大型虛擬現實仿真系統解決方案

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虛擬現實（VR-Virtual Reality）,也 稱虛擬實境或靈境，是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，它利用計算機技術生成一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環境中的實體相互作用，使之產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數字化人機接口技術。

虛擬現實技術傳統的模擬技術相比，虛擬現實技術的主要特征是：操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬現實環境中，與之產生互動，進行交流。通過參與者與虛擬仿真環境的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認知能力，幫助啟發參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環境所蘊涵的各種空間信息和邏輯信息。

虛擬現實已經發展成一門涉及計算機圖形學、精密傳感機構、人機接口及實時圖像處理等領域的綜合性學科。虛擬現實技術分虛擬實景（境）技術（如虛擬游覽故宮博物館）與虛擬虛景（境）技術（如虛擬現實環境生成、虛擬設計的波音777飛機等）兩大類。虛擬現實技術的應用領域和交叉領域非常廣泛，幾乎到了無所不包、無孔不入的地步，在虛擬現實技術戰場環境，虛擬現實作戰指揮模擬，飛機、船舶、車輛虛擬現實駕駛訓練，飛機、導彈、輪船與轎車的虛擬制造（含系統的虛擬設計），虛擬現實建筑物的展示與參觀，虛擬現實手術培訓，虛擬現實游戲，虛擬現實影視藝術等等方面的應用和產業的形成都有強烈的市場需求和技術驅動。權威人士斷言，虛擬現實技術將是21世紀信息技術的代表。它的發展，不僅從根本上改變人們的工作方式和生活方式，勞和逸將真正結合起來，人們在享受環境中工作，在工作過程中得到享受；而且虛擬現實技術與美術、音樂等文化藝術的結合，將誕生人類的第九藝術。隨著計算機技術的發展，在PC機上實現虛擬現實技術已成為可能。所以，虛擬現實技術系統的運行趨勢為單機桌面和互聯網兩種主要方式，因此，它對計算機硬件技術和網絡技術的發展和應用也有很大的刺激作用。

方案特點

虛擬現實仿真系統具有沉浸性（Immersion）、交互性（interaction）和構想性（imagination），使人們能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多維化的信息環境。

業界很多虛擬現實公司只能提供三維漫游等簡單的視景開發支持，其擁有的幾何模型干涉檢查、交互操作支持等也非常簡單，而為此特殊開發的專用模塊不但價格昂貴，且源代碼有限開放難以滿足用戶個性化開發應用需求。真正的虛擬仿真應提供復雜場景圖形、聲音、交互操作、干涉檢查等多方面的支持，從而可以簡化應用系統的開發，提供應用系統的功能和性能。平臺系統表現為一個視景和聲音開發支撐平臺和多個開發支持工具（幾何對象干涉檢查工具包、通用虛擬手開發工具包、粒子生成與控制工具、不規則幾何體構造工具、流場可視化工具包）?？梢詾橛脩籼峁└黝怴R應用系統的開發。概括地說，虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。

沉浸/臨場感和實時交互性是虛擬現實的實質性特征，對時空環境的現實構想（即啟發思維，獲取信息的過程）是虛擬現實的最終目的。

方案核心

大型虛擬現實仿真系統模仿另一個真實系統的技術。虛擬仿真實際上是一種可創建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機系統。此種虛擬世界由計算機生成，可以是現實世界的再現，亦可以是構想中的世界，用戶可借助視覺、聽覺及觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互。它是以仿真的方式給用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界,并通過頭盔顯示器（HMD）、數據手套等輔助傳感設備，提供用戶一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環境中的作用與變化，產生沉浸感。如需查看更多請點擊

虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。如需查看更多請點擊

系統組成

大型虛擬現實仿真系統由多個子系統組成，各個子系統之間相互協作運行。其組成如下：

1、虛擬現實應用開發平臺

目前，虛擬現實應用開發平臺大多采用3DVIA Studio、Virtools、Unity。

3DVIA Studio Pro是一個集成內容開發平臺，它汲取了達索系統十五年來創建更加沉浸式的實時3D軟件應用程序的豐富經驗。作為一個企業級解決方案，3DVIA Studio Pro向用戶提供編寫工具和專業支持，以快速開發交互性應用程序如虛擬培訓，并在安全環境中進行部署。

