Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пещера

Cave Automatic Virtual Environment (более известный под рекурсивным акронимом ПЕЩЕРОЙ ) является погружением виртуальной реальности среды , в которой проекторы направлены от трех до шести из стен комнаты размера куба. Название также является отсылкой к аллегории Пещеры в республике Платона , в которой философ созерцает восприятие, реальность и иллюзию.

Общие характеристики [ править ]

Первая ПЕЩЕРА была изобретена Каролиной Круз-Нейра , Дэниелом Дж. Сэндином и Томасом А. ДеФанти в Чикагской лаборатории электронной визуализации Университета Иллинойса в 1992 году. [1] ПЕЩЕРА обычно представляет собой видеотеатр, расположенный в большой комнате. Стены пещеры обычно состоят из экранов обратной проекции , однако плоскопанельные дисплеи становятся все более распространенными. Пол может быть проекционным экраном вниз, проецируемым снизу экраном или дисплеем с плоской панелью. Проекционные системы имеют очень высокое разрешение из-за просмотра с близкого расстояния, что требует очень малых размеров пикселей, чтобы сохранить иллюзию реальности. Пользователь носит 3D-очки внутри ПЕЩЕРЫ, чтобы увидеть3D-графика, созданная CAVE. Люди, использующие ПЕЩЕРУ, могут видеть объекты, кажущиеся плавающими в воздухе, и могут ходить вокруг них, получая надлежащее представление о том, как они будут выглядеть в действительности. Изначально это стало возможным благодаря электромагнитным датчикам, но теперь они были преобразованы в инфракрасные.камеры. Каркас ранних пещер CAVE должен был быть построен из немагнитных материалов, таких как дерево, чтобы минимизировать помехи для электромагнитных датчиков; изменение на инфракрасное слежение сняло это ограничение. Движения пользователя CAVE отслеживаются датчиками, обычно прикрепленными к 3D-очкам, и видео постоянно корректируется, чтобы сохранить перспективу зрителя. Компьютеры управляют как этим аспектом пещеры, так и аудио аспектом. Обычно в ПЕЩЕРЕ размещается несколько динамиков под разными углами, обеспечивая трехмерный звук, дополняющий трехмерное видео . [ необходима цитата ]

Технология [ править ]

Реалистичный визуальный дисплей создается проекторами, расположенными за пределами ПЕЩЕРЫ, и контролируется физическими движениями пользователя внутри ПЕЩЕРЫ. Система захвата движения записывает положение пользователя в реальном времени. Стереоскопические ЖК-очки с затвором передают трехмерное изображениеизображение. Компьютеры быстро генерируют пару изображений, по одному для каждого глаза пользователя, на основе данных захвата движения. Очки синхронизированы с проекторами, поэтому каждый глаз видит только правильное изображение. Поскольку проекторы расположены за пределами куба, часто используются зеркала, чтобы уменьшить необходимое расстояние от проекторов до экранов. Один или несколько компьютеров управляют проекторами. Кластеры настольных ПК популярны для запуска CAVE, потому что они дешевле и работают быстрее.

Доступны программное обеспечение и библиотеки, разработанные специально для приложений CAVE. Есть несколько методов рендеринга сцены. Сегодня используются 3 популярных графа сцены : OpenSG , OpenSceneGraph и OpenGL Performer . OpenSG и OpenSceneGraph имеют открытый исходный код; Хотя OpenGL Performer бесплатен, его исходный код не включен.

