VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

1、 VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc456189801 第一章、虛擬現(xiàn)實(shí)概述 PAGEREF _Toc456189801 h 3 HYPERLINK l _Toc456189802 1.1虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc456189802 h 3 HYPERLINK l _Toc456189803 1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成 PAGEREF _Toc456189803 h 3 HYPERLINK l _Toc456189804 1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域、汽車裝配檢修領(lǐng)域、營(yíng)銷實(shí)踐領(lǐng)域、3D

2、導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用 PAGEREF _Toc456189804 h 4 HYPERLINK l _Toc456189805 1.3.1建筑設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc456189805 h 4 HYPERLINK l _Toc456189806 1.3.2汽車裝配及檢修領(lǐng)域 PAGEREF _Toc456189806 h 7 HYPERLINK l _Toc456189807 1.3.3營(yíng)銷實(shí)踐領(lǐng)域 PAGEREF _Toc456189807 h 8 HYPERLINK l _Toc456189808 1.3.4 3D導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域 PAGEREF _Toc456189808 h 9 HYPE

3、RLINK l _Toc456189809 1.4建立虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的必要性 PAGEREF _Toc456189809 h 9 HYPERLINK l _Toc456189810 1.4.1教學(xué)觀念的變化 PAGEREF _Toc456189810 h 10 HYPERLINK l _Toc456189811 1.4.2教學(xué)內(nèi)容的變化 PAGEREF _Toc456189811 h 10 HYPERLINK l _Toc456189812 1.4.3教學(xué)手段的變化 PAGEREF _Toc456189812 h 11 HYPERLINK l _Toc456189813 1.5虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的

4、建設(shè)思路 PAGEREF _Toc456189813 h 13 HYPERLINK l _Toc456189814 第二章、硬件平臺(tái) PAGEREF _Toc456189814 h 14 HYPERLINK l _Toc456189815 2.1系統(tǒng)連接圖 PAGEREF _Toc456189815 h 14 HYPERLINK l _Toc456189816 2.2硬件平臺(tái)組成 PAGEREF _Toc456189816 h 14 HYPERLINK l _Toc456189817 2.3標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc456189817 h 15 HYPERLINK l _Toc4

5、56189818 2.3.1 產(chǎn)品介紹 PAGEREF _Toc456189818 h 15 HYPERLINK l _Toc456189819 2.3.2 產(chǎn)品功能 PAGEREF _Toc456189819 h 15 HYPERLINK l _Toc456189820 2.3.3 產(chǎn)品效果圖 PAGEREF _Toc456189820 h 16 HYPERLINK l _Toc456189821 2.3.4 三維微間距沉浸式顯示系統(tǒng) PAGEREF _Toc456189821 h 17 HYPERLINK l _Toc456189822 1、三維微間距沉浸式顯示系統(tǒng) PAGEREF _To

6、c456189822 h 17 HYPERLINK l _Toc456189823 1）系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc456189823 h 17 HYPERLINK l _Toc456189824 2）特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) PAGEREF _Toc456189824 h 18 HYPERLINK l _Toc456189825 2.4 光學(xué)追蹤及動(dòng)捕系統(tǒng) PAGEREF _Toc456189825 h 23 HYPERLINK l _Toc456189826 第三章、虛擬現(xiàn)實(shí)可視化平臺(tái)DVS3D PAGEREF _Toc456189826 h 26 HYPERLINK l _Toc45618982

7、7 3.1 產(chǎn)品概述 PAGEREF _Toc456189827 h 26 HYPERLINK l _Toc456189828 3.2 功能特點(diǎn) PAGEREF _Toc456189828 h 26 HYPERLINK l _Toc456189829 第四章、相關(guān)案例介紹 PAGEREF _Toc456189829 h 31 HYPERLINK l _Toc456189830 4.1北京建筑工程學(xué)院城市建筑與環(huán)藝創(chuàng)意設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)室 PAGEREF _Toc456189830 h 31 HYPERLINK l _Toc456189831 4.2建設(shè)汽車虛擬裝配及虛擬培訓(xùn) PAGEREF _Toc

8、456189831 h 32 HYPERLINK l _Toc456189832 4.3建設(shè)3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室 PAGEREF _Toc456189832 h 33 HYPERLINK l _Toc456189833 第五章 設(shè)備清單 PAGEREF _Toc456189833 h 34第一章、虛擬現(xiàn)實(shí)概述1.1虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)，也稱為靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界(Virtual World)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以形成一種“人能沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互作用的多維信息空間”。VR技術(shù)利用計(jì)算機(jī)生成的交互式三維環(huán)境，不僅使參與者能夠感到景物或

9、模型十分逼真地存在，而且能對(duì)參與者的運(yùn)動(dòng)和操作做出實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，在軍事、能源、醫(yī)學(xué)、建筑、工業(yè)、藝術(shù)等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)是高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用過(guò)程中的結(jié)晶和反映，它具有以下主要特征：（1）依托學(xué)科的高度綜合化；（2）人的臨場(chǎng)化；（3）系統(tǒng)或環(huán)境的大規(guī)模集成化；（4）數(shù)據(jù)表示的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大容量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩c數(shù)據(jù)處理的分布式和并行化。1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的載體，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有縝密的組成和較高的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，歸結(jié)來(lái)說(shuō)，可將其分為兩大部分：以數(shù)字軟件為基礎(chǔ)的虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)，及以硬件為

