陳東升

（湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410200）

0 引言

財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)具有枯燥、抽象的特點(diǎn)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)，需要引入技術(shù)手段輔助教學(xué)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)AR）是近年來(lái)新發(fā)展的一項(xiàng)智能化技術(shù)，通過(guò)將虛擬與現(xiàn)實(shí)綜合呈現(xiàn)在使用者面前，營(yíng)造一種身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)感，對(duì)增強(qiáng)使用者的多感官綜合，形成立體體驗(yàn)具有逼真的效果。將AR技術(shù)應(yīng)用于財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中，不但能夠增強(qiáng)直觀感受，還可以形成多維度記憶，有利于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解和牢記。依托AR技術(shù)豐富的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力，教師可以在教授中以簡(jiǎn)短的語(yǔ)言、詳實(shí)的案例進(jìn)行原理講解，有助于教學(xué)過(guò)程的雙向互動(dòng)，形成活躍、積極的課堂氣氛，提升教學(xué)效果。

AR技術(shù)是依托于強(qiáng)大的信息采集系統(tǒng)和行為判斷功能，將人的動(dòng)作、反應(yīng)與虛擬環(huán)境相互對(duì)應(yīng)，形成活動(dòng)，結(jié)合真實(shí)場(chǎng)景的背景投影，將課堂轉(zhuǎn)移到虛擬的工作現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示、互動(dòng)體驗(yàn)和行為判斷等方式，推送視頻、音頻以及體感等信息，為學(xué)生帶來(lái)全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線教學(xué)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)在線為特色，將教學(xué)資源整合于系統(tǒng)中，以財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特定需求為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的技術(shù)支持。

1 基于AR技術(shù)財(cái)會(huì)教學(xué)系統(tǒng)的軟件功能實(shí)現(xiàn)

財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)是理論與實(shí)際高度融合，既有純理論的教學(xué)內(nèi)容，如基礎(chǔ)會(huì)計(jì)、經(jīng)濟(jì)法和國(guó)家稅收等，有些則是需要通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐才能掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如會(huì)計(jì)電算化、國(guó)際貿(mào)易以及財(cái)務(wù)管理等?；贏R技術(shù)，則是針對(duì)需要?jiǎng)邮謱?shí)踐的部分，采用虛擬實(shí)操的模式展示財(cái)會(huì)工作的虛擬場(chǎng)景，提供虛擬操作工具，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下的實(shí)操體驗(yàn)。由于AR技術(shù)需要采集很多的傳感器信息并捕捉用戶動(dòng)作，與背景相融合，提供多維度的感覺(jué)信息，因此在軟件功能劃分中形成3個(gè)層面，具身感知層、交互行為層和認(rèn)知體驗(yàn)層。具身感知層用于建立現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的信息交互關(guān)聯(lián)；交互行為層是連接用戶感知、運(yùn)動(dòng)及認(rèn)知與系統(tǒng)的通道；認(rèn)知體驗(yàn)層實(shí)現(xiàn)會(huì)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)的立體呈現(xiàn)。AR教學(xué)系統(tǒng)的軟件框架如圖1所示。

圖1 AR教學(xué)系統(tǒng)軟件框架

其中，具身感知層是財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線教學(xué)的信息獲取基礎(chǔ)，主要內(nèi)容是硬件設(shè)備的離散信息采集及信號(hào)關(guān)聯(lián)，以硬件實(shí)現(xiàn)，內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，不作為該文的重點(diǎn)；認(rèn)知體驗(yàn)層是多種感覺(jué)系統(tǒng)的綜合體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)聲光電的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是場(chǎng)景生成器、視頻疊加模塊；交互行為層是會(huì)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生切身體驗(yàn)的關(guān)鍵，也是AR效果實(shí)現(xiàn)的主要體現(xiàn)，作為該設(shè)計(jì)的核心，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)。

1.1 認(rèn)知體驗(yàn)層設(shè)計(jì)

認(rèn)知體驗(yàn)層重點(diǎn)解決學(xué)生的感官體驗(yàn)問(wèn)題，場(chǎng)景生成、圖像顯示是設(shè)計(jì)核心，立體聲矩陣僅需要完成聲道控制，涉及內(nèi)容較簡(jiǎn)單，該文不再贅述。

