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关于虚拟仿真教学系统使用WebGL部署的痛点分析

原创 IT综合 作者:dianliang01 时间:2021-07-20 13:26:21 0 删除 编辑

“百年大计,教育为本”,教育对于家庭和国家而言都非常重要,而随着社会的发展和技术的进步,教育也不仅仅是简单的粉笔黑板或多媒体教室,还使用了更加先进的虚拟仿真教学系统。

 

所谓虚拟仿真系统是指,以计算机的方式将教学中不易呈现的教学内容、实操实验等,通过三维立体模型的方式更直观地展示。学生通过该系统可以更加深入的了解教学知识,同时也可进行模拟实操,从而有更好的实操效果和教学体验。尤其是解决培训与演练中“三高”(高危险、高成本、高污染)与“四难”(难看到、难动作、难进入、难再现)问题。国家大力发展虚拟仿真教学也是因为其直观的视听触觉等多种体验,对于学生和培训有更加直接的效果。无论是中小学教学还是职业教育、高等教育或者各种具有职业培训的企业,都在尽可能的建设自己的虚拟仿真系统。

 

从技术角度来说,目前虚拟仿真教学课件,一般都是基于Unity、UE4等游戏引擎进行建模。最早的方式,通常是直接将课件的exe程序发送给学生安装,或者在专门的教室中使用专门的电脑提前安装好,学生通过电脑直接打开。但这类课件体积比较大,对电脑的GPU和运行计算能力有较高要求,这种方式也不方便,因为电脑兼容性的问题,在安装中可能会出现各种问题。因此,为了让用户更方便的观看,网页的方式会简单很多,学生通过手机、电脑,打开网址就能操作体验。在当前,虚拟仿真教学的网页化技术,主要有两种方式:最早大部分采用WebGL的技术方案;以及近几年兴起的云流化/云渲染的技术方案。

 

Web 模式的三维仿真,虽然是网页化观看了。但对于电脑硬件参数要求还是有一定的要求,这和该项技术本身的特点有关。

WebGL是Web Graphics Library的缩写,它是一种3D绘图协议,这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起,通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定,WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染,这样就可以借助电脑系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了。 WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦,可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面,甚至可以用来设计3D网页游戏等等。简单来说webgl是网页上的3D绘图标准,从其技术特点可以看出,其渲染和场景模型的展示需要借助电脑硬件本身的显卡,并且将需要的内容下载到电脑本地完成操作指令。因此对电脑性能有一定的要求是其技术特点决定的,这对于用户在使用中来说,体现是打开运用了这种技术的虚拟仿真教学系统, 加载时间比较长(需要所有内容都下载到本地),而且如果电脑硬件参数不够的话,会出现卡顿或者渲染时间长等问题。对于内容提供者来说,webgl需要把内容下载到用户本地,内容被盗用、破解、非法传输的风险会增加。

而随着计算机技术的发展,以及5G的普及,近几年,云流化(也称为:云渲染、像素流等)技术也在虚拟仿真部署中得到了越来越多的应用。简单来说云流化或者像素流技术是指将Unity3D、UE4等制作好的exe,直接跑在云端(云端或者局域网服务器均可)运行,画面实时传输到用户的网页浏览器端,浏览器以类似观看视频的方式呈现内容,鼠标键盘的操作指令实时控制云端的EXE,实现类似远程桌面(但比远程桌面更流畅,比如点量云流化或者腾讯云游戏等技术,可将延迟控制在几十毫秒)的效果。这种方案解决了WebGL必须下载内容到本地,以及加载时间长的问题。而且还支持在手机、电脑等终端打开仿真程序,兼容性和通用性更好一些。通过下图表格可以有更直观的对比,更多关于云流化在虚拟仿真教学中的应用欢迎随时交流。

技术方案

WebGL

云流化

本地安装EXE

打开方式

网页

网页

加载时间

内容下载

支持终端

电脑和部分手机

电脑+手机+电视大屏等

内容安全性

硬件参数要求

能看视频即可

 

 

 


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