10、基礎(chǔ)的人機(jī)交互系統(tǒng)。1)虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主體部分，它依托于數(shù)碼工作站式的計(jì)算機(jī)硬件，主要涵蓋虛擬現(xiàn)實(shí)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)及三維數(shù)字模型生成軟件等，能夠根據(jù)產(chǎn)品功能或者展示要求產(chǎn)生所需的、具有6個(gè)自由度的場(chǎng)景和設(shè)計(jì)實(shí)例，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)瀏覽器可全方位觀看其造型、材質(zhì)、色彩及結(jié)構(gòu)等。虛擬環(huán)境模型的建立既可以通過(guò)三維軟件進(jìn)行數(shù)字建模，還可以通過(guò)逆向工程(RET)進(jìn)行環(huán)境的反求。2)人機(jī)交互技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的顯著特征，集中體現(xiàn)在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)三大方面。人機(jī)交互系統(tǒng)使得數(shù)據(jù)不再是單方向強(qiáng)制性地傳遞給用戶，用戶可以借助外延設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境的雙向信息交流，并將用戶的口令或者所做修改以實(shí)時(shí)的方式顯示出

11、來(lái)。虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、音響及多維跟蹤器等設(shè)備，使處于虛擬環(huán)境之中的使用者產(chǎn)生立體式“沉浸感”，使用戶的動(dòng)作和操作更加真實(shí)與自然，體現(xiàn)出人機(jī)交互系統(tǒng)的多通道屬性。1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域、汽車裝配檢修領(lǐng)域、營(yíng)銷實(shí)踐領(lǐng)域、3D導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用1.3.1建筑設(shè)計(jì)a)工程結(jié)構(gòu)分析工程結(jié)構(gòu)在破壞特征和極限承載力是設(shè)計(jì)過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的。當(dāng)結(jié)構(gòu)形式特殊，荷載及材料特性復(fù)雜時(shí)，我們可以通過(guò)模擬試驗(yàn)來(lái)測(cè)定其受力性能，如建筑物及構(gòu)筑物在地震作用下的倒塌分析，橋梁受到汽車高速碰撞的檢驗(yàn)試驗(yàn)等只有采用仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，分析才能大量進(jìn)行。如果采用計(jì)算機(jī)模擬仿真試驗(yàn)，則可觀察其

12、破壞的全過(guò)程，便于破壞機(jī)理的研究，并利用虛擬現(xiàn)實(shí)VR的交互性能，實(shí)時(shí)修改各種數(shù)據(jù)，以便對(duì)各種方案及結(jié)果進(jìn)行比較。這樣就使設(shè)計(jì)思維更加形象化，概念更易于理解，教學(xué)從而更加容易。b)巖土工程巖土工程處于地下，往往難于直接觀察，而仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可把內(nèi)部過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)，有很大實(shí)用價(jià)值。例如，地下工程開(kāi)挖經(jīng)常會(huì)塌方冒項(xiàng)。根據(jù)地質(zhì)勘察，我們可以知道斷層、裂隙和節(jié)理的走向密度，通過(guò)小型試驗(yàn)，可以確定巖體本身的力學(xué)性能及巖體夾層界面的力學(xué)特性、強(qiáng)度條件，并存入計(jì)算機(jī)中。 分析地下工程的圍巖結(jié)構(gòu)，邊坡穩(wěn)定等問(wèn)題時(shí)，可以把節(jié)理斷層劃分為許多離散單元。這一過(guò)程可以在顯示器和大型屏幕上顯示出來(lái)，最終可以看到塌方的

13、區(qū)域及范圍，這就為支護(hù)設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)。c)防災(zāi)工程長(zhǎng)期以來(lái)，人類一直與洪水、火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害進(jìn)行著堅(jiān)持不懈的斗爭(zhēng)。由于自然災(zāi)害的原型重復(fù)實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，因而仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用就更有意義。 例如洪水泛濫淹沒(méi)區(qū)的洪水發(fā)展過(guò)程演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)預(yù)先存儲(chǔ)了泛濫區(qū)的地形地貌和地物，有數(shù)據(jù)可確定等高線，只要輸入洪水標(biāo)準(zhǔn)(如百年一遇的洪水)及預(yù)定河堤決口位置，計(jì)算機(jī)就可根據(jù)水量、流速區(qū)域面積及高程數(shù)據(jù)算出不同時(shí)刻的淹沒(méi)地區(qū)，并在顯示器和大型屏幕上顯示出來(lái)。人們從屏幕上可以看到水勢(shì)從低處向高處逐漸淹沒(méi)的過(guò)程，這樣對(duì)防洪規(guī)劃以及遭遇洪水時(shí)指導(dǎo)人員疏散是很有作用的。又如在火災(zāi)方面，對(duì)森林

14、火災(zāi)的蔓延，建筑物中火災(zāi)的傳播均已開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的模擬仿真系統(tǒng)，這對(duì)消防工程起到了很好的指導(dǎo)作用。d)在模擬施工過(guò)程中的應(yīng)用建筑施工是復(fù)雜的大型的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它通常包括立模、架設(shè)鋼筋、澆注、振搗、拆模、養(yǎng)護(hù)等多道工序，而這些工序中涉及的因素繁多，其間關(guān)系復(fù)雜，直接影響著混凝土澆筑的進(jìn)程。模擬施工過(guò)程是為了通過(guò)仿真手段，去發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工中存在的問(wèn)題或可能出現(xiàn)的問(wèn)題，這就需要對(duì)實(shí)際施工進(jìn)行仿真。例如，大型水利樞紐混凝土在運(yùn)輸澆筑系統(tǒng)的模擬仿真模型，是由運(yùn)輸子系統(tǒng)和澆注子系統(tǒng)構(gòu)成的，模型是按進(jìn)程交互的仿真策略建立的，按這種條件建立的模型能與仿真程序間保持緊密的對(duì)應(yīng)關(guān)系，程序所要模仿的行為比較 直觀、清晰。程