通過(guò)需求分析，教學(xué)系統(tǒng)需要對(duì)接若干外圍傳感器，并獲取多角度的視頻圖像，控制多臺(tái)投影設(shè)備建立虛擬場(chǎng)景，并需要對(duì)圖像信息進(jìn)行融合，建立多維度顯示模型。場(chǎng)景生成器半實(shí)物仿真系統(tǒng)的核心部分包括紅外DMD芯片、高溫黑體光源和低溫黑體光源、灰度調(diào)制技術(shù)、DMD信號(hào)處理系統(tǒng)以及光路設(shè)計(jì)。該場(chǎng)景生成器的分辨率可以是1435～850，在2微米～6微米的波長(zhǎng)下，它的表觀溫度是550 K，在7微米～10微米的波長(zhǎng)下，它的表面溫度是430 K，幀頻率是190 Hz；在高真空的情況下，當(dāng)視頻信號(hào)的輸入完成之后，通過(guò)控制電壓，進(jìn)而控制電子束的能量，再用電子束轟擊所述熒光材料，使其發(fā)出光芒并形成一幅畫(huà)面，再通過(guò)不同的光譜（近紅外、中紅外和長(zhǎng)波紅外）熒光物質(zhì)制成的熒光屏就能得到多波段的場(chǎng)景。因?yàn)槠溜L(fēng)需要冷卻，因此通常需要大型的制冷裝置，其輻射強(qiáng)度較低，幀頻率較低，空間分辨率較差，因此采用鍍有金屬黑膜的薄膜來(lái)吸收可見(jiàn)光的輻射，進(jìn)而引起薄膜的發(fā)熱，以此來(lái)生成相應(yīng)于可見(jiàn)光圖像的紅外圖象。在器件的初始狀態(tài)，也就是無(wú)負(fù)載電流的情況下，兩個(gè)遮光片的空隙約為通光孔的二分之一，使光線可以從VOA裝置中穿過(guò)。假定驅(qū)動(dòng)器在、平面上，并且在軸上的磁場(chǎng)B是垂直于設(shè)備的，當(dāng)有電流穿過(guò)折疊光束時(shí)，在方向上形成洛倫茲力，其形式如公式（1）所示。

式中：為結(jié)構(gòu)沿x方向的長(zhǎng)度，為穿過(guò)裝置內(nèi)的電流。

DMD可移動(dòng)結(jié)構(gòu)可視為彈性體，其彈性系數(shù)為。在外力的作用下，產(chǎn)生位移，對(duì)應(yīng)的彈性恢復(fù)力如公式（2）所示。

在結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)下，洛倫茲力與彈性恢復(fù)力是相同的。這樣，該結(jié)構(gòu)在方向上產(chǎn)生的位移幅度如公式（3）所示。

由公式（3）可知，可以通過(guò)減小結(jié)構(gòu)剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)大位移，與器件材料機(jī)械特性和結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。它的分辨率取決于腔體的真空度，反應(yīng)速率取決于腔體的真空度和膜層的厚度，而膜片的厚度會(huì)對(duì)其力學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)玻璃防護(hù)罩，使其進(jìn)入液晶層的高電阻一側(cè)，產(chǎn)生激勵(lì)電荷，最后形成電勢(shì)分布，使液晶分子重新取向，并進(jìn)行紅外極化調(diào)制。情景發(fā)生器的目標(biāo)是把被測(cè)試單位的實(shí)物直接導(dǎo)入模擬試驗(yàn)過(guò)程中，以達(dá)到評(píng)價(jià)被測(cè)試單位的效果。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)度是1.7毫米，寬度是0.17毫米。各驅(qū)動(dòng)裝置需要0.3 mm的晶片面積，128×128的陣列需要47 cm的晶片，以及如圖2中所示的中央邊長(zhǎng)度為7厘米的硅片。

