云XR 擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的研究

李思睿，劉 朋，曾琦娟

（中移（成都）產(chǎn)業(yè)研究院，四川 成都 610041）

0 引 言

我國(guó)積極推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR/MR）已被列入“十三五”信息化規(guī)劃、互聯(lián)網(wǎng)+等多項(xiàng)國(guó)家重大文件中，工信部、發(fā)改委、科技部、文化部、商務(wù)部出臺(tái)相關(guān)政策。此外，各省市地方政府從政策方面積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)布局，已有十余地市相繼發(fā)布針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的專項(xiàng)政策。

AR/VR 作為新一代的人機(jī)交互平臺(tái)技術(shù)，覆蓋了從C 端消費(fèi)到B 端行業(yè)應(yīng)用的各種場(chǎng)景，被廣泛認(rèn)為是5G 時(shí)代最先落地，人們最先認(rèn)知、接觸和使用的技術(shù)，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿^大。2018年行業(yè)整體市場(chǎng)超過(guò)600 億元，AR 整體市場(chǎng)超過(guò)100 億元，預(yù)計(jì)2020 年全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過(guò)2 000 億元，其中，VR 市場(chǎng)1 600 億元，AR 市場(chǎng)450 億元。預(yù)計(jì)2017—2022 年，全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)70%，VR為占據(jù)主體地位，AR 增速顯著，中國(guó)將成長(zhǎng)為全球主要的虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。預(yù)計(jì)2021 年中國(guó)VR市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到790.2 億元，其中，內(nèi)容市場(chǎng)整體規(guī)模為386.4 億元。XR 遵循先硬件后內(nèi)容的發(fā)展節(jié)奏，內(nèi)容跨平臺(tái)趨勢(shì)助推產(chǎn)業(yè)生態(tài)加速成形，第一代消費(fèi)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)終端的推出標(biāo)志著硬件門檻降低，產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑開(kāi)始由硬件導(dǎo)向向內(nèi)容導(dǎo)向轉(zhuǎn)變。在解決虛擬現(xiàn)實(shí)“有車沒(méi)油”的產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)過(guò)程中，如何提升高質(zhì)量虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容數(shù)量，降低內(nèi)容開(kāi)發(fā)門檻，加速內(nèi)容生產(chǎn)流程，成為推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)由小眾市場(chǎng)向大眾普及的當(dāng)務(wù)之急。通過(guò)云XR 平臺(tái)，對(duì)接海量?jī)?yōu)質(zhì)的XR 內(nèi)容和各形態(tài)終端設(shè)備，設(shè)計(jì)出多種交互式的AR/VR/MR 智慧教學(xué)產(chǎn)品，延展出豐富的智慧教學(xué)教育場(chǎng)景。讓XR 云平臺(tái)牽手5G，賦能計(jì)算機(jī)教學(xué)。

1 教育培訓(xùn)對(duì)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)的需求

1.1 教育培訓(xùn)定義

狹義的教育指教師在學(xué)校按照一定的要求和目標(biāo)培養(yǎng)人的活動(dòng)，廣義的教育包括能增進(jìn)人們思想、品質(zhì)、體質(zhì)以及技能的活動(dòng)。

培訓(xùn)是教育的一種方式，在主體上與狹義的教育有區(qū)別。培訓(xùn)主體可以是政府、事業(yè)、企業(yè)等，培訓(xùn)對(duì)象是有受訓(xùn)目標(biāo)的個(gè)人。培訓(xùn)的內(nèi)容是將技術(shù)和方法快速傳授給在崗或即將上崗的社會(huì)人員。本文所指計(jì)算機(jī)教學(xué)既包含狹義的學(xué)校教育，也包括政府、事業(yè)、企業(yè)單位的培訓(xùn)活動(dòng)。

1.2 擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）技術(shù)概念

XR 是一個(gè)概括性的術(shù)語(yǔ)，它包含了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）。AR 將虛擬和真實(shí)的物體集成在實(shí)時(shí)顯示中，而VR 讓用戶在一個(gè)模擬真實(shí)或想象的世界中控制和操縱他們的動(dòng)作。這兩種技術(shù)混合在一起讓用戶形成身臨其境的體驗(yàn)。無(wú)論是在看360 度完美呈現(xiàn)的電影，玩游戲，通過(guò)建筑物的三維模型，穿越宇宙，或任何其他身臨其境的體驗(yàn)，XR 設(shè)備創(chuàng)造的幻覺(jué)，使人感覺(jué)好像進(jìn)入一個(gè)全新的數(shù)字世界。