15、序流程直接與模型結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。1.3.2汽車裝配及檢修領(lǐng)域a) 一個(gè)良好逼真的教學(xué)情景是整個(gè)教學(xué)取得成功的前提。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)力通過(guò)真實(shí)細(xì)致的汽車模型，立體仿真的動(dòng)畫將原本復(fù)雜，枯燥無(wú)味的內(nèi)容生動(dòng)再現(xiàn)，系統(tǒng)還可以模擬一個(gè)汽車維修實(shí)訓(xùn)中心，學(xué)員通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)可以認(rèn)知汽車各個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，系統(tǒng)詳細(xì)的演示了汽車車門及后備箱開(kāi)啟，汽車底盤的維修，車輪的更換等操作步驟。同時(shí)系統(tǒng)還結(jié)合人機(jī)交互操作，運(yùn)用“虛擬手”與車身零部件進(jìn)行互動(dòng)操作，演示如何通過(guò)旋轉(zhuǎn)，拆離，組裝等方式進(jìn)行汽車輪胎零部件的拆裝，同時(shí)系統(tǒng)還提供了拆裝的指導(dǎo)順序，以免學(xué)員進(jìn)行誤操作，達(dá)到事半功倍的效果。b) 虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)可

16、以幫助公司培養(yǎng)汽車維修技能型 人才，解決他們實(shí)際工作中遇到的棘手問(wèn)題，虛擬裝配則有效改善了產(chǎn)品的裝配工藝。改進(jìn)了產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。對(duì)于縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制周期，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本有站重要的意義。1.3.3營(yíng)銷實(shí)踐領(lǐng)域當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教學(xué)教育中是一個(gè)質(zhì)的飛躍。它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。當(dāng)前許多高校都在積極研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用，并相繼建起了虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的研究室，將科研成果迅速轉(zhuǎn)化實(shí)用技術(shù)，優(yōu)勢(shì)：（1）節(jié)省成本通常我們由于設(shè)備、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制許多實(shí)驗(yàn)都無(wú)法進(jìn)行。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，學(xué)生足

17、不出戶便可以做各種實(shí)訓(xùn)，在保證教學(xué)效果的前提下，極大的節(jié)省了成本。（2）虛擬的商場(chǎng)實(shí)訓(xùn)室，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以徹底打破時(shí)間與空間的限制。如北上廣深的大城市里的各種營(yíng)銷環(huán)境，而虛擬技術(shù)在一堂課內(nèi)就可以輕松實(shí)現(xiàn)。1.3.4 3D導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域 1、虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育培訓(xùn)中最早的具體應(yīng)用，有三個(gè)應(yīng)用層面：1、運(yùn)用三維可視化虛擬校園虛擬校園環(huán)境供游客瀏覽基于教學(xué)、教務(wù)、校園生活。2、以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育基礎(chǔ)平臺(tái)場(chǎng)所，通過(guò)交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站，對(duì)各個(gè)終端提供持續(xù)教育。3、還可為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。 2、虛擬仿真景，3D導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)室可

18、以將旅游教學(xué)與實(shí)訓(xùn)的專業(yè)層次更加深入，使得兩者有機(jī)銜接，緊密配合，顯著提高教學(xué)質(zhì)量。1是能滿足模擬導(dǎo)游教學(xué)過(guò)程。2是能滿足教師教學(xué)需求的功。1.4建立虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的必要性在高等院校，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣泛的作用和影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走向應(yīng)用的核心技術(shù)是交互技術(shù)，親身經(jīng)歷、親自感受比空洞抽象的說(shuō)教更具有說(shuō)服力。主動(dòng)地去交互與被動(dòng)的觀看有質(zhì)的差別。正如教育界專家所指出的：嶄新的技術(shù)，會(huì)帶來(lái)嶄新的教育思維，解決我們以前無(wú)法解決的問(wèn)題，將給我們的教育帶來(lái)一系列的重大變革，尤其在科技研究、虛擬仿真校園、虛擬教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)、教育娛樂(lè)等方面的應(yīng)用更為廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍。它營(yíng)造了

19、“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。1.4.1教學(xué)觀念的變化傳統(tǒng)的教學(xué)觀念主要是“傳道、授業(yè)、解惑”，教學(xué)觀念決定了教學(xué)組織形式和教學(xué)方法。教學(xué)組織形式通常是以班授課為主，授課則主要采用課堂講授法， 教師是教學(xué)的中心，由教師決定教學(xué)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法及教學(xué)進(jìn)度，這種教學(xué)方法是以教為主，學(xué)生始終處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中?，F(xiàn)代化的教學(xué)方法要求改變傳統(tǒng)的課堂講授式為啟發(fā)引導(dǎo)式，追求教與學(xué)的合作化，以講授引導(dǎo)思維，以教導(dǎo)激發(fā)感情，并賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)有利于創(chuàng)造這樣的環(huán)境，以教師為中心的授課形式將會(huì)被改變