Калибровка [ править ]

Чтобы иметь возможность создать изображение, которое не будет искажено или неуместно, дисплеи и датчики должны быть откалиброваны. Процесс калибровки зависит от захвата движения.используемая технология. Для оптических или инерционно-акустических систем требуется только настроить ноль и оси, используемые системой слежения. Калибровка электромагнитных датчиков (подобных тем, которые использовались в первой пещере) более сложна. В этом случае человек надевает специальные очки, необходимые для просмотра изображения в 3D. Затем проекторы заполняют ПЕЩЕРУ множеством однодюймовых коробок, расположенных на расстоянии одного фута. Затем человек берет инструмент, называемый «ультразвуковым измерительным устройством», в центре которого находится курсор, и размещает устройство так, чтобы курсор визуально находился на одной линии с проецируемым прямоугольником. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока не будет измерено почти 400 различных блоков. Каждый раз, когда курсор помещается внутри блока, компьютерная программа записывает местоположение этого блока и отправляет его на другой компьютер.Если точки откалиброваны точно, на изображениях, проецируемых в CAVE, не должно быть искажений. Это также позволяет ПЕЩЕРЕ правильно определять, где находится пользователь, и может точно отслеживать его движения, позволяя проекторам отображать изображения в зависимости от того, где находится человек внутри ПЕЩЕРЫ.[2]

Приложения [ править ]

Концепция оригинальной CAVE была повторно применена и в настоящее время используется во множестве областей. Многие университеты владеют системами CAVE. ПЕЩЕРЫ имеют множество применений. Многие инженерные компании используют CAVE для улучшения разработки продукции. [3] [4] Прототипы деталей могут быть созданы и протестированы, интерфейсы могут быть разработаны, а заводские компоновки могут быть смоделированы, и все это до того, как тратить деньги на физические детали. Это дает инженерам лучшее представление о том, как деталь будет вести себя в продукте в целом. Пещеры также все больше и больше используются при совместном планировании в строительном секторе. [5]Исследователи могут использовать систему CAVE для более доступного и эффективного проведения своей темы исследования. Например, CAVEs применялся при исследовании учебных предметов при посадке самолета F-16. [6]

Команда EVL в UIC выпустила CAVE2 в октябре 2012 года. [7] Подобно оригинальной CAVE, это трехмерная иммерсивная среда, но основанная на ЖК-панелях, а не на проекции.

См. Также [ править ]

  • Виртуальная реальность

Ссылки [ править ]

  1. ^ Крус-Нейра, Каролина; Sandin, Daniel J .; ДеФанти, Томас А .; Кеньон, Роберт В .; Харт, Джон К. (1 июня 1992 г.). "ПЕЩЕРА: Автоматическая виртуальная среда аудиовизуального опыта". Commun. ACM . 35 (6): 64–72. DOI : 10.1145 / 129888.129892 . ISSN  0001-0782 .
  2. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2007-01-09 . Проверено 27 июня 2006 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  3. ^ Ottosson, Стиг (1970-01-01). «Виртуальная реальность в процессе разработки продукта». Журнал инженерного проектирования . 13 (2): 159–172. DOI : 10.1080 / 09544820210129823 .
  4. ^ Разработка продукта: инструменты и методы, основанные на виртуальной реальности . 2007-06-06 . Проверено 4 августа 2014 .
  5. ^ Нострад (2014-06-13). «Совместное планирование с Sweco Cave: новейшие достижения в области дизайна и управления дизайном» . Slideshare.net . Проверено 4 августа 2014 .
  6. ^ Реппергер, DW; Гилки, RH; Green, R .; Lafleur, T .; Хаас, М.В. (2003). «Влияние тактильной обратной связи и турбулентности на характеристики приземления с использованием иммерсивной автоматической виртуальной среды пещеры (CAVE)». Перцептивные и моторные навыки . 97 (3): 820–832. DOI : 10,2466 / pms.2003.97.3.820 . PMID 14738347 . 
  7. ^ EVL (2009-05-01). «CAVE2: гибридная среда виртуальной реальности и визуализации нового поколения для иммерсивного моделирования и анализа информации» . Проверено 7 августа 2014 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Каролина Крус-Нейра, Дэниел Дж. Сандин и Томас А. ДеФанти. «Виртуальная реальность на основе проекции объемного экрана: конструкция и реализация пещеры», SIGGRAPH '93: материалы 20-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам , стр. 135–142, DOI: 10.1145 / 166117.166134