Virtools完整的開發平臺，以創新的可視化模式讓用戶輕松建構互動體驗，內建超過700種的行為模塊，從初期產品原型設計、虛擬環境模擬發展到3D互動操作，輕松建構出身臨其境栩栩如生的完美體驗如需查看更多請點擊

Unity是一軟專業3D游戲引攀，其備跨平臺發布、離效能優化、高性價比，AAA級游戲畫面演染效果等特點。目前Unity應用范圍廣泛，從手機游戲到聯網的大型游戲，從嚴肅游戲到電子商務，再到虛擬現實VR均可完美呈現。如需查看更多請點擊

2、數據采集與建模設施

常見的數據采集與建模設備有3D掃描儀、Geomagic FreeForm Modeling等。

3D掃描儀的用途是創建物體幾何表面的（point cloud），這些點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點云可以創建更精確的模型（這個過程稱）。若掃描儀能夠取得表面顏色，則可進一步在重建的表面上粘貼，亦即所謂的（texture mapping）。三維掃描儀可模擬為照相機，它們的視線范圍都體現圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內。如需查看更多請點擊

“FreeForm Modeling”系統（可用于PHANTOM Desktop或PHANTOM Omni觸覺設備）向設計人員和建模人員提供了快速而節省成本的原創模型創建方法，還可以修改及規劃掃描數據，并將數據輸出至RP系統以進行原型制造或打磨。如需查看更多請點擊

3、虛擬現實人機交互設備

虛擬現實人機交互設備常用的包括動作捕捉系統、數據手套、空間位置追蹤器等。

動作捕捉系統提供新的人機交互手段，表情和動作是人類情緒、愿望的重要表達形式，運動捕捉技術完成了將表情和動作數字化的工作，提供了新的人機交互手段，比傳統的鍵盤、鼠標更直接方便，不僅可以實現 " 三維鼠標" 和 " 手勢識別 " ，還使操作者能以自然的動作和表情直接控制計算機，并為最終實現可以理解人類表情、動作的計算機系統和機器人提供了技術基礎。常用的動作捕捉系統有ART光學動作捕捉系統。

如需查看更多請點擊 這種結合手指彎曲度測試和空間定位測試的數據手套被稱為“真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。常用的數據手套有5DT數據手套、Cyberglove數據手套 、Measurand數據手套 、DGTech數據手套 、Fakespace數據手套 、X-IST數據手套、 CyberGrasp 數據手套等。

空間位置追蹤器

空間位置追蹤器或叫三維空降傳感器是一種能實時地檢測活動著的物體在六個自由度上相對于某個固定物體的數值，即在X、Y、Z坐標上的位置值，以及圍繞X、Y、Z軸的旋轉值。如需查看更多請點擊

如需查看更多請點擊 如何減少顫抖、漂移、噪音是著類傳感器的關鍵技術。常用的空間位置追蹤器有Polhemus電磁式位置追蹤器、Ascension電磁式空間位置追蹤器、NDI電磁式位置追蹤器等。

4、沉浸式立體顯示

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多通道立體展示系統分為多通道環幕立體展示系統和多通道平面立體展示系統，用戶可根據實際需求選擇，多通道立體展示系統是指采用多臺投影機組合而成的多通道大屏幕展示系統如需查看更多請點擊

2、3D立體顯示器

除多通道立體展示系統外，還可以采用3D立體顯示器，包括裸眼立體顯示器和偏振立體顯示器。如需查看更多請點擊

推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器、Miracube偏振立體顯示器。

3、頭戴式立體顯示器

頭戴式立體顯示器是虛擬現實應用中的3DVR圖形顯示與觀察設備，可單獨與主機相連以接受來自主機的3DVR圖形信號。如需查看更多請點擊

推薦產品：Virtual Realities VR2200 頭戴式顯示器、Oculus Rift 頭戴式顯示器、5DT HMD 800-40 3D 虛擬現實頭戴式顯示器。

此外還有高性能圖像生成及處理系統、中央集成應用控制系統，由于這兩套系統均為市場常見系統再次不多做介紹。

系統應用

大型虛擬仿真中心適用于與航空航天、裝備制造、教育文化、醫療、冶金、能源、多媒體技術等科研專業。