20、，以學(xué)生為中心的個(gè)別化教學(xué)、合作化教學(xué)和環(huán)境中自我探究得以真正實(shí)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)正是在現(xiàn)代教育思想指導(dǎo)下，使用新技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法的嘗試。引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到教學(xué)，從多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組織形式看，虛擬現(xiàn)實(shí)是非線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，逼真的虛擬環(huán)境可提供良好的人機(jī)交互功能，在這個(gè)基礎(chǔ)上教學(xué)內(nèi)容的組織安排將特別強(qiáng)調(diào)由學(xué)生主動(dòng)參與來(lái)構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，變學(xué)生的“被動(dòng)聽(tīng)講”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”，由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。在這種情況下，教材的意義也將由傳統(tǒng)的“教材控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)習(xí)者控制”，教學(xué)內(nèi)容外在形式的生動(dòng)化與內(nèi)在結(jié)構(gòu)的科學(xué)化將更緊密的結(jié)合起來(lái)，這種環(huán)境將極大地促進(jìn)教學(xué)觀念發(fā)生變化。1.4.2教學(xué)內(nèi)容的變化教學(xué)內(nèi)容是教

21、學(xué)過(guò)程中傳遞的教學(xué)信息，是學(xué)生獲取知識(shí)、掌握技術(shù)、發(fā)展能力的主要源泉。多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入使教學(xué)內(nèi)容無(wú)論是外在形式還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了很大的變化。一是教學(xué)內(nèi)容外在形式的變化。學(xué)生的技術(shù)水平和動(dòng)手能力是在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中培養(yǎng)出來(lái)的，在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容主要是學(xué)科性的理論驗(yàn)證和學(xué)會(huì)使用設(shè)備、儀器, 并從中歸納、總結(jié)出規(guī)律。這些年來(lái)，隨著教育技術(shù)的發(fā)展， 從原來(lái)只是用錄音、錄像來(lái)輔助文字教材進(jìn)行教學(xué)的方式發(fā)展為使用具有人機(jī)交互的多媒體技術(shù)。多媒體的信息類型有靜態(tài)的、運(yùn)動(dòng)的、超級(jí)鏈接的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息，媒體信息形式通過(guò)計(jì)算機(jī)的集成處理，提供了超文本、圖形、圖像、圖表、音頻、視頻和動(dòng)畫。多媒體信

22、息表現(xiàn)形式多樣，對(duì)于抽象的、概括的概念、原理，除了用文字和語(yǔ)音協(xié)同描述外，還可以用三維實(shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)過(guò)程，對(duì)于不可視的變化、無(wú)法觸摸的物體或有危險(xiǎn)的場(chǎng)所，甚至自然界或現(xiàn)實(shí)生活中不可能存在的事件，也可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)去展現(xiàn)。多媒體技術(shù)存貯信息量大，教學(xué)內(nèi)容可以用最有效的方式來(lái)表現(xiàn)，而且同一教學(xué)內(nèi)容還可以用多種信息形式來(lái)表現(xiàn)，這就有利于克服單一媒體表現(xiàn)及難以協(xié)同表現(xiàn)的弊端。虛擬現(xiàn)實(shí)所提供的人機(jī)交互的特點(diǎn)尤其適用于個(gè)性化教育，因人施教、因材施教，培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型人才。二是教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用將帶來(lái)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的變化。教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)就是學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，知識(shí)結(jié)構(gòu)是學(xué)科知識(shí)間的

23、邏輯關(guān)系，是學(xué)科內(nèi)含智力因素的信息源。傳統(tǒng)的教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料都是以線性結(jié)構(gòu)來(lái)組織學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的，知識(shí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及順序都是以教為主，教學(xué)順序性很強(qiáng)，學(xué)生只能在教師的講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關(guān)系。這種形式的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)教師的依賴性很大，教材也只是一種教授材料，學(xué)生利用它學(xué)習(xí)的自由度不大，靈活性不強(qiáng)，難以促使學(xué)生從己建立的知識(shí)結(jié)構(gòu)向新知識(shí)結(jié)構(gòu)遷移。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，多種媒體的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化超鏈接，就可以接近人類認(rèn)知特點(diǎn)的方式去組織和展示教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀的信息組織方式是一種非線性結(jié)構(gòu)，鏈?zhǔn)侵R(shí)之間的層級(jí)邏輯關(guān)系。虛擬現(xiàn)實(shí)與普通多媒體是多媒體信息處理的高度集成，把信息的組織形

24、式與信息內(nèi)容呈現(xiàn)的多樣性、復(fù)雜性結(jié)合起來(lái)，為學(xué)生提供了一種動(dòng)態(tài)、開(kāi)放的結(jié)構(gòu)化認(rèn)知形式，既包括了學(xué)科的基本內(nèi)容，又包括了學(xué)科內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，既注重知識(shí)的形成過(guò)程，又注重知識(shí)的結(jié)構(gòu)，憑藉視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)信息的協(xié)調(diào)作用使教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一與靈活性得到了完善的結(jié)合。虛擬現(xiàn)實(shí)的這種非線性結(jié)構(gòu)利于學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)散思維，聯(lián)想原有的知識(shí)，獲得新知識(shí)。1.4.3教學(xué)手段的變化多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程后，可以促使教學(xué)手段向科學(xué)化、高效益方向發(fā)展，其變化體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)。虛擬現(xiàn)實(shí)有助于啟發(fā)式教學(xué)的開(kāi)展，與傳統(tǒng)的幻燈、投映膠片和課件相比都有很大的進(jìn)步，尤其在演示教學(xué)內(nèi)容方面能提供直觀的、形象