高通在2017 年XR 報(bào)告中定義了“XR”是用來(lái)描述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）以及所有相關(guān)的用例。高通是從這些“R”的底層去看，AR、VR 或者M(jìn)R 的底層軟硬件技術(shù)大部分是相通的。所以，高通用“XR”這個(gè)概念來(lái)包括虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)的整個(gè)業(yè)務(wù)內(nèi)容[1]。

1.3 計(jì)算機(jī)教學(xué)對(duì)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)的需求

雖然目前實(shí)訓(xùn)教學(xué)在教育培訓(xùn)中的開(kāi)展已經(jīng)普遍化、常態(tài)化。但是仍可以看到，在教育培訓(xùn)中依然存在許多問(wèn)題亟待解決。

1.3.1 虛擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目終端成本投入高

對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō)，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的建設(shè)需要使用復(fù)雜而昂貴的設(shè)備，職業(yè)學(xué)校的資金主要來(lái)自于自籌或政府部門專項(xiàng)撥款。如果建設(shè)成本超出預(yù)算，很多項(xiàng)目也不能落地，學(xué)生只能聽(tīng)教師講解或者觀看2D 的視頻，很難有實(shí)際操作體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這樣不利于學(xué)生實(shí)踐的訓(xùn)練，也背離了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的基本目標(biāo)[2]。

1.3.2 異地多人協(xié)同互動(dòng)需求逐漸增多

某實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)訓(xùn)人員戴上頭盔，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)在眼前，將手中的手柄按一下即可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行零部件拆解操作，以及旋轉(zhuǎn)360 度進(jìn)行觀察等，但當(dāng)需要異地的教師或者同學(xué)協(xié)助完成該科目時(shí)，會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的諸多限制而不能實(shí)現(xiàn)該功能。某學(xué)校對(duì)火災(zāi)逃生演練的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提出了更高的要求——需要30 人同時(shí)參與虛擬逃生演練的實(shí)訓(xùn)科目，但卻因成本太高無(wú)法達(dá)到該要求[3-4]。

1.3.3 統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)與管理缺失

大多數(shù)教培領(lǐng)域中的客戶對(duì)教學(xué)內(nèi)容都缺乏統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)與管理，學(xué)校無(wú)相應(yīng)的管理措施，缺乏專門和統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)與管理方案，最終影響教培的質(zhì)量。

實(shí)際教學(xué)使用過(guò)程中，許多學(xué)校只是把建設(shè)好的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)當(dāng)做一個(gè)擺設(shè)，缺少專人維護(hù)。這主要是由于學(xué)校有關(guān)部門對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)管理維護(hù)工作不重視，沒(méi)有制定對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù)的嚴(yán)格規(guī)范。一些地方只是把建設(shè)好的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)當(dāng)做一項(xiàng)面子工程，缺乏后續(xù)使用維護(hù)方案，對(duì)提高教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量作用不大。

1.3.4 教育培訓(xùn)內(nèi)容水平參差不齊

專業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)較難準(zhǔn)確把握課程內(nèi)容的實(shí)質(zhì)；而職業(yè)教育教師的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平有限，很難開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出具有系統(tǒng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)優(yōu)良的教學(xué)軟件[3-4]。

1.3.5 統(tǒng)一的終端接入標(biāo)準(zhǔn)及圖形API 標(biāo)準(zhǔn)缺失

終端接入標(biāo)準(zhǔn)即如何將特定類型的VR 設(shè)備統(tǒng)一接入，如有不同功能的VR 設(shè)備，但基本功能一致。圖形API 標(biāo)準(zhǔn)是指VR 應(yīng)用程序與圖形引擎怎么呈現(xiàn)內(nèi)容，并接收數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、缺少制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的機(jī)構(gòu)平臺(tái)，導(dǎo)致最后開(kāi)發(fā)出來(lái)的系統(tǒng)在性能和規(guī)格上有很大差別。

2 云XR在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 云XR 概述

2.1.1 技術(shù)原理

云XR 是一個(gè)以云計(jì)算和應(yīng)用流化技術(shù)為基礎(chǔ)，以視頻流作為云端到終端溝通的媒介，以云端運(yùn)行XR 應(yīng)用+XR 眼鏡的組成架構(gòu)。云XR是對(duì)云計(jì)算技術(shù)的靈活運(yùn)用，將云計(jì)算和XR 技術(shù)有效結(jié)合，解決了傳統(tǒng)XR 產(chǎn)品架構(gòu)面臨的XR 應(yīng)用承載和展現(xiàn)的問(wèn)題。

