教學(xué)過程中，它能夠解決我們面臨的很多問題，如版權(quán)限制、時間限制、環(huán)境限制的問題，還有終端問題等。特別是隨著這個顯卡性能的提升，以及這種服務(wù)器端資源池化技術(shù)的成熟，實(shí)時云渲染有望在我們高校的仿真教學(xué)中得到更進(jìn)一步的應(yīng)用。

    3DCAT:目前，還有許多學(xué)校想要開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，您對他們有哪些建議呢？

    陳銳浩：虛擬仿真教學(xué)這一塊我們也是做了多年的嘗試，我覺得一個學(xué)校要把仿真教學(xué)開展好，應(yīng)該是從多個方面同時入手來做的。

    我們是怎么做的？我們是以教學(xué)應(yīng)用為中心，從資源開發(fā)，環(huán)境建設(shè)、平臺建設(shè)，隊(duì)伍建設(shè)四個維度統(tǒng)籌來進(jìn)行推進(jìn)、建設(shè)。同時，我們還制定了一系列的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)老師開展這種仿真的教學(xué)應(yīng)用。這樣還不夠的，我們還制定了一系列的政策，包括這個項(xiàng)目驅(qū)動，一系列的教師培訓(xùn)。通過這種方式來保障老師有這種XR教學(xué)的積極性，這是我們在開展仿真教學(xué)的一個整體的規(guī)劃和經(jīng)驗(yàn)。

    2009-2019年，10年時間，陳銳浩老師的團(tuán)隊(duì)一直堅(jiān)持虛擬仿真教學(xué)體系的構(gòu)建與教學(xué)應(yīng)用研究工作。以教學(xué)應(yīng)用為中心，從資源開發(fā)、平臺建設(shè)、環(huán)境建設(shè)、團(tuán)隊(duì)建設(shè)4個維度統(tǒng)籌推進(jìn)，旨在促進(jìn)高職虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)可持續(xù)高效發(fā)展。該項(xiàng)目榮獲深職院第十一屆教學(xué)成果一等獎。

    2021年，3DCAT實(shí)時渲染云與深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院5G XR智慧校園項(xiàng)目的珠聯(lián)璧合，受到了業(yè)界的高度認(rèn)可。在2021 未來商業(yè)生態(tài)鏈接大會暨第六屆金陀螺獎頒獎典禮上，3DCAT實(shí)時渲染云榮獲“年度XR行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎”，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院5G XR智慧校園項(xiàng)目榮獲“年度優(yōu)秀VR行業(yè)應(yīng)用獎”。3DCAT不斷突破進(jìn)取，打造行業(yè)前沿實(shí)時渲染云服務(wù)。

3DCAT實(shí)時渲染云+深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院5G XR智慧校園項(xiàng)目

    關(guān)于3DCAT實(shí)時渲染云

    3DCAT實(shí)時渲染云作為瑞云旗下一款集實(shí)時渲染、實(shí)時3D可視化、云流送等相關(guān)技術(shù)服務(wù)于一身的實(shí)時渲染云平臺，3DCAT利用云端的海量GPU算力處理繁重的圖像渲染計(jì)算并串流同步輸出到終端設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的輕量化，讓高質(zhì)量三維圖形應(yīng)用及XR應(yīng)用變得無處不在。用戶可以使用任何聯(lián)網(wǎng)的普通設(shè)備，訪問托管在3DCAT中的三維應(yīng)用程序及XR應(yīng)用，同時無需下載安裝應(yīng)用。3DCAT支持能在Windows平臺運(yùn)行的幾乎所有渲染引擎，支持NVIDIA RTX實(shí)時光線追蹤功能的開啟。

    3DCAT實(shí)時渲染云平臺通過提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，幫助用戶隨時隨地訪問云端的三維內(nèi)容。目前，3DCAT實(shí)時渲染云平臺已在教育培訓(xùn)、汽車行業(yè)、展覽展示和數(shù)字孿生相關(guān)領(lǐng)域提供專業(yè)的實(shí)時云渲染服務(wù)，為汽車實(shí)訓(xùn)、醫(yī)療實(shí)訓(xùn)、工業(yè)仿真、XR教育、汽車3D選配系統(tǒng)、云展廳、VR看房等行業(yè)提供實(shí)時云渲染解決方案。3DCAT實(shí)時渲染云平臺已經(jīng)和英偉達(dá)等國內(nèi)外知名企業(yè)達(dá)成合作伙伴關(guān)系。