25、的多重感官刺激的視聽(tīng)覺(jué)材料，以一種直接的信息傳遞方式，通過(guò)親臨其境的、自主控制的人機(jī)交互，由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)獲取“外界”的反應(yīng)，提供生動(dòng)活潑的直觀形象思維材料、展現(xiàn)學(xué)生不能直接觀察到的事物等，形成知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生則從思維、情感和行為三個(gè)方面參與教學(xué)活動(dòng)，這也是形成啟發(fā)式教育的基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)對(duì)教師引導(dǎo)學(xué)生討論交流帶來(lái)方便，更有利于訓(xùn)練學(xué)生的分析總結(jié)能力，產(chǎn)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的新生長(zhǎng)點(diǎn)，構(gòu)建多學(xué)科交叉的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，有利于學(xué)生知識(shí)的獲取和增長(zhǎng)，培養(yǎng)有創(chuàng)新意識(shí)的綜合型人才。二是發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。發(fā)現(xiàn)式教學(xué)是以解決問(wèn)題為中心的教學(xué)形式，虛擬現(xiàn)實(shí)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以讓學(xué)生進(jìn)入問(wèn)題存在的環(huán)境，有針對(duì)性地建構(gòu)虛擬情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)

26、行探究，它以一種接近人類認(rèn)知特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含不同媒體信息的知識(shí)點(diǎn)，各知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯鏈接關(guān)系構(gòu)成了教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)， 提供了發(fā)現(xiàn)式的學(xué)習(xí)思維軌跡。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)不但提供良好的人機(jī)交互，還允許學(xué)生出錯(cuò)時(shí)，自行了解錯(cuò)誤的根由及后果，發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的方法，進(jìn)而通過(guò)分析、綜合、比較、歸納、推理等高級(jí)思維技能圍繞假設(shè)進(jìn)行論證，接近或掌握真理，形成發(fā)現(xiàn)式的學(xué)習(xí)風(fēng)格和策略，培養(yǎng)高層次的思維技能，這也是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容之一。三是協(xié)同工作式教學(xué)。以往的教學(xué)手段交流只能限于師生之間，學(xué)生與學(xué)生之間缺乏協(xié)作，而虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)不受空間位置和相互距離的限制，可讓遠(yuǎn)距離的師生或位置分散的學(xué)生“共處于”一個(gè)

27、虛擬空間中，通過(guò)共同參與，且必須具備協(xié)同操作能力才能完成某些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或訓(xùn)練。這種教學(xué)手段與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中師生之間的交流僅局限于固定時(shí)間、固定空間的結(jié)構(gòu)中有很大的差別，不但師生之間可有效交流，而且學(xué)生之間能實(shí)現(xiàn)協(xié)作，培養(yǎng)協(xié)同工作的意識(shí)，使學(xué)生具備適應(yīng)大系統(tǒng)工作的能力。四是情境式教學(xué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有動(dòng)畫虛擬現(xiàn)實(shí)的能力，能夠把教學(xué)中的抽象概念原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程等形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來(lái)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生獲得示范性的知識(shí),把握概念原理的實(shí)質(zhì)。1.5虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的建設(shè)思路第一階段，建立虛擬現(xiàn)實(shí)硬件環(huán)境與多通道立體顯示軟件平臺(tái)，其中硬件環(huán)境包含主動(dòng)立體投影顯示系統(tǒng)、動(dòng)作捕捉交互操作系統(tǒng)、

28、專業(yè)圖形工作站、其它輔助設(shè)備，后續(xù)可根據(jù)需求對(duì)環(huán)境進(jìn)行升級(jí)； 第二階段，利用目前成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件，針對(duì)西安建筑科技大學(xué)管理學(xué)院的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)實(shí)用課件，并與虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境連接，內(nèi)容直接服務(wù)于教學(xué)建設(shè)；第三階段，科研平臺(tái)建設(shè)，利用前兩階段的環(huán)境，根據(jù)科研需要實(shí)施科學(xué)研究。整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室滿足包括教學(xué)、培訓(xùn)、科研三方面的需求。硬件、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的投入既考慮當(dāng)前的教學(xué)、培訓(xùn)和科研的需求，也考慮到可擴(kuò)展性，為后續(xù)的發(fā)展留足夠的空間。后期甚至作為全系乃至整個(gè)學(xué)院的平臺(tái)，成為服務(wù)于全系，全院，乃至全校的虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)科研的開(kāi)放硬件和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。第二章、硬件平臺(tái)2.1系統(tǒng)連接圖2.2硬件平臺(tái)組成實(shí)驗(yàn)

29、室VR系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要由以下幾部分組成：沉浸式立體顯示系統(tǒng)：作為整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)的顯示部分，顯示系統(tǒng)效果的好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)的影響非常大。系統(tǒng)一般由微間距顯示屏機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。其核心是根據(jù)使用要求和現(xiàn)場(chǎng)情況（環(huán)境光情況、場(chǎng)地情況、觀眾等），選擇適當(dāng)結(jié)構(gòu)形式以形成最佳的視場(chǎng)。由于顯示屏面積較大，圖像均勻性及一致性要求突出。圖形集群處理系統(tǒng)：由于虛擬系統(tǒng)所采用的軟件占用較大空間資源，因此對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求隨之提高，當(dāng)前虛擬系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)硬件以高性能圖形工作站為主流，具體配置因所采用的建模和分析軟件不同而不同。交互系統(tǒng)：虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)中的人機(jī)交互設(shè)備包括數(shù)據(jù)手套、動(dòng)作捕捉系統(tǒng)、三維鼠標(biāo)等，可以使設(shè)

