專訪深職院XR專家 | 實時云渲染賦能虛擬仿真實訓，打造5G+XR智慧教育平臺

    “職業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的重要組成部分，是培養多樣化人才、傳承技術技能、促進就業創業的重要途徑。”——《中華人民共和國職業教育法（修訂草案）》第一章 2021

    近年，國家高度重視職業教育，為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展，教育部積極推進新工科建設、加快教育改革創新。在職業教育上，XR技術與教育的結合，的的確確彌補了傳統職業教育中“看不見、摸不著、進不去、不理解”等實踐性教學的諸多缺憾，給教育教學帶來了巨大變革。

    XR技術 是SR（虛擬仿真）、VR（虛擬現實）、AR（增強現實）、MR（混合現實）等多種技術的合稱，是真實與虛擬的結合。XR技術為學習者，尤其是職業教育領域的學習者提供了一種適宜的學習環境。在這種環境中，學習者可以在零風險、低成本的前提下，通過完成復雜或有潛在風險的學習任務來獲得寶貴的學習經驗，同時也能消解教師與學生之間的距離，讓師生更加自然地互動。

3DCAT：對于XR技術與教育的結合，專業人士怎么看？

    “以教學應用為中心，從4個維度統籌推進，這4個維度是資源、平臺、環境還有人員。舉個例子，如果光有資源，缺乏平臺管理，沒有環境來運行，也是很難達到虛擬仿真教學的最佳效果。所以這幾個維度，應該是達到一個平衡才能取得最大的應用效果，目標就是教學能夠可持續發展。”

    以上是3DCAT實時渲染云在采訪深圳職業技術學院教育技術與信息中 教育技術應用部部長陳銳浩時，陳老師跟我們分享的一些對虛擬仿真教學的看法。

    如何將XR技術與教育相結合？如何從資源、平臺、環境、人員這4個維度統籌推進虛擬仿真實訓室在教學中的應用？如何實現“教學可持續發展”？帶著這些問題，我們邀請到在虛擬現實教育解決方案方面有著十余年的研究和實踐經驗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-教育技術與信息中心工作。我在職教領域已經工作超過20年，基本上一直是在從事這個技術方面的工作。近幾年我主要是從事虛擬仿真這一方面的資源開發與教學應用。同時，我在中國大學慕課也開設一門《AR資源開發與教學應用》的課程。

    3DCAT:陳老師，您在虛擬現實教育解決方案方面有著十余年的研究和實踐經驗，那在開展虛擬仿真教學過程中，遇到過什么困難嗎？

    陳銳浩：在開展虛擬仿真教學過程中，說實話是困難重重。17年我們就開展這種沉浸式的VR體驗，我們用XR技術重構課堂，實現了沉浸式的課堂。但是在這個過程中我們就發現很多問題，比如說專業的老師對XR技術是了解很少的，你讓他來搭設XR運行環境，他是做不了的，他需要技術人員的支持。但是技術人員是有限的,也不可能每天就提供這個技術服務，這是一個問題。

    其次，很多應用它開發之后，其實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，它除了課堂之外呢，還有課前、課后各個環節。所以我們就亟需一種方式讓我們的仿真應用能夠更大的發揮作用。

    再者就是這種虛擬仿真教學應用繁瑣，它對老師的要求比較高。由于以前我們將這個應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了這個應用，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？因為用起來太麻煩了，超出了老師的能力承受范圍。這也導致很多做的很好的XR應用的利用率并不高，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。

（走進慕尼黑-利用MR技術創設情境）

（VR課堂-學生熱情高漲）

    3DCAT:以上困難，現在得以解決了嗎？如何解決的？

    陳銳浩：經過我們的不停地探索跟實踐，我們采用5G+XR結合的方式來破解在傳統XR教學中遇到的各種困難。我們通過建設5G專網和實時云渲染平臺，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、平板，或者說一般的pc就能夠運行功能比較復雜的XR應用。第二個，因為我們這個應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，他就能夠用我們云端的XR資源開展教學。特別是在我們5G專網建成之后,在家里，在校外的任何地方，只要有5G網絡，我就能夠通過5G信號直接訪問我們校內的實時云渲染平臺，這樣就拓展了我們XR教學應用的時空。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-學習者隨時隨地可訪問）

    3DCAT:可以和我們分享一下5G+XR 的教學方案嗎

    陳銳浩：這幾年，5G+XR的教學方案是我們團隊一直在研究的一個方向。傳統的XR應用受限于工作站的要求，需要比較專業的圖形工作站，而且對教師的要求比較高，一般的老師難以對這種XR應用進行管理。

