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虛拟仿真|虛拟現實常見硬體形态(上)

作者:森科雲創

一套成熟、實用的虛拟現實系統一般由軟體部分(内容開發引擎,如VRPlatform),硬體部分(内容輸出展示和互動控制端)和系統部分(互動内容)組成,三部分互相支援、互相制約、缺一不可。

選擇合适的,與内容、應用場景比對的硬體裝置,才能讓虛拟現實系統發揮最大效果!

虛拟現實常見硬體形态

虛拟現實硬體可分為顯示系統(内容輸出端)和互動控制系統(動作輸入端)兩部分。

本期小編将為大家介紹顯示系統。

01 頭戴式顯示系統

即虛拟現實頭顯。顯示原理是左右眼螢幕分别顯示左右眼的圖像,使人腦海中産生立體感,進而獲得一種身在虛拟環境中的感覺。

虛拟現實頭顯具有小巧和沉浸感強的優勢,适用于第一人稱視角體驗的場景,如單兵訓練,虛拟駕駛等。

虛拟仿真|虛拟現實常見硬體形态(上)

02 桌面式顯示系統

桌面式顯示系統,如普通顯示器,全息台、 AR台等。桌面式顯示系統占地面積較小,一般按照每人或者小組配備裝置,裝置間可支援協同操作。

根據裝置不同,有的需要佩戴主動液晶快門眼鏡或光學偏振眼鏡,能在不影響交流溝通的情況下提供較高的沉浸感和直覺互動,常用于學校、企業等參與人數較多的理論、技能教育訓練場景。

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▲全息台

全息台是一款需要佩戴立體眼鏡的桌面式顯示系統,使用者直接用互動搖桿即可對眼前的全息圖像進行互動。常用于全息教室教師端和學生端,為教育教育訓練提供了一個即時交流和可持續創新的虛拟世界。

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▲AR台

AR台下屏互動,上屏顯示,适用于大場景、複雜邏輯内容仿真,是一款桌面沙盤式顯示系統,廣泛應用于教學演練、展示營銷、産業設計、軍事推演等領域。

03 大屏顯示系統

大屏顯示系統,包括多通道投影顯示、大屏液晶顯示等多種類型。其中多通道投影顯示較為常用。多通道投影顯示根據形式不同,又分為下面兩類。

A.大屏顯示之拼接融合投影

按形狀劃分:直幕、弧幕、球幕

按拼接數量劃分:單通道、雙通道……

按立體沉浸劃分:2D或3D,主動式或被動式

按光路劃分:正投,背投

我們重點介紹幾種常用的大屏顯示系統。

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▲環幕(弧幕)

環幕投影系統,采用多台投影(通道)組成的環形投影螢幕,由于其螢幕半徑寬大,可以帶來一個較高沉浸感虛拟仿真可視環境。環幕系統具有很強的通用性和易用性,在飛行仿真模拟、虛拟駕駛、展覽展示、教育教育訓練等行業廣泛應用。

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▲CADWall系統(直幕)

CADWall系統是以多通道同步技術和投影接合技術為基礎,高度沉浸的大型投影牆虛拟仿真顯示系統。

CADWall可将計算機叢集生成的實時三維數字影像輸出并顯示在一個超寬幅面的平面投影幕牆上,達到與實物1:1的展示效果并且無任何幾何形變。CADWall是一個理想的設計、裝配實驗、教學、溝通、單兵訓練和展示平台,非常适合設計小組多人同時進行讨論與檢驗結果。

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B.大屏顯示之洞穴式仿真投影CAVE

CAVE系統是硬質背投影牆組成的高度沉浸的虛拟示範環境,配合三維跟蹤器,使用者可以在被投影牆包圍的系統近距離接觸虛拟三維物體,獲得深度環繞沉浸式互動體驗。

CAVE系統沉浸感強,适合場景代入要求高的應用場景,CAVE系統一般由一人操作,同時可支援10人左右的立體體驗,不影響溝通交流。可用于虛拟設計與制造,虛拟裝配,虛拟生物醫學工程,地質、礦産、石油,航空航天、科學可視化,軍事模拟、電子對抗,地形地貌、地理資訊系統(GIS),建築視景與城市規劃,地震及消防演練仿真等多個領域。

根據投影方式、面數等不同,CAVE系統又分為L形屏(立幕和地幕)、雙折幕、三折幕、可變形式CAVE等多種類型。

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▲L型屏

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▲可變形式CAVE

通過電機控制可進行180度高清拼牆模式、135度模拟訓練模式、90度完全沉浸式模式或者其他異形顯示等不同工作模式的調整,兼具高沉浸感CAVE系統的全部優點,亦滿足CADWALL 系統的功能特點,使用者可根據所要表現的内容來自行調整顯示方式,系統控制靈活、便捷。變形式仿真系統,能集合除弧幕之外其他幕型的優點于一身,适合大場地多學科應用。

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