30、計(jì)者和觀察者實(shí)時(shí)地對(duì)多通道顯示屏幕上的內(nèi)容進(jìn)行綜合操控，實(shí)現(xiàn)用戶與三維模型的交互瀏覽和相關(guān)分析。2.3標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)2.3.1 產(chǎn)品介紹獨(dú)有的角落式設(shè)計(jì)，讓您真正實(shí)現(xiàn)虛擬“探索”的奧秘。產(chǎn)品由三面相互具有公共鄰邊的光路系統(tǒng)構(gòu)建而成，采用LED呈現(xiàn)方式，三通道畫面系統(tǒng)分離控制，非常適用于方案評(píng)估對(duì)比，給您呈現(xiàn)出一個(gè)綜合視角。應(yīng)用方向：適用于多角度產(chǎn)品審視，產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造分析等應(yīng)用，三通道光路系統(tǒng)能夠較充分的表達(dá)多維度空間的包圍沉浸感，在建筑，高端制造，科研教育，能源，國(guó)防軍工，生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。2.3.2 產(chǎn)品功能由機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)，包括微間距顯示屏固定安裝結(jié)構(gòu)、反射系統(tǒng)安裝機(jī)械結(jié)構(gòu)、

31、追蹤系統(tǒng)支撐安裝結(jié)構(gòu)，采用全封閉一體化鋁合金結(jié)構(gòu)，經(jīng)久耐用，具有抗震性，耐腐蝕，可現(xiàn)場(chǎng)快速安裝拆卸，便于后期實(shí)驗(yàn)室搬遷。產(chǎn)品采用三通道立體畫面展示，使體驗(yàn)者仿佛置身于真實(shí)世界。數(shù)字色彩管理、自動(dòng)顯示系統(tǒng)校準(zhǔn)、電動(dòng)光學(xué)融合多項(xiàng)專利技術(shù)的采用，嚴(yán)格保障的高端可視化應(yīng)用的需求。提供精確幀顯示效果，滿足高速模擬環(huán)境的苛刻需求。2.3.3 產(chǎn)品效果圖2.3.4 三維微間距沉浸式顯示系統(tǒng)1、三維微間距沉浸式顯示系統(tǒng)1）系統(tǒng)概述顯示子系統(tǒng)是一套硬件外設(shè)和配套軟件組成，是一個(gè)大型的可支持多用戶的沉浸式產(chǎn)品，能為用戶提供大范圍視野的高分辨率及高質(zhì)量的立體影像。顯示子系統(tǒng)在各種交互設(shè)備的支持下?lián)碛袠O佳的交互性并能

32、提供給用戶一種前所未有的沉浸感，方便用戶深入到產(chǎn)品內(nèi)部了解產(chǎn)品特性，讓虛擬環(huán)境完全媲美真實(shí)世界。整體采用特別研發(fā)的一鍵式電控式機(jī)械結(jié)構(gòu)，無(wú)需費(fèi)力即可完成系統(tǒng)變形，讓包容沉浸瞬間轉(zhuǎn)變成為震撼的超大畫面，體驗(yàn)?zāi)g(shù)般虛擬現(xiàn)實(shí)的魅力。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)研發(fā)和交付項(xiàng)目的積累，目前掌心在顯示子系統(tǒng)部分，提供基于小間距屏的方案：顯示子系統(tǒng)由微間距屏（間距2.5mm）、高清視頻處理器、發(fā)送卡及主控系統(tǒng)等模塊組成，系統(tǒng)依據(jù)微間距屏幕顯示系統(tǒng)各設(shè)備功能特點(diǎn)及兼容穩(wěn)定性，遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，突出先進(jìn)性、適用性和經(jīng)濟(jì)性而進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)高分辨率全屏顯示、信號(hào)畫面任意漫游、縮放顯示、信號(hào)畫面疊加、圖像剪

33、裁/字符疊加及主動(dòng)立體圖像還原顯示的要求。2）特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)無(wú)拼縫、完美顯示徹底消除視覺(jué)拼縫，盡享超大、完整的顯示畫面；采用頂級(jí)面板墨色處理技術(shù)，甄選優(yōu)質(zhì)純黑LED發(fā)光管，使屏體達(dá)到低反光、高對(duì)比、高均勻性，畫面層次分明、281億色彩給人美妙絕倫的視覺(jué)體驗(yàn)；室內(nèi)顯示尤其是廣電演播廳強(qiáng)光的環(huán)境下，要求背景顯示屏的燈光反射越小越好，以減輕攝制畫面中惱人的光斑，在這方面，G-MD屏具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)場(chǎng)逐點(diǎn)校正，亮度色度均勻一致 DLP、LCD長(zhǎng)時(shí)間使用后，發(fā)光源衰減將導(dǎo)致各顯示單元間亮度、色度不均勻；LED屏采用先進(jìn)的逐點(diǎn)校正技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每一塊LED小間距屏的現(xiàn)場(chǎng)校正；可對(duì)出廠前及多年后的LED屏進(jìn)行校

