沉浸式虚拟现实显示系统解决方案

2017-08-01 09:50:39 gjie1997 52

       沉浸感是虚拟现实技术的一个根本特征和要求之一。沉浸式显示系统也就目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真显示手段和方式,它是一种最典型、最实用的、高级、投入型虚拟现实实现系统。系统以大幅面甚至是超大幅面的虚拟现实立体投影为显示方式,为参与者提供团体式(10-200人)多人参与,集体观看、具有高度临场感的投入型虚拟空间环境,让所要交互的虚拟三维世界高度逼真地浮现于参与者的眼前,再结合必要的虚拟外设(如数据手套、6自由度位置跟踪系统或其他交互设备),参与者可从不同的角度和方位自由的交互、操纵,实现三维虚拟世界的实时交互和实时漫游。高度逼真的三维虚拟世界的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现虚拟空间中的信息交流与现实构想。非常适合于军事模拟训练、CAD/CAM(虚拟制造、虚拟装配)、建筑设计与城市规划、虚拟生物医学工程、教学演示、工程数据可视化等等诸多领域……

根据虚拟世界中三维视觉的科学定义分类,沉浸式虚拟现实显示系统通常包括下列几种:

CAVE 式沉浸显示系统

CAVE沉浸式虚拟现实显示系统是一种基于多通道视景同步技术、三维空间整形校正算法、立体显示技术的房间式可视协同环境(图1),该系统可提供一个同房间大小的四面(或六面)立方体投影显示空间,供多人参与,所有参与者均完全沉浸在一个被三维立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中,借助相应虚拟现实交互设备(如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等),从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于投影面几能够覆盖用户的所有视野,所以CAVE系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感。这种完全沉浸式的立体显示环境,为科学家带来了空前创新的思考模式。

大屏幕三维立体显示系统

大屏幕三维立体显示系统是沉浸式虚拟现实显示系统的初级形式,是一套基于高端PC VR工作站平台的虚拟现实三维立体投影显示系统,该系统通常以一台图形计算机为实时驱动平台,两台叠加的立体版专业LCD或DLP投影机作为投影主体显示一幅高分辨率的立体投影影像,所以通常又称之为单通道立体投影系统。于传统的投影相比,该系统最大的优点是能够显示优质的高分辨率三维立体投影影像,为虚拟仿真用户提供一个有立体感的半沉浸式虚拟三维显示和交互环境,同时也可以显示非立体影像,而由于虚拟仿真应用的特性和要求,通常情况下均使用其立体模式。

CADWall / VisionWall 沉浸立体显示系统

沉浸式虚拟现实显示墙是目前非常流行的一种高度沉浸的虚拟仿真显示系统,该系统以多通道视景同步技术和数字图像边缘融合技术为支撑,将三维图形计算机生成的实时三维数字影像实时输出并以立体模式显示在一个超大幅面的平面投影幕墙上,使观看和参与者获得一种身临其境的虚拟仿真视觉感受。

柱面环幕立体投影系统

PowerWall 柱面沉浸式虚拟现实显示系统是一种沉浸式虚拟仿真显示环境,系统采用环形的投影屏幕作为仿真应用的投射载体,所以通常又称为多通道环幕立体投影显示系统。根据环形幕半径的大小,通常为120 、135、180、240、270、360度弧度不等,由于其屏幕的显示半径巨大,通常用于一些大型的虚拟仿真应用,比如:虚拟战场仿真、虚拟样机、数字城市规划、三维地理信息系统等大型场景仿真环境,近来开始向展览展示、工业设计、教育培训、会议中心等专业领域发展。

球面显示系统

球面投影显示系统也是近年来最新出现的沉浸式虚拟现实显示方式,也是采用三维投影显示的方式予以实现,其最大的特点是视野非常广阔,覆盖了观察者的所有视野,从而令使用者完全置身于飞行场景中,给人身临其境的沉浸感。

多视窗大屏幕系统

MegaWall 2+ 多视窗系统处理器能够同时显示高达八路的外部高分辨率计算机/工作站图像和八路视频信号,图像可以在一个屏幕内或多个屏幕之间的任何位置以任意大小显示,还可以按照正确的长宽比进行缩放或进行拉伸填充以突出显示某些细节部分。与其他视频/数据墙不同,MegaWall 2+ 处理器的显示方式基本上不受任何限制,多屏阵列形成了一个真正的虚拟屏幕,可在该屏幕上显示任何画面,整个系统都是实时处理,无任何丢帧,其他同类视频/数据墙远不能与之媲美。