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虚拟仿真|虚拟现实常见硬件形态(上)

作者:森科云创

一套成熟、实用的虚拟现实系统一般由软件部分(内容开发引擎,如VRPlatform),硬件部分(内容输出展示和交互控制端)和系统部分(交互内容)组成,三部分相互支持、相互制约、缺一不可。

选择合适的,与内容、应用场景匹配的硬件设备,才能让虚拟现实系统发挥最大效果!

虚拟现实常见硬件形态

虚拟现实硬件可分为显示系统(内容输出端)和交互控制系统(动作输入端)两部分。

本期小编将为大家介绍显示系统。

01 头戴式显示系统

即虚拟现实头显。显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像,使人脑海中产生立体感,从而获得一种身在虚拟环境中的感觉。

虚拟现实头显具有小巧和沉浸感强的优势,适用于第一人称视角体验的场景,如单兵训练,虚拟驾驶等。

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02 桌面式显示系统

桌面式显示系统,如普通显示器,全息台、 AR台等。桌面式显示系统占地面积较小,一般按照每人或者小组配备设备,设备间可支持协同操作。

根据设备不同,有的需要佩戴主动液晶快门眼镜或光学偏振眼镜,能在不影响交流沟通的情况下提供较高的沉浸感和直观交互,常用于学校、企业等参与人数较多的理论、技能培训场景。

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▲全息台

全息台是一款需要佩戴立体眼镜的桌面式显示系统,用户直接用交互手柄即可对眼前的全息图像进行交互。常用于全息教室教师端和学生端,为教育培训提供了一个即时交流和可持续创新的虚拟世界。

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▲AR台

AR台下屏交互,上屏显示,适用于大场景、复杂逻辑内容仿真,是一款桌面沙盘式显示系统,广泛应用于教学演练、展示营销、产业设计、军事推演等领域。

03 大屏显示系统

大屏显示系统,包括多通道投影显示、大屏液晶显示等多种类型。其中多通道投影显示较为常用。多通道投影显示根据形式不同,又分为下面两类。

A.大屏显示之拼接融合投影

按形状划分:直幕、弧幕、球幕

按拼接数量划分:单通道、双通道……

按立体沉浸划分:2D或3D,主动式或被动式

按光路划分:正投,背投

我们重点介绍几种常用的大屏显示系统。

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▲环幕(弧幕)

环幕投影系统,采用多台投影(通道)组成的环形投影屏幕,由于其屏幕半径宽大,可以带来一个较高沉浸感虚拟仿真可视环境。环幕系统具有很强的通用性和易用性,在飞行仿真模拟、虚拟驾驶、展览展示、教育培训等行业广泛应用。

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▲CADWall系统(直幕)

CADWall系统是以多通道同步技术和投影接合技术为基础,高度沉浸的大型投影墙虚拟仿真显示系统。

CADWall可将计算机集群生成的实时三维数字影像输出并显示在一个超宽幅面的平面投影幕墙上,达到与实物1:1的展示效果并且无任何几何形变。CADWall是一个理想的设计、装配实验、教学、沟通、单兵训练和展示平台,非常适合设计小组多人同时进行讨论与检验结果。

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B.大屏显示之洞穴式仿真投影CAVE

CAVE系统是硬质背投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境,配合三维跟踪器,用户可以在被投影墙包围的系统近距离接触虚拟三维物体,获得深度环绕沉浸式交互体验。

CAVE系统沉浸感强,适合场景代入要求高的应用场景,CAVE系统一般由一人操作,同时可支持10人左右的立体体验,不影响沟通交流。可用于虚拟设计与制造,虚拟装配,虚拟生物医学工程,地质、矿产、石油,航空航天、科学可视化,军事模拟、电子对抗,地形地貌、地理信息系统(GIS),建筑视景与城市规划,地震及消防演练仿真等多个领域。

根据投影方式、面数等不同,CAVE系统又分为L形屏(立幕和地幕)、双折幕、三折幕、可变形式CAVE等多种类型。

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▲L型屏

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▲可变形式CAVE

通过电机控制可进行180度高清拼墙模式、135度模拟训练模式、90度完全沉浸式模式或者其他异形显示等不同工作模式的调整,兼具高沉浸感CAVE系统的全部优点,亦满足CADWALL 系统的功能特点,用户可根据所要表现的内容来自行调整显示方式,系统控制灵活、便捷。变形式仿真系统,能集合除弧幕之外其他幕型的优点于一身,适合大场地多学科应用。

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