圖2 場(chǎng)景生成器硅基片上的分布位置

所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是由鋁材與二氧化硅組合而成的，而在實(shí)際生產(chǎn)中，則以硅為襯底，將2個(gè)相反的隔板置于不同的高度，以防止發(fā)生碰撞。首先，采用活性離子刻蝕技術(shù)，在硅片表面上刻蝕出一段高度不一的硅刻蝕，其次通過(guò)高溫氧化，在熱氧條件下蒸發(fā)出一層金屬鋁，再次用干法刻蝕來(lái)制作圖案，并利用深度反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)腐蝕掉后面的硅，最后利用各向同性腐蝕技術(shù)從前部將硅刻蝕干凈。在此基礎(chǔ)上，該文設(shè)計(jì)了一種采用洛倫茲力驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)折疊式結(jié)構(gòu)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，并能有效提高其傳動(dòng)效率。該方法可以在6英寸的硅基板上實(shí)現(xiàn)128×128陣列，為基于AR技術(shù)的財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的場(chǎng)景生成提供了依據(jù)。

由于AR系統(tǒng)中分布著大量的傳感器和互動(dòng)模塊設(shè)備，軟件需要針對(duì)核心功能和每路接口開(kāi)展定制化開(kāi)發(fā)，且視頻處理的運(yùn)算量巨大，因此需要在適當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)平臺(tái)上開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。根據(jù)軟件功能需求分析要求，確定基于Unity3D和c# Vuforia開(kāi)發(fā)軟件。Vuforia引擎可以提供良好的AR體驗(yàn)，并為各種設(shè)備提供了平臺(tái)。Vuforia Fusion現(xiàn)在包括谷歌的ARCore。Vuforia支持的設(shè)備列表將繼續(xù)擴(kuò)大。更好地利用Vuforia融合與改進(jìn)的定位裝置跟蹤所有類(lèi)型的目標(biāo)。在統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)接口程序的模塊化開(kāi)發(fā)，形成穩(wěn)定且可靠的專(zhuān)用接口軟件，保證視頻采集、場(chǎng)景生成等大數(shù)據(jù)量處理的帶寬要求。視頻采集后進(jìn)行處理，視頻疊加的設(shè)計(jì)過(guò)程顯得尤為重要，疊加時(shí)需要使用11 bit的視頻仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理，以5個(gè)DMD為基礎(chǔ)，每個(gè)層次的DMD設(shè)備可以輸出250個(gè)～256個(gè)像素單位，一個(gè)像素單位由22個(gè)DMD單位作為代表，最終得到的圖象清晰度為128×128的分辨率。將DMD倒相陣列分成2個(gè)組，靠左邊的理想灰度值是620上下，右側(cè)的理想灰度值是625上下，這2個(gè)部分分別占據(jù)DMD陣列的一半，右邊的DMD倒相陣列的右側(cè)由二進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成，再用一種方法將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)U大到10比特，再把它量化到RGB的信道上進(jìn)行疊加和識(shí)別。在實(shí)現(xiàn)視頻灰度值均勻化的同時(shí)，需要考慮DMD陣列在視頻疊加時(shí)的能量分布，最好可以均勻分布在每個(gè)點(diǎn)上，并確保DMD陣列在疊加時(shí)不會(huì)發(fā)生偏移現(xiàn)象。但是當(dāng)DMD陣列在疊加過(guò)程中發(fā)生了偏差，或者由于黑體輻射能量分布不均勻時(shí)，該場(chǎng)景發(fā)生器仿真的紅外成像的均勻性是否仍然能夠滿足需要?jiǎng)t需要進(jìn)一步探討和識(shí)別。當(dāng)陣列中的每層都有DMD器件時(shí)，器件偏移對(duì)DMD陣列的影響要比其偏移小很多，如果有一層的陣列發(fā)生了偏移，則會(huì)出現(xiàn)與預(yù)期的不同結(jié)果。如果有多個(gè)相位發(fā)生了偏移，并且偏移量都很小，這就相當(dāng)于單層發(fā)生了偏移，而中間的一排像素會(huì)出現(xiàn)不該出現(xiàn)的灰度值。陣列偏移越大，越會(huì)受到更多的像素疊加，具體的視頻疊加灰度值取決于DMD單元的變形程度。對(duì)視頻疊加進(jìn)行非均勻校正的目的是讓輸出的視頻盡可能接近現(xiàn)實(shí)情況下物體的信息，通過(guò)校正存在非均勻性的情況，將陣列場(chǎng)景生成系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)集合，在理想的情況下即不存在非均勻性生成輸出的數(shù)據(jù)集合。為了讓DMD紅外生成系統(tǒng)實(shí)際輸出的數(shù)據(jù)集合或者紅外視頻通過(guò)校正更加接近理想情況下的紅外圖像信息，即映射視頻疊加成立，位移也會(huì)根據(jù)變形程度隨之變化。

