平行云《实时云渲染+虚拟仿真实验解决方案》

发布时间: 2020-11-16

一、虚拟仿真实验与实时云渲染

1.1 虚拟仿真实验背景

自2017年教育部开展国家级虚拟仿真实验教学项目建设开始,截止至2020年,ilab-x实验空间上共有2000+虚拟仿真实验教学课程。

2019年4月9日中国慕课大会,中颁发2017年和2018年国家虚拟仿真实验项目,要求信息化与教学相结合,提出“智能+教育”。

2019年11月虚拟仿真实验教学项目改为虚拟仿真实验教学一流课程, 即“虚拟仿真金课”,与线下、线上、线上下混合、社会实践成为五大类型“金课”,金课对实验教学模式、内容和方式提出更高的要求。



1.2 虚拟仿真实验现状与瓶颈

★ 虚拟仿真技术 ★

真三维、可沉浸、可交互

↓ 

发展趋势

√ 教育行政部门积极引导和推动

√ 各大高校重视程度越来越高

√ 建设规模越来越大

√ 覆盖的专业类别更加多样

√ 验课程资源日臻丰富

√ 持续开放共享


发展瓶颈

× 教学资源整合与开放共享程度较低

× 跨专业融合程度不足

× 资源利用率不高、分配不均衡

× 兼容性、可拓展性差,后期维护困难

× 线上使用等待时间长、运行卡顿,友好度低

× 课程资源的知识产权保护问题

规模化 ↓ 线上化

★ 实时云渲染技术 ★

虚拟仿真金课开放共享最佳实践途径


1.3 实时云渲染技术解决方案 —— 虚拟仿真实验金课开展的“加速器”

将虚拟仿真实验内容运行上云、渲染上云,通过网络,将真三维、可沉浸、可交互的实验体验传递至各种泛终端(PC、手机/Pad、VR/AR眼镜、智慧白板等)。


随时随地接入,有网的地方就可以做实验

规模化、开放共享的最佳实践途径


1.4 实时云渲染技术解决方案 —— 解决师生做实验的三大痛点

提升使用友好度,让虚拟仿真实验更好的 “用起来”

☑ 无需等待

☑ 即点即用

☑ 秒级运行


↓ 解决三大使用痛点 ↓


1.5 实时云渲染技术解决方案 —— 更多优势与价值

✔ 云端部署:课程的计算渲染全部在云端实现,通过极简的网页端嵌入方式无缝接入ilab-x.com国家级平台,符合教育部不下载、网页端打开,B/S架构建设的指标要求。

✔ 实时共享:实现已有虚拟实验资源的上传、在线使用,打破地域限制。在一定网络范围内,实现可控的资源共享,解决虚拟实验资源使用效率不高的问题。

✔ 集中管理:兼容不同架构软件,搭建统一入口的资源管理平台,实现统一部署、集中管理虚拟实验资源的目的。集中管理可以保护数据安全,便于维护升级,解决运维及管理成本高、扩展性差的问题。

✔ 多端访问:多数虚拟实验系统运行时需要用到海量存储、高性能计算和图形渲染,对于终端硬件配置要求高。本方案将计算压力放到云端,从而降低虚拟实验系统使用终端的配置门槛,可随时随地使用任意终端访问,解决实验室硬件利用率不高的问题。

✔ 极简操作:直接使用浏览器访问,具有四个“无需”的特点,从而解决使用繁琐不便的问题:无需下载安装应用程序,无需下载浏览器插件,无需下载仿真数据,无需预载、即点即用。

✔ 安全可靠:传输在网络上的是实时交互的视频流,学生完成实验后,即将操作过程、实验数据、实验报告和实验成绩等(以具体的课程资源内容为准)传到实验教学平台,无需对各个已建教学管理平台进行重构,课程也无需下载到客户端,数据与用户分离,既保护了课程资源的知识产权和技术特色,也实现了高校教学教务平台的统一管理。


