虚拟仿真XR云渲染平台

一、产品背景

2020年教育部发布《虚拟仿真实验教学课程建设与共享应用规范（试用版）》，首次将云渲染服务正式纳入虚拟仿真教学管理体系。作为提供该服务的核心载体，虚拟仿真云渲染平台的重要性日益凸显。

当前主流的虚拟仿真实验资源部署方式存在显著局限，严重制约教学效果：

WebGL部署模式的痛点

1.加载效率低下：数百兆资源需数分钟甚至更久才能完成加载，严重影响教学连续性；

2.渲染性能受限：受浏览器技术限制，画面质量和运行流畅度欠佳；

3.硬件成本高昂：对终端设备配置要求严苛，增加实验室建设和个人设备投入；

PC单机版部署模式的瓶颈

1.共享性差：软件需本地安装且体积持续增大，导致教学场景中重复部署和更新耗时费力；

2.硬件依赖性强：高配置要求进一步加剧教学成本压力；

上述问题已显著影响虚拟仿真实验教学的实施效果和推广应用，亟需通过云渲染技术革新实现突破。

二、建设目标

相对于传统的虚拟仿真实验资源的使用方式，虚拟仿真XR云渲染平台采用了云端实验软件渲染的方式，能够实现以下目标：

1.不需要安装插件或实验软件，在浏览器中或VR一体机客户端中直接访问虚拟仿真实验资源。

2.实验打开时间快，无论多大的虚拟仿真实验资源，只需数秒中即可进入。

3.支持主流的浏览器，如谷歌、火狐、360浏览器极速模式等。

4.渲染画面清晰，PC/移动端渲染分辨率可达1080P，VR端渲染分辨率不低于4K。

5.跨平台兼容，全面支持windows、Linux终端及安卓移动端浏览器，普通设备即可流畅运行实验。

6.系统稳定，运维方便，支持实验资源快速上传和分发。

因此，使用虚拟仿真XR云渲染平台，可以使实验教学过程更加流畅，学生在有网络的地方，通过不同的终端都可以进行实验学习，提高了虚拟仿真实验教学的快捷性、共享性和方便性。

三、产品简介

虚拟仿真XR云渲染平台，是一套支持虚拟仿真实验资源云端运行和渲染的XR资源运行平台。

平台采用云渲染的技术，将虚拟仿真实验资源的可执行程序运行在云服务器中，通过云服务器渲染后推送给客户端，客户端包括Web浏览器、VR头盔等。虚拟仿真实验资源的操作指令从客户端发出，渲染服务器将操作指令传入虚拟仿真实验资源执行并更新渲染画面后传回用户客户端。平台为虚拟仿真实验资源的访问提供了快速通道，期间下载或安装任何软件，通常情况打开虚拟仿真实验资源的时间不超过10秒钟，极大的改善了用户体验。

虚拟仿真XR云渲染平台采用调度服务器+渲染服务器集群的架构，使得平台具备高可用、高稳定性、可扩展的特点，平台架构如下图所示。

虚拟仿真XR云渲染平台架构图

虚拟仿真XR云渲染平台由调度子系统、渲染子系统、存储子系统、运维子系统、用户子系统及接入子系统组成。

四、建设成效

通过虚拟仿真XR云渲染平台的建设，为虚拟仿真实验资源的使用和管理带来了极大的便利，其带来的成效体现在以下几个方面：

1.通过虚拟仿真XR云渲染平台的建设，可完成云渲染的私有化部署，满足学校快捷虚拟仿真实验教学需求。

2.使用云渲染虚拟仿真实验教学，为虚拟仿真实验项目教学提供了快捷高效的实验平台，大幅提升了虚拟仿真实验项目的教学活动易用性。

3.通过虚拟仿真XR云渲染平台，所有的虚拟仿真实验资源得到了统一的保存和管理，有利于提高实验资源的使用率。实现全校范围内虚拟仿真实验资源的统一管理，为虚拟仿真实验的装备化和日常化提供可靠服务。