在云XR 架構(gòu)中，所有的XR 應(yīng)用均運(yùn)行在云端，利用云端的強(qiáng)大計(jì)算能力和顯卡的渲染能力實(shí)現(xiàn)XR 應(yīng)用運(yùn)行結(jié)果的呈現(xiàn)，云端運(yùn)行的畫面和聲音經(jīng)過(guò)低時(shí)延編碼技術(shù)的處理，形成實(shí)時(shí)的內(nèi)容流。實(shí)時(shí)流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到終端，實(shí)現(xiàn)低時(shí)延解碼并呈現(xiàn)于XR 顯示設(shè)備上。同時(shí)XR 顯示設(shè)備將用戶的控制信令發(fā)送到云端用于操控應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)用戶與應(yīng)用的互動(dòng)。因此，云XR 架構(gòu)中，主要利用了云端的XR 應(yīng)用運(yùn)行能力和XR眼鏡的視頻播放、控制信令采集能力，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行能力由云端轉(zhuǎn)移到終端的過(guò)程。云XR 平臺(tái)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 云XR 平臺(tái)架構(gòu)圖

在云XR 平臺(tái)架構(gòu)中，將XR 應(yīng)用運(yùn)行與應(yīng)用展現(xiàn)相分離，云端完成應(yīng)用處理和結(jié)果下發(fā)，XR 一體機(jī)僅需要實(shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的視頻解碼、XR 處理、XR 畫面呈現(xiàn)以及控制信令上傳，而不需要處理與實(shí)際業(yè)務(wù)相關(guān)的計(jì)算，大大簡(jiǎn)化了XR 一體機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理性能需求。直觀地說(shuō)，就是將我們常見(jiàn)的主機(jī)（計(jì)算單元）與顯示、操控外設(shè)分離，把主機(jī)放到云端，將顯示、外設(shè)等留在用戶側(cè)，因?yàn)橛脩舨恍枰?dú)占一臺(tái)主機(jī)或者使用很強(qiáng)性能的手機(jī)，且一臺(tái)主機(jī)的處理能力為多個(gè)用戶進(jìn)行共享，從而實(shí)現(xiàn)“按需訪問(wèn)”的需求。

云XR 平臺(tái)是一個(gè)開(kāi)放平臺(tái)，其開(kāi)放性體現(xiàn)在兩個(gè)層面，一方面是云端的開(kāi)放，云端系統(tǒng)支持多種XR 應(yīng)用的運(yùn)行，包括基于Windows 的XR 應(yīng)用以及XR影片的播放等；另一方面是終端的開(kāi)放，采用云XR 平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想，將原來(lái)依賴于或受限于本地的處理能力終端轉(zhuǎn)移到云端系統(tǒng)，其開(kāi)放性體現(xiàn)在支持多種終端，包括手機(jī)+手機(jī)式XR 眼鏡、機(jī)頂盒+獨(dú)立式XR 眼鏡、弱PC+獨(dú)立式XR 眼鏡等，終端只需要使用云XR 終端SDK就可以很方便地接入基礎(chǔ)云XR 平臺(tái)中。

2.1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

Cloud XR 平臺(tái)采用分布式的系統(tǒng)架構(gòu)（如圖2 所示）。通過(guò)分布式的系統(tǒng)架構(gòu)減輕視音頻流給骨干網(wǎng)帶來(lái)的壓力， 同時(shí)降低了視音頻傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)時(shí)延，提供給用戶更加優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。

系統(tǒng)主要分為中心管理系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、渲染調(diào)度系統(tǒng)、云渲染系統(tǒng)、云編輯、視頻前端服務(wù)、視頻后端服務(wù)以及大數(shù)據(jù)分析等幾個(gè)部分。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

通過(guò)在5G MEC 上部署Cloud XR 渲染能力、會(huì)控及媒體處理平臺(tái)，協(xié)同Cloud XR 業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，并配合部署在云端的中心管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用戶在本地或者異地的XR 教學(xué)和培訓(xùn)（如圖3 所示）。學(xué)生不需要在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，只需要觀看/互動(dòng)操作便可以實(shí)現(xiàn)XR 沉浸式的用戶體驗(yàn)，提升教學(xué)和培訓(xùn)效果。

5G 網(wǎng)絡(luò)的大帶寬特性，MEC 邊緣云的低時(shí)延特性，將本地PC 需要的渲染、識(shí)別、編碼等計(jì)算能力轉(zhuǎn)移到MEC 進(jìn)行處理，這些計(jì)算能力構(gòu)成Cloud XR 業(yè)務(wù)平臺(tái)的核心能力，使XR 頭顯向輕量化。借助5G 大帶寬與低時(shí)延的能力，將XR 內(nèi)容云化，可以提供更加高效便捷的內(nèi)容分發(fā)能力。