34、正，確保整屏亮度、色度均勻一致，低灰處不偏紅，徹底消除亮暗線。NTSC廣播級(jí)色域，色溫智能可調(diào)采用RGB三基色成像技術(shù)，色域超廣，色彩更豐富，達(dá)到廣播級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)過(guò)單點(diǎn)亮度、色度校正后，可使屏幕的亮度、色度保持高度一致性，無(wú)需二次補(bǔ)償，色彩高保真；色溫可調(diào)范圍大，滿足各種顯示應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ι珳氐男枨?，尤其是演播室及綜藝節(jié)目等場(chǎng)所。換幀速度快，納秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間 采用納秒級(jí)顯示技術(shù)，將微間距屏換幀時(shí)間縮至極短，消除液晶和投影在處理快速動(dòng)態(tài)畫面時(shí)出現(xiàn)的拖尾、重影疊加現(xiàn)象，確保觀眾收看到連貫、清晰的圖像，在視頻監(jiān)控及廣電顯示領(lǐng)域具有極大優(yōu)勢(shì)。超寬視角，任意角度完美顯示 獨(dú)創(chuàng)寬視角技術(shù)，上下左右視域160170

35、，觀看無(wú)死角、無(wú)偏色，圖像始終完美無(wú)縫，顯示覆蓋面積更大。智能化亮度調(diào)節(jié)，自動(dòng)適配環(huán)境微間距屏獨(dú)有的智能亮度調(diào)節(jié)技術(shù)，亮度可調(diào)范圍達(dá)100-800cd/m2，可根據(jù)周圍明暗變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，確保在室內(nèi)各種亮度環(huán)境下，畫面仍然保持舒適柔和，長(zhǎng)時(shí)間觀看不疲勞。獨(dú)有的智能亮度調(diào)節(jié)技術(shù)，亮度可調(diào)范圍大。微間距屏滿足724小時(shí)觀看不刺眼極速刷新，明顯提升視覺(jué)舒適度數(shù)字自主研發(fā)高端播控系統(tǒng)，支持超高刷新率輸出，驅(qū)動(dòng)解碼急速響應(yīng)，擺脫圖像殘影，使畫面播放細(xì)膩流暢，觀看更舒適；攝取畫面穩(wěn)定無(wú)波紋不閃爍，應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)顯示畫面，圖像邊緣清晰，有良好的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)力，將圖像信息準(zhǔn)確真實(shí)地還原。微間距屏(高刷新)傳統(tǒng)屏(低

36、刷新)單元高精度控制技術(shù)獨(dú)創(chuàng)V-Smooth技術(shù)：行業(yè)第一家自有模具加工設(shè)備和生產(chǎn)車間的公司，確保每個(gè)顯示單元箱均采用高標(biāo)準(zhǔn)模具級(jí)加工處理，從而使拼接誤差近乎為零，實(shí)現(xiàn)屏體平整無(wú)凹凸，消除畫面亮暗線。運(yùn)行“零”噪音1.先進(jìn)的V-Structure設(shè)計(jì)理念： 主體結(jié)構(gòu)采用高性能導(dǎo)熱鋁材，內(nèi)部電路優(yōu)化布局，箱體內(nèi)部采用大面積散熱設(shè)計(jì)，可快速帶走箱體內(nèi)部熱量，使整屏溫升低，運(yùn)行更穩(wěn)定。箱體內(nèi)部熱量排散示意圖雙路信號(hào)熱備份采用雙路信號(hào)熱備份輸入方式，各單元顯示控制模塊會(huì)自動(dòng)檢測(cè)兩路輸入信號(hào)的完整性，故障自動(dòng)切換，確保畫面穩(wěn)定可靠；微間距屏高端控制系統(tǒng)支持加密輸出，避免信號(hào)惡意切斷及輸入，確保顯示的安全

37、性。拼接成本低黃金顯示比例，獨(dú)創(chuàng)單元箱體8:9寬高比設(shè)計(jì)，體積小巧，輕松實(shí)現(xiàn)4:3或16:9大屏顯示比例，在規(guī)定的信號(hào)源和既定場(chǎng)景雙重條件下，顯示單元高度靈活匹配，為客戶大大節(jié)省顯示屏拼接成本。維護(hù)成本低與傳統(tǒng)屏相比，微間距屏單點(diǎn)故障時(shí)無(wú)需更換面板，僅需對(duì)單個(gè)像素LED或單個(gè)模塊進(jìn)行維護(hù)，成本低、速度快；與DLP拼接屏相比，微間距屏顯示單元超薄設(shè)計(jì)，后部維修空間小于0.8m，可以嵌入現(xiàn)有的墻體，而不用改變建筑結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)便捷；微間距屏功率低、溫升低，長(zhǎng)期使用時(shí)維護(hù)成本低，壽命長(zhǎng)。2.4 光學(xué)追蹤及動(dòng)捕系統(tǒng)G-Motion動(dòng)作捕捉系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)人與沉浸式環(huán)境直接交互的必要外設(shè)，整套追蹤系統(tǒng)使用光學(xué)跟蹤

38、攝像頭作為核心支撐部件，該攝像頭能夠通過(guò)追蹤佩戴標(biāo)記點(diǎn)的人的動(dòng)作及位置，通過(guò)計(jì)算軟件確定跟蹤目標(biāo)的6自由度位置和方向。有虛擬現(xiàn)實(shí)軟件實(shí)時(shí)獲取位置數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)調(diào)整畫面，以便適應(yīng)參與者在位置運(yùn)動(dòng)變換后的畫面的變換。廣泛用于虛擬裝配技術(shù)、虛擬仿真培訓(xùn)交互、動(dòng)作捕捉以及科研等諸多領(lǐng)域。通過(guò)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人體和虛擬數(shù)字的各種交互，將各種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，從而評(píng)估可視性和可達(dá)性。系統(tǒng)組件追蹤系統(tǒng)計(jì)算軟件 攝像頭最多20個(gè)跟蹤目標(biāo) 追蹤系統(tǒng)計(jì)算軟件整個(gè)跟蹤系統(tǒng)的核心計(jì)算軟件，具有優(yōu)化的算法，快捷的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，計(jì)算跟蹤目標(biāo)的6自由度位置和方向，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)攝像頭的同步運(yùn)行，并可根據(jù)需要