1.2 交互行為層設(shè)計(jì)

根據(jù)上述需求設(shè)計(jì)的資源開(kāi)發(fā)的任務(wù)路線，結(jié)合開(kāi)發(fā)工具和平臺(tái)，使用三維建模軟件Solidworks和3DS MAX進(jìn)行場(chǎng)景模型設(shè)計(jì)。三維建模后將資源進(jìn)行整合，導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D，把Vuforia工具接入U(xiǎn)nity3D，調(diào)整配置并進(jìn)行系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的開(kāi)發(fā)，把用到的模型進(jìn)行繪制和優(yōu)化，并進(jìn)行功能測(cè)試驗(yàn)證，最后優(yōu)化開(kāi)發(fā)代碼，完成財(cái)會(huì)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

為了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR財(cái)會(huì)教學(xué)系統(tǒng)的核心功能，該系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)中采用了unity 3D AR場(chǎng)景搭建、3DS MAX建模等技術(shù)，創(chuàng)建多維度信息展示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，將空間以視頻投影的形式加以變換，突破時(shí)間和場(chǎng)地的限制，達(dá)到還原現(xiàn)場(chǎng)的效果。把系統(tǒng)所需的三維模型、文本、圖像和UI交互界面組件等資源轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的格式后，整合導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，在開(kāi)發(fā)引擎中進(jìn)行資源配置和功能開(kāi)發(fā)。財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)3DS MAX建模的過(guò)程以貨幣為例，系統(tǒng)搜集貨幣圖像將其作為素材，在CAD繪圖軟件中繪制平面圖形，將CAD軟件中的平面圖形導(dǎo)入3DS MAX中，利用3DS MAX軟件的輪廓和尺寸繪制出第一個(gè)初級(jí)的平面模型。系統(tǒng)運(yùn)用AR SDK Vuforia來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能，對(duì)二維圖形進(jìn)行處理，把二維圖形變?yōu)槿S立體模型，再用AR識(shí)別圖片，制作掃描識(shí)別的圖片。鑒于財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際場(chǎng)景需求，綜合考慮開(kāi)發(fā)成本和使用便捷性，采用圖片掃描作為AR建模的素材庫(kù)采集手段。為了彌補(bǔ)模型精細(xì)度的不足，使用貼圖讓模型變得完整，將Photoshop處理收集到的貨幣圖片中的部分細(xì)微處進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行貼圖處理之后，將貨幣圖像導(dǎo)入3DS MAX，檢查無(wú)誤后即可得到一個(gè)實(shí)體模型。而Vuforia在系統(tǒng)中不僅可以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)插件，Unity3D構(gòu)成的虛擬場(chǎng)景還可以在此基礎(chǔ)上升華至真實(shí)場(chǎng)景。AR技術(shù)是需要在有交互功能的App上完成的，因此需要camera和Vuforia sdk的支持，所以系統(tǒng)完成的基礎(chǔ)是要在development Key的自定義項(xiàng)目上創(chuàng)建Vuforia，然后復(fù)制密匙回到Unity3D，再把密匙寫(xiě)入App中。通過(guò)顯卡和識(shí)別卡就可以在視頻采集設(shè)備的支持下生成AR模型。由于Vuforia圖像使用的是自然特性檢測(cè)來(lái)進(jìn)行圖像匹配的，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)管理器圖像或圖像特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)，因此需要在程序運(yùn)行中進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，提取特征點(diǎn)和圖像，與數(shù)據(jù)中心保存的圖像檢測(cè)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。然后在Unity3D中創(chuàng)建AR相機(jī)在Vuforia建立的database，即可完成AR場(chǎng)景的搭建。

