多投影面沉浸式虛擬環(huán)境及其應(yīng)用

    多投影沉浸式虛擬環(huán)境支持多用戶同時(shí)進(jìn)入虛擬環(huán)境,它具有高度的沉浸感及良好的交互性,其在娛樂(lè)、教育、培訓(xùn)、展覽、工業(yè)、設(shè)計(jì)制造、科學(xué)可視化等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用潛力.

    目前浙江大學(xué) CAD&CG 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的已在PCCAVE系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)了虛擬展覽館以及虛擬校園漫游的應(yīng)用(見(jiàn)圖3.). 通過(guò)逼真的大視野立體影像,虛擬展覽館可提供給用戶一種前所未有的臨場(chǎng)感.用戶可以以任意角度觀察展覽館內(nèi)的立體物件.通過(guò)事先設(shè)計(jì)展覽內(nèi)容模型,用戶便可參觀各類虛擬展覽.與傳統(tǒng)的基于顯示屏的虛擬博物館相比較,以多投影面沉浸式環(huán)境的虛擬展覽能夠提供一種身臨其境的體驗(yàn).虛擬校園漫游中的建筑模型采自于浙江大學(xué)正在興建中的新校區(qū),它能夠讓使用者可事先在尚未完工的虛擬新校區(qū)內(nèi)進(jìn)行漫游,體驗(yàn)完工后校園內(nèi)的景觀.實(shí)際上對(duì)于任何完工前的工程或者是景觀規(guī)劃來(lái)說(shuō),系統(tǒng)可通過(guò)虛擬立體場(chǎng)景事先讓參觀者、建筑師和設(shè)計(jì)師體驗(yàn)完成后的整體感覺(jué).

圖 3 PCCAVE 實(shí)際運(yùn)行情況: 虛擬展覽館與新校區(qū)漫游

    西南交通大學(xué)仿真中心針對(duì)鐵路應(yīng)用和城市軌道交通開(kāi)發(fā)了基于PC 集群的分布式列車(chē)仿真系統(tǒng)( 見(jiàn)圖4)[21][22]。該系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和列車(chē)動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要用來(lái)培訓(xùn)司機(jī)和優(yōu)化列車(chē)駕駛操作規(guī)范。通過(guò)圖形工作站或聯(lián)網(wǎng)PC 集群的視景系統(tǒng)生成的多通道場(chǎng)景，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)虛擬駕駛環(huán)境中列車(chē)六自由度姿態(tài)的仿真，立體聲音仿真系統(tǒng)對(duì)列車(chē)運(yùn)行中各種聲響的模擬，能給參與者提供極強(qiáng)的視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的沉浸感。

圖4 列車(chē)仿真系統(tǒng)運(yùn)行情況

    韓國(guó)理工學(xué)院為 2000 年慶州世界文化博覽會(huì)所設(shè)計(jì)的VR Theater 主要的目的是為面向大眾介紹有關(guān)慶州當(dāng)?shù)氐臍v史文化以及自然文物遺產(chǎn)的維護(hù)和保持. VR Theater 能領(lǐng)導(dǎo)著參觀者對(duì)古慶州城進(jìn)行虛擬漫游,通過(guò)逼真的立體模型以及互動(dòng)式的介紹,參觀者可近一步了解該城的歷史以及文物古績(jī)保護(hù)狀況.基于多投影的VR Theater 虛擬環(huán)境能夠容納651 用戶同時(shí)使用,其27x8 米的巨型環(huán)形屏幕由12 架投影機(jī)所驅(qū)動(dòng),以帶有六通道圖形輸出14 CPU 的SGI Onyx2工作站作為圖形與計(jì)算核心,采用被動(dòng)式立體顯示模式并能夠提供立體聲輸出和地板震動(dòng)感,用戶可通過(guò)帶有6 鍵的鍵盤(pán)參與虛擬環(huán)境的互動(dòng).在博覽會(huì)期間有將近一百萬(wàn)人次參觀了VR Theater,這顯示了該類系統(tǒng)在教育、虛擬文物展示以及古績(jī)保護(hù)方面所擁有的應(yīng)用潛力.