圖2 云XR 系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖3 云XR 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.1.4 體驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

弱交互業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，用戶關(guān)注的是VR 視頻的畫面質(zhì)量、初緩時(shí)長(zhǎng)和卡頓情況。強(qiáng)交互業(yè)務(wù)中，用戶更關(guān)注與交互相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，如是否眩暈、畫面是否有黑邊、畫面是否流暢以及操作響應(yīng)是否滯后等問(wèn)題，具體如表1 所示。

2.2 云XR 技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景

2.2.1 異地多人協(xié)同教學(xué)

異地多人協(xié)同教學(xué)系統(tǒng)是讓多個(gè)使用者沉浸在同一個(gè)虛擬的場(chǎng)景中，能夠構(gòu)建多人協(xié)作的工作環(huán)境，通過(guò)語(yǔ)音、答題考試等系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)多人異地協(xié)同的高效溝通全過(guò)程覆蓋。計(jì)算機(jī)教學(xué)的需求越來(lái)越趨近于跨部門跨區(qū)域的多人協(xié)作，平臺(tái)將使用對(duì)象劃分為培訓(xùn)人員和參培人員。培訓(xùn)人員可以管理參培人員的課件推送、內(nèi)容啟停以及觀看每個(gè)參與者的視角。每個(gè)參培人員帶著各自的終端頭顯，在同一虛擬場(chǎng)景下相互協(xié)作完成真實(shí)世界的大型活動(dòng)分工與協(xié)作任務(wù)[5]。

表1 用戶體驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表

2.2.2 遠(yuǎn)程虛擬教學(xué)

遠(yuǎn)程虛擬教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)與5G 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，靈活的實(shí)驗(yàn)資源配置可以提高實(shí)驗(yàn)器材的使用效率。

汽車構(gòu)造教學(xué)中，教師在遠(yuǎn)程教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)集中控制與管理，可以讓異地的多名學(xué)生在虛擬教學(xué)環(huán)境中，近距離觀察到逼真的汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)親手拆卸復(fù)雜的零部件來(lái)學(xué)習(xí)汽車構(gòu)造和工作原理，還在很大程度上避免了實(shí)物零部件的損耗。醫(yī)學(xué)認(rèn)知教學(xué)中，所處不同區(qū)域的教師，可以讓遠(yuǎn)方的學(xué)生通過(guò)三維人體模型近距離無(wú)死角地觀察肌肉、血管、骨骼等內(nèi)容，并通過(guò)視、聽(tīng)、嗅、觸全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣。

2.2.3 遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)

工業(yè)裝配實(shí)訓(xùn)中，對(duì)機(jī)械的拆裝訓(xùn)練使身處異地的學(xué)生在真實(shí)接觸之前有了初步的感性認(rèn)識(shí)，避免了直接使用危險(xiǎn)用品，保證了安全。遠(yuǎn)程模擬手術(shù)訓(xùn)練可讓學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的過(guò)程并感受到結(jié)果，虛擬的臨床經(jīng)驗(yàn)可幫助其提高對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)知。實(shí)時(shí)模擬的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)可以讓雙方協(xié)同操作實(shí)驗(yàn)，并共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[6]。

2.2.4 異地直播點(diǎn)播教學(xué)

云XR 依賴于5G 網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延，以及云端服務(wù)的可擴(kuò)展性，VR 直播課程由攝像機(jī)采集端對(duì)視頻進(jìn)行拼接壓縮編碼，通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)上傳至云端，云端處理后通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)分發(fā)超高分辨率的視頻，讓學(xué)生能夠?qū)⒄麄€(gè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境盡收眼底，讓異地學(xué)生猶如身臨其境，使用第一視角去感受現(xiàn)場(chǎng)氛圍。教師在上課過(guò)程中可以對(duì)實(shí)時(shí)課程進(jìn)行錄制，并發(fā)布到云平臺(tái)，供需求用戶隨時(shí)隨地訪問(wèn)。

2.2.5 VR/AR 云端編輯

VR/AR 內(nèi)容制作需要花大量的時(shí)間和人力成本，云編輯工具不需要編程通過(guò)拖拽的方式完成AR 和VR 的場(chǎng)景搭建，無(wú)須編程即可完成內(nèi)容制作。