由于財(cái)會(huì)教學(xué)在線系統(tǒng)是在Unity3D引擎開(kāi)發(fā)出來(lái)的，采用C#語(yǔ)言編寫(xiě)，因此在應(yīng)用運(yùn)行之前需要對(duì)源程序進(jìn)行編譯。作為在線教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)中存在多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)終端，且多為嵌入式專(zhuān)用硬件設(shè)備，不適于聯(lián)網(wǎng)升級(jí)。當(dāng)需要更新AR素材庫(kù)、進(jìn)行軟件功能升級(jí)時(shí)，采用線下升級(jí)的技術(shù)路線，即需要在開(kāi)發(fā)環(huán)境下重新修改代碼，編譯之后打包供給用戶下載。

整個(gè)系統(tǒng)不只有文本展示、圖片展示以及視頻展示等功能，還有信息交互，人機(jī)交互是AR系統(tǒng)的核心特點(diǎn)，因此需要構(gòu)建豐富的資源庫(kù)，方便在不同課程中選用。如各種場(chǎng)景的實(shí)訓(xùn)應(yīng)用模塊、樣例圖片及視頻、講解課件、上課過(guò)程的演示和習(xí)題如何檢測(cè)等。系統(tǒng)以財(cái)會(huì)知識(shí)點(diǎn)截圖為例，該截圖可以保存在設(shè)備的相冊(cè)，方便隨時(shí)欣賞。當(dāng)模型識(shí)別成功并把細(xì)化交互內(nèi)容完成后，可以將框架中的內(nèi)容進(jìn)一步完善，例如財(cái)會(huì)學(xué)習(xí)過(guò)程中的動(dòng)畫(huà)播放、文本理論中的圖表，如果測(cè)試應(yīng)用運(yùn)行無(wú)誤，財(cái)會(huì)教學(xué)系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)即算完成。

2 基于AR技術(shù)的財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)設(shè)計(jì)

鑒于應(yīng)用場(chǎng)景不適于使用高端硬件設(shè)備，因此在硬件設(shè)備選型中將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)快速以及較高精度作為設(shè)計(jì)原則；伺服的主軸構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍大，可無(wú)級(jí)變速，便于調(diào)試和操控；控制系統(tǒng)功能最大限度完善，提高智能化處理水平。硬件設(shè)計(jì)主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、顯示裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器以及輸入、輸出設(shè)備等。硬件設(shè)計(jì)分解如圖3所示。

圖3 AR在線教學(xué)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分解

在硬件設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)功能分解，該文將功能模塊劃分為相應(yīng)的分機(jī)，并賦予對(duì)應(yīng)的功能。AR在線教學(xué)系統(tǒng)中每個(gè)場(chǎng)景存在多個(gè)虛擬物體，每個(gè)物體上有多個(gè)組件及運(yùn)行腳本，因此該文設(shè)計(jì)以HYM320F28335DSP為處理核心的專(zhuān)用電路，配備USB3.0、RS422和RS485等多路接口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)豐富外設(shè)資源的管控，滿足運(yùn)行環(huán)境的需求。專(zhuān)用電路的工作頻率設(shè)定為150 MHz，通過(guò)一片30 MHz外接晶振實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻。每個(gè)分機(jī)的設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)處理量評(píng)估、硬件資源選型、配套外圍電路、供電模塊和通信模塊。由于系統(tǒng)中存在多個(gè)離散的傳感器，因此需要在硬件設(shè)計(jì)中充分考慮硬件資源的分配和數(shù)據(jù)帶寬的冗余，保證多路數(shù)據(jù)訪問(wèn)中不出現(xiàn)中斷沖突。圖像目標(biāo)將利用ARCore和ARKit，增強(qiáng)對(duì)模型目標(biāo)的跟蹤。采用MCU+ASIC作為教學(xué)系統(tǒng)硬件支持平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，利用ASIC專(zhuān)用芯片高速處理各種傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，滿足對(duì)交換機(jī)處理性能和教學(xué)系統(tǒng)硬件試驗(yàn)的需求，使用MCU實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)系統(tǒng)的管理和與軟件層的通信等功能。該文綜合考慮教學(xué)系統(tǒng)對(duì)背板帶寬、網(wǎng)口資源及交換機(jī)的若干特性要求，選型以太網(wǎng)交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)，同時(shí)考慮了芯片供需條件和成本因素，最后選擇了成都鴻立芯公司的一款集MAC和PHY于一體、低功耗的HYM320F28335作為該教學(xué)系統(tǒng)的交換核心，選擇了HYM32F103ZGT作為MCU。根據(jù)HYM320F28335和HYM32F103ZGT的特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)模塊間的接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。HYM320F28335主頻高達(dá)150 MHz，滿足視頻流數(shù)據(jù)的處理需求；片內(nèi)集成256 K×16位Flash，34 K×16位SRAM，能夠勝任圖像傅里葉變換的運(yùn)算需求。HYM32F103ZGT的SRAM容量最高可達(dá)96 K，最多支持21個(gè)輸入通道，完全適合AR系統(tǒng)多傳感器控制的需求。