1.6 实时云渲染技术纳入《虚拟仿真实验教学课程建设与共享应用规范》

2020年版《虚拟仿真实验教学课程建设与共享应用规范》,首次正式提出了实时云渲染的技术路线,为虚仿课程的在线化发展指明了方向。


平行云作为Cloud XR领域的先行者,以实时云渲染云交互为技术核心,致力于为客户提供可靠、便捷、高效的实时云渲染部署解决方案。


截止目前,平行云已帮助多所院校搭建了基于实时云渲染技术的虚拟仿真实验教学项目以及校级云平台,并得到了院校老师的高度赞赏。


1.7 实时云渲染技术赋能不同类型虚拟仿真实验教学系统

☞ B/S型虚拟仿真实验教学系统


☞ C/S型虚拟仿真实验教学系统

使用实时云渲染技术,可将C/S 型桌面级虚拟仿真实验教学系统无缝转为B/S 型,在发挥 C/S 型课程画面精细度高、课程内容丰富的优势基础上,兼顾B/S 架构浏览器轻量化使用的特点,避免B/S 架构对软件资源包和课程精细度的限制。


☞ 云VR型虚拟仿真实验教学系统

使用实时云渲染技术,可将PCVR 头戴式虚拟仿真实验教学系统快速简便的转为适用 VR 一体机的使用模式,解决PCVR 头戴式对终端要求高、使用不便捷、难以适应规模化集群化教学场景的弊端。


二、LarkXR产品介绍

2.1 产品介绍

LarkXR是一套基于GPU云化、图形容器、音视频实时编解码、网络传输优化等核心技术的Cloud XR从云到端全链路标准化产品,为全行业Cloud XR应用领域提供 高效、便捷 的实时云渲染部署方案,帮助客户快速实现技术、产品及平台的云化转型。


LarkXR可以部署在公有云、私有云、混合云等不同网络环境中,经过上百家客户的部署实践,具有 高效能 、高稳定性、功能完善 等特点,极大的降低实时云渲染应用门槛,让合作伙伴聚焦最擅长的领域,专注在垂直领域为使用者打造更好的Cloud XR体验。


LarkXR,平行云自主研发产品,在服务层、网络层和终端层三个方面做了大量研发、优化和适配。


服务层

LarkXR拥有弹性伸缩的系统部署功能、全面的中心管理功能、多样的系统监控统计功能和顶级的实时云渲染服务功能,兼容各类工具开发的SR/VR/AR等应用,实现XR内容轻松上云以及资源的统一管理、统一运维,为合作伙伴提供降本增效的实时云渲染解决方案。


网络层

LarkXR优化了整个网络传输控制,实现XR内容流畅运行,提高用户体验度。


终端层

LarkXR广泛适配各类硬件设备,实现XR内容跨平台、跨系统运行,丰富行业应用场景。


2.2 产品特色

★   多种产品形态可选,适用不同场景需求

√ 软件授权:适用于已有IaaS资源的场景需求;

√ Lark Nest(软硬一体):适用于自建IaaS资源的场景需求;Lark  Nest配置专属GPU,预装LarkXR系统,无授权限制,最大化激活软件和硬件性能;

√ Lark Pub(云托管):适用于即开即用、轻资产的弹性需求场景。


★   多种软件版本可选,适用不同规模与发展阶段

根据商务需求选择合适的软件版本:

√ 免费版:扫码申请,轻松开启Cloud XR体验;

√ 商务版:根据是否需要二次开发,可选择基础版或开发版;


根据部署需求选择合适的软件版本:

√ 单机版:适用于开发、测试阶段;

√ 简易集群版:多个管理功能模块集中部署在一台服务器,与GPU渲染节点组成集群,便捷部署,适用于小规模应用;

√ 高级集群版:多个功能模块分别部署,支持主从热备+负载均衡,适用于大规模、高可靠场景。


★   灵活调度GPU资源

√ LarkXR采用独有的GPU云化技术,将算力化整为零、化零为整,实现灵活调度GPU资源。(单物理机支持多个应用同时运行,最大化激活GPU使用率)


★   弹性伸缩、业务不停机

√ 无需考虑用户数规模超过当前设备所能承受的范围;一键增加/删除渲染节点,秒级升降配,无需重新部署。


★   LarkXR连接任意显示终端

√ 广泛适配电脑、手机、平板、全息、大屏、VR/AR眼镜、机顶盒等不同终端;


★   LarkXR连接任意交互设备

√ 支持键盘、鼠标、触屏、VR/AR交互设备、体感设备等交互设备;


★   LarkXR连接任意内容

√ 同时支持SR、VR、AR等多种形式的内容,兼容Unity、Unreal等不同引擎开发的XR应用;