    而且，受版權保護、時間和空間等因素的限制，導致了很多XR應用受到了一定的限制。那我們通過建設5G專網+實時云渲染平臺，把應用部署在云端，計算都由云端來負責，實現了瘦客戶端，破解了終端、時空、平臺、人員水平等的限制;同時，通過資源池化技術實現GPU資源的統籌管理，提高XR應用的利用率。這些措施解決了傳統XR教學遇到的一系列難題。

5G+云XR突破各類難題

    3DCAT:回顧虛擬仿真教育平臺的建設歷程，您覺得實時云渲染的平臺優勢在哪里？

    陳銳浩：我覺得實時云渲染平臺，它主要有四個優勢。

    第一個，它實現終端的輕量化，由于應用部署在云端，所以我們普通的手機、平板就可以運行這個復雜的XR應用，而且不需要專門針對移動端去開發適配的版本。

    第二個，我們把應用上云，使XR應用突破了時空的限制。傳統的XR應用受限于版權的控制，很多都必須在指定的工作站才能運行。我們采用實時云渲染，把應用部署在云端就可以突破該限制，實現這種泛在的XR教學。

    第三個，我們通過實時云渲染實現了資源池化的技術，我們可以集中調度我們的3D應用，降低了運維的成本，提高資源的利用率。

    第四點，我覺得也很重要，就是管理方面。以前我們的XR應用，用得怎么樣？用得好不好？其實從管理員的角度來說，我們是很難把控的。但是我們把應用上云之后，所有應用的運行情況、運行數據都一目了然。而且我們還可以從云端向終端推送這個應用，實現XR應用的可管、可控。

3DCAT實時渲染云平臺

    3DCAT:陳老師，您是如何看待實時云渲染未來在虛擬仿真教學中的應用？

    陳銳浩：我談一點我的個人想法。就說我們這個實時云渲染，在我們的虛擬仿真教學過程中，它能夠解決我們面臨的很多問題，如版權限制、時間限制、環境限制的問題，還有終端問題等。特別是隨著這個顯卡性能的提升，以及這種服務器端資源池化技術的成熟，實時云渲染有望在我們高校的仿真教學中得到更進一步的應用。

    3DCAT:目前，還有許多學校想要開展虛擬仿真實驗教學項目，您對他們有哪些建議呢？

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

    我們是怎么做的？我們是以教學應用為中心，從資源開發，環境建設、平臺建設，隊伍建設四個維度統籌來進行推進、建設。同時，我們還制定了一系列的規范標準來指導老師開展這種仿真的教學應用。這樣還不夠的，我們還制定了一系列的政策，包括這個項目驅動，一系列的教師培訓。通過這種方式來保障老師有這種XR教學的積極性，這是我們在開展仿真教學的一個整體的規劃和經驗。

    2009-2019年，10年時間，陳銳浩老師的團隊一直堅持虛擬仿真教學體系的構建與教學應用研究工作。以教學應用為中心，從資源開發、平臺建設、環境建設、團隊建設4個維度統籌推進，旨在促進高職虛擬現實教學可持續高效發展。該項目榮獲深職院第十一屆教學成果一等獎。

    2021年，3DCAT實時渲染云與深圳職業技術學院5G XR智慧校園項目的珠聯璧合，受到了業界的高度認可。在2021 未來商業生態鏈接大會暨第六屆金陀螺獎頒獎典禮上，3DCAT實時渲染云榮獲“年度XR行業技術創新獎”，深圳職業技術學院5G XR智慧校園項目榮獲“年度優秀VR行業應用獎”。3DCAT不斷突破進取，打造行業前沿實時渲染云服務。

3DCAT實時渲染云+深圳職業技術學院5G XR智慧校園項目

    關于3DCAT實時渲染云

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

    3DCAT實時渲染云平臺通過提供專業的技術服務，幫助用戶隨時隨地訪問云端的三維內容。目前，3DCAT實時渲染云平臺已在教育培訓、汽車行業、展覽展示和數字孿生相關領域提供專業的實時云渲染服務，為汽車實訓、醫療實訓、工業仿真、XR教育、汽車3D選配系統、云展廳、VR看房等行業提供實時云渲染解決方案。3DCAT實時渲染云平臺已經和英偉達等國內外知名企業達成合作伙伴關系。