由于AR教學(xué)系統(tǒng)設(shè)定在室內(nèi)使用，因此搭建永久固定網(wǎng)絡(luò)，選用千兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為數(shù)據(jù)通信中樞。該設(shè)計(jì)中的以太網(wǎng)交換機(jī)教學(xué)系統(tǒng)可支持9個(gè)VLAN，還有Trunk匯聚鏈路實(shí)驗(yàn)等為財(cái)務(wù)教學(xué)課程提升了仿真系統(tǒng)的流暢性。

圖4財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)包括4個(gè)部分，這4個(gè)部分分別為認(rèn)知、演繹、演練與測(cè)驗(yàn)。而這幾大部分通過(guò)排列組合成功搭建了財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，為學(xué)生提升學(xué)習(xí)效率，為教師授課提供了便捷渠道，其中財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的認(rèn)知部分主要講述了財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件硬件的開(kāi)發(fā)，演繹部分主要講述如何創(chuàng)建AR展示模型，怎么用圖文并茂的方式講述財(cái)會(huì)相關(guān)知識(shí)，演練部分是通過(guò)掃描學(xué)生習(xí)題冊(cè)上的圖片并按照操作指引逐步進(jìn)行學(xué)習(xí)。測(cè)驗(yàn)部分主要通過(guò)設(shè)置測(cè)試題目來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，在教學(xué)系統(tǒng)中設(shè)定了財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)定制化的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，學(xué)生通過(guò)模擬操作，在虛擬環(huán)境中根據(jù)教師設(shè)定的考題，通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證知識(shí)點(diǎn)掌握情況。在此過(guò)程中，AR教學(xué)系統(tǒng)不但提供操作的虛擬環(huán)境，還可以記錄學(xué)生的動(dòng)作與面部表情，作為分析的參考依據(jù)，形成跨越時(shí)間和空間的知識(shí)教授系統(tǒng)，輔助教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，以便有針對(duì)性地進(jìn)行講解和加強(qiáng)訓(xùn)練。

圖4 系統(tǒng)構(gòu)成

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將財(cái)會(huì)專(zhuān)業(yè)的課堂和工作實(shí)際相結(jié)合，形成虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景，輔之以聲音、背景和感覺(jué)的綜合展現(xiàn)，達(dá)到身臨其境般的教學(xué)實(shí)訓(xùn)演練。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)考慮了具有專(zhuān)業(yè)特色的AR功能實(shí)現(xiàn)以及專(zhuān)用硬件環(huán)境的搭建。由于教學(xué)系統(tǒng)的定位存在低成本、高還原度的設(shè)計(jì)要求，因此在設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注了虛擬功能的實(shí)現(xiàn)，而忽視了仿真場(chǎng)景的畫(huà)面精細(xì)度，適當(dāng)降低了AR系統(tǒng)的應(yīng)用體驗(yàn)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，可用于展示的維度將更豐富，例如可預(yù)見(jiàn)的味覺(jué)模擬、觸覺(jué)模擬，以及學(xué)生之間在虛擬環(huán)境中的交流通道等，都可以為會(huì)計(jì)專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供全新體驗(yàn)的技術(shù)支持。今后還將在AR細(xì)節(jié)的還原度、課件的豐富性方面進(jìn)行研究，輔助高校的人才培養(yǎng)。