★   LarkXR连接任意云

√ 在多云融合的环境中,客户可以按照业务需求选择公有云、私有云、混合云等不同部署环境;


★   LarkXR连接任意系统

√ 兼容Windows、Linux、MacOS、 Android、iOS等主流操作系统;开发一套应用,实现跨平台、跨系统运行;


★   一键分享XR应用,实时多屏远程互动

√ 实现画面分享、 同时协同操作、分时协同操作等应用场景。


★   XR应用+视频/普通应用,云端多维融合

√ XR应用嵌入网页中的应用场景。

√ 3G GIS+多路监控视频在云端融合,实现可移动化一张图监控。


★   多租户管理

一套系统,支持多用户分别管理维护归属应用。


★   支持二次开发,满足行业个性化需求

√ 系统层面,LarkXR提供大量的API接口,便捷的接入方式,助力合作伙伴开发自定义的后台管理系统。

√ 设备层面,LarkXR提供丰富的终端SDK,支持合作伙伴接入更多的终端设备,丰富用户的XR体验途径。

√ LarkXR支持第三方系统集成,赋能合作伙伴实现业务创新,打造垂直领域的个性化服务平台。


2.3 产品优势

★ 优质的用户体验

    极致画质;

    流畅体验;

    使用方便;


★ 管理简化,提高效率

在云端统一后台管理XR内容、IT资源和用户,极大的降低了运维复杂度,实现统一管理、统一运维。


★ 快速部署,轻松运营

LarkXR属于标准化产品,部署便捷,可实现快速交付和运营;产品持续优化升级,为合作伙伴提供稳定、高质量的产品;更多功能组件持续开放中,未来能力更值得期待。


无需开发周期,即时安装交付!!!


三、典型应用案例

★ 助力中国慕课大会5G+VR场景

平行云作为中国慕课大会唯一提供5G+云VR高质量内容实时传输技术支持及解决方案的技术服务商,依托具有自主知识产权的云VR产品,借助云端的算力将工业大数据以及复杂的交互内容在一体机上进行实时显示与操作,实现了远程异地多人协同教与学的学习场景,助力虚拟仿真“金课”成为中国高等教育现代化的强大推动力。



“中国慕课大会现场展示的远程多人协同教学,在结合5G网络低时延、大带宽的优势同时,通过平行云科技提供的Cloud VR方案,将VR内容的计算和渲染放在云端,既保证了计算效率和传输速度,又提供了高清、优质的VR体验,借助云端的算力将工业大数据以及复杂的交互操作在移动VR设备上进行交互显示。

——教育部高等教育司


★ 助力国家级虚拟仿真实验教学项目建设与评审

平行云LarkXR基于实时云渲染技术成功应用于近几年数十个国家级虚拟仿真实验教学项目、以及校级仿真实验平台等项目的建设中,得到了教育部相关领导及校方和老师们的高度评价,真正做到将开放共享应用于师生日常教学过程中,轻松便捷的实现了线上轻量化共享学习模式。



赋能校级虚拟仿真实验云平台建设

平行云助力多所高校建设统一管理的虚拟仿真实验管理教学云平台,改变以往学院之间分散管理、互不兼容、难以共享的现状,通过集中校级优势力量,打造多学科跨院系的交互仿真实验云平台,彰显了校内教学管理与资源对外开放共享的成绩与特色。

目前已有多所高校与我司达成深度合作意向,正在进行相关工作的开展。



“平行云 Cloud XR解决方案促进了高校虚拟仿真教学和实验规模化发展,变革实验应用模式,通过统一管理和各类数据接入的打通,使得学校可以通过数据收集和深度分析更好的优化虚拟仿真课程,评判课程质量。”

——河海大学


★ 高等学校机械工程学科虚拟仿真实验教学共享平台

济南科明数码技术股份有限公司作为国内领先的机械工程领域仿真实验资源建设方,基于平行云实时云渲染技术打造了百余所高校联合使用的高等学校机械工程学科虚拟仿真实验教学共享平台。

疫情期间,为各地师生提供在线仿真教学支持,实现“停课不停学”。

“平行云实时云渲染解决方案不仅解决了虚拟仿真实验课程对终端硬件、学习环境的要求,更从根本上改变了仿真实验课程的教学方式,让学生可以使用任意终端、随时随地、即点即学,用大道至简的理念,让教与学双向融合,赋予实践教学新活力。”