過(guò)去，制作150 平的室內(nèi)家裝場(chǎng)景，從3D模型到交互場(chǎng)景，根據(jù)難易程度和內(nèi)容的不同，可能需要兩人10 天的工作量，售價(jià)5 萬(wàn)左右。制作一張CAD 底圖，需要通過(guò)工具做出3D 模型，再將3D 模型導(dǎo)入渲染引擎完成貼材質(zhì)、光線布置、交互邏輯設(shè)計(jì)，以及烘培渲染光照等步驟。而云XR 平臺(tái)中，用戶只需通過(guò)云端編輯器自由拖放，用超出PPT 編輯的簡(jiǎn)單方式對(duì)VR/AR 內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)作，無(wú)須填寫代碼。用戶挑選合適的素材，編輯素材并調(diào)整屬性參數(shù)，同時(shí)對(duì)交互邏輯進(jìn)行設(shè)定，生成內(nèi)容后點(diǎn)擊發(fā)布即可完成AR/VR 內(nèi)容的創(chuàng)作。

2.2.6 云端內(nèi)容庫(kù)

云XR 平臺(tái)內(nèi)容庫(kù)提供覆蓋義務(wù)教育、高等教育和職業(yè)培訓(xùn)的教學(xué)課件，用戶可按需查找相應(yīng)課件并下載使用，也可通過(guò)云端編輯器使用內(nèi)容庫(kù)中的3D 模型、3D 場(chǎng)景以及現(xiàn)成的全景圖片和全景視頻制作VR/AR 內(nèi)容。

3 云XR平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 統(tǒng)一開(kāi)放的接入標(biāo)準(zhǔn)

云XR 平臺(tái)基于SOA 設(shè)計(jì)思想，采用分層提供服務(wù)支持的設(shè)計(jì)思想，堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)、服務(wù)、應(yīng)用相分離的架構(gòu)原則，在保持靈活性和擴(kuò)展性的前提下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，其總體功能規(guī)劃如圖4 所示。

圖4 云XR 功能藍(lán)圖

系統(tǒng)對(duì)每一層定義明確的功能接口，同時(shí)在層次內(nèi)實(shí)現(xiàn)組件化的接口實(shí)現(xiàn)。層次化、模塊組件化的實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)具備了最大程度的靈活度，從而能對(duì)業(yè)務(wù)需求的變化做出快速的反應(yīng)，使系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)展性。

云XR 平臺(tái)核心能力包括視頻能力、渲染能力，AR 引擎能力平臺(tái)以3 種能力為基礎(chǔ)對(duì)外提供服務(wù)。平臺(tái)允許用戶以多種類型的終端接入系統(tǒng)，包括手機(jī)、平板、PC 和XR 終端等，基于某個(gè)終端可以擴(kuò)展多種業(yè)務(wù)，如基于一體機(jī)的頭盔可以體驗(yàn)可交互的云應(yīng)用或視頻?；诓煌臉I(yè)務(wù)場(chǎng)景可擴(kuò)展多種應(yīng)用，如基于云教室的在線直播App、基于培訓(xùn)類可交互的行業(yè)培訓(xùn)App 等。

3.2 大空間多人互動(dòng)

對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，大空間多人互動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了兩個(gè)階段，一是位置固定的PC 連線頭顯設(shè)備，用戶會(huì)受到設(shè)備的限制，二是背包電腦加蓄電池的本地方案，用戶可在空間內(nèi)自由行走。

目前，云XR 平臺(tái)將大空間定位技術(shù)與虛擬空間協(xié)同技術(shù)用于實(shí)訓(xùn)教培領(lǐng)域。未來(lái)，用戶僅需穿戴輕量頭顯設(shè)備和手柄即可實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)區(qū)域的無(wú)線拓展，異地多人在虛擬空間中行走交互無(wú)遮擋，在真實(shí)空間的位移與虛擬空間位移達(dá)到同步，云XR 平臺(tái)的商用將會(huì)降低終端設(shè)備的成本以及人力運(yùn)營(yíng)成本，設(shè)備耐用性將提升。

4 結(jié) 語(yǔ)

云XR 平臺(tái)基本解決了計(jì)算機(jī)教學(xué)對(duì)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用需求，本文對(duì)云XR 實(shí)現(xiàn)的技術(shù)原理進(jìn)行了闡述，給出云XR 系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)思路。放眼未來(lái)，在5G、6G 時(shí)代下，云XR的到來(lái)將顛覆計(jì)算機(jī)教學(xué)的教學(xué)方式，減輕和降低用戶終端成本，統(tǒng)一教學(xué)資源內(nèi)容，超高速的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)將為計(jì)算機(jī)教學(xué)帶來(lái)質(zhì)和量的飛躍。