——济南科明数码技术股份有限公司


★ 助力中国移动打造“5G+AR”智慧校园示范工程

平行云与中国移动政企分公司携手打造了5G规模组网建设及应用示范工程—智慧校园AR沉浸式互动教学场景。中心节点与边缘计算云的有机结合,依托5G的网络条件以及PXY Cloud XR实时云渲染技术,服务于分布在深圳和北京两地的示范性中学的近百名学生,打造了5G时代下AR实时互动教学新模式。



“中国移动的5G网络建设非常成熟,我们也在不断寻找5G技术下的爆发式增长需求。VR/AR作为5G时代下的第一大消费场景,需要依托Cloud XR技术方与5G网络无缝对接,这条桥梁就是平行云这样的Cloud XR服务商。未来我们将携手共同打造更多的示范工程,推动应用落地。”

——中国移动政企分公司


四、更多应用场景

4.1 更多教育领域应用场景

✔ 国家虚拟仿真实验教学项目建设与申报

✔ 国家虚拟仿真实验教学一流课程(虚拟仿真实验金课)

✔ 校级虚拟仿真实验共享云平台

✔ 行业虚拟仿真实验云平台

✔ 虚拟现实技术专业应用

✔ 5G+VR/AR智慧教室

✔ 职业教育(国家双高计划)

✔ K12 教育

✔ STEAM 教育

✔ 中学生理化生实验

✔ 非学历教育(专业技能、语言学习等)

✔ 更多...


4.2 更多行业应用场景


五、关于平行云

5.1 平行云简介

平行云科技(北京)有限公司,以实时云渲染云交互为技术核心,致力于为客户提供可靠、便捷、高效、低成本的企业级Cloud XR(SR/VR/AR)产品、技术及解决方案。助力客户高效搭建XR云平台,打造XR相关的云化产品和业务。


目前平行云已为上百家企业、院校和运营商客户提供了产品与服务,通过合作共赢与服务支持,全面赋能生态伙伴与客户,为XR产业实现产品创新,数字化升级,以及商业模式优化变革提供强大且安全可控的技术保障。


5.2 合作伙伴


5.3 伙伴心声

“平行云利用云渲染技术,在虚拟仿真开放共享方面做了很多探索,为在线实验教学提供更有利的支撑和更优质的体验。”

 —— 高教社 | 虚拟仿真实验教学创新联盟执行秘书长及国家虚拟仿真实验教学项目共享平台负责人王宏宇先生


“去年教育部举办的中国慕课大会,虚拟仿真教学项目作为“金课”之一,惊艳亮相了大会。当时平行云使用实时云渲染推流的技术,解决了现场三地师生 协同实验遇到的很多棘手问题,这场秀也展示了信息技术带给中国以及其他地区和国家在教育领域当中的发展机遇。”

—— 高教社 | 国家虚拟仿真实验教学项目工作网负责人王妍女士


“环境工程作为同济大学的优势专业,仿真实验资源内容精美交互性强,却由于需要长时间下载大大降低用户体验。平行云方案彻底改变了我校课程的评审局限性,无需下载、即点即用、快速打开、多人交互,极大提升了使用体验,成功助力我校仿真实验教学项目通过国家评审,在未来的教学实践中也将使用该方案建设。” 

—— 同济大学 | 刘佳 高级工程师


“平行云 Cloud XR解决方案促进了高校虚拟仿真教学和实验规模化发展,变革实验应用模式,通过统一管理和各类数据接入的打通,使得学校可以通过数据 收集和深度分析更好的优化虚拟仿真课程,评判课程质量。”

—— 河海大学 | 教务处张云飞


“平行云解决方案不仅解决了虚拟仿真实验课程对终端硬件、学习环境的要求,更从根本上改变了仿真实验课程的教学方式,让学生可以使用任意终端、 随时随地、即点即学,用大道至简的理念,让教与学双向融合,赋予实践教学新活力。”—— 济南科明数码技术股份有限公司


“诺时教育在线学习平台此次快速搭建装配式建筑仿真实训软件,实现数字化教育升级,特别感谢平行云提供云渲染云交互的强大核心技术。为此次优化变革提供了强大且安全可控的技术保障,共同构建实时共享、集中管理、极简操作的线上实训室。”

—— 诺时教育