39、安裝立體眼鏡等外部元件。跟蹤攝像頭系統(tǒng)配備的全部“跟蹤攝像頭”均為智能型攝像頭，其輔助配件包括：低噪音CCD芯片、用于標(biāo)記數(shù)據(jù)優(yōu)化分析的“現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列”（FPGA）、以及負(fù)責(zé)全部二維計(jì)算的內(nèi)部PC機(jī)。另外，攝像頭還配有紅外閃光燈，可照亮跟蹤目標(biāo)。紅外攝像頭專門為主動(dòng)式立體系統(tǒng)快門眼鏡設(shè)計(jì)的跟蹤目標(biāo)，將快門的位置角度信息與虛擬場(chǎng)景中的模擬攝像機(jī)相互關(guān)聯(lián)匹配，通過(guò)追蹤人頭部的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)控制虛擬攝像機(jī)。目標(biāo)與標(biāo)記跟蹤目標(biāo)分為許多類別，其中包括虛擬現(xiàn)實(shí)專用的交互設(shè)備，如：手指追蹤、三維交互搖桿，或測(cè)量工具等；同時(shí)也有各種形狀的非交互式目標(biāo)，包括立體眼鏡、頭戴式設(shè)備、以及符合人體各部位的目標(biāo)。定

40、制目標(biāo)有效地彌補(bǔ)了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)無(wú)法使用的空缺領(lǐng)域。我們可以根據(jù)客戶要求量身打造各種堅(jiān)固耐用型、防水防塵型、或是較大、較小或其它各種形狀的目標(biāo)。用戶也能創(chuàng)建自己的目標(biāo)，并采用簡(jiǎn)便快捷的校準(zhǔn)程序?qū)⑵涮砑又料到y(tǒng)當(dāng)中。規(guī)格參數(shù)測(cè)量原理：紅外光學(xué)跟蹤攝像機(jī),與被動(dòng)式或主動(dòng)式標(biāo)記物一起使用集成圖案識(shí)別元件紅外光源：內(nèi)置紅外線LED閃光燈，波長(zhǎng)850NM閃光燈亮度8檔可調(diào)幀頻：最大 120幀（可調(diào)）工作距離： 5米6自由度目標(biāo)數(shù)：4第三章、虛擬現(xiàn)實(shí)可視化平臺(tái)DVS3D3.1 產(chǎn)品概述DVS3D是虛擬現(xiàn)實(shí)協(xié)作工作平臺(tái)?？梢灾苯訉?shí)時(shí)獲取多種3D輔助設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)內(nèi)容，也可以自由的搭建3D的虛擬場(chǎng)景，并且結(jié)合3D立

41、體沉浸式投影系統(tǒng)和交互設(shè)備，具備協(xié)同設(shè)計(jì)、可視管理、實(shí)時(shí)交互等特點(diǎn)。讓使用者置身真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)展示、方案評(píng)審、決策評(píng)估、機(jī)械裝配、模擬訓(xùn)練等。DVS3D工作流程DVS3D工作流3.2 功能特點(diǎn)1）數(shù)據(jù)整合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)為各行業(yè)帶來(lái)新的技術(shù)表現(xiàn)手段，在數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)、培訓(xùn)、教學(xué)科研等方面，首先需要解決的是三維數(shù)據(jù)來(lái)源。對(duì)使用CAD的客戶群體和沒(méi)有數(shù)據(jù)的客戶，DVS提供了完美的解決方案。實(shí)時(shí)截取CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提高設(shè)計(jì)效率支持Catia、ProE、UG、Tribon、Navisworks、SketchUp、Revit等眾多三維建模程序，無(wú)需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，與用戶三維建模程序無(wú)縫結(jié)合，避免格

42、式轉(zhuǎn)換過(guò)程中的數(shù)據(jù)丟失或損壞；千萬(wàn)級(jí)數(shù)據(jù)量?jī)?yōu)化，根據(jù)視覺(jué)顯示效果調(diào)整優(yōu)化比重，提高系統(tǒng)承載能力和實(shí)時(shí)運(yùn)行效率協(xié)同設(shè)計(jì) ，高效數(shù)據(jù)整合快速獲取不同設(shè)計(jì)師不同設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)成果，數(shù)據(jù)整合直觀、高效；提高跨部門、跨專業(yè)的協(xié)同工作效率，提交溝通效率，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤2）可視管理基于PC設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)原型的三維模型可視化，視覺(jué)感官受限；無(wú)法實(shí)時(shí)直觀輸出沉浸式顯示，需借助中間軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，操作繁瑣；并且CAD的設(shè)計(jì)成果顯示效果單調(diào)，功能局限；無(wú)法逼真、精準(zhǔn)的了解項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成果，難以作出準(zhǔn)確判斷。DVS3D通過(guò)場(chǎng)景編輯、效果調(diào)整、立體顯示的可視管理功能讓設(shè)計(jì)成果以高質(zhì)量畫面、強(qiáng)沉浸式體驗(yàn)效果呈現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。多通道立

43、體展示 可視化管理支持三維模型及數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中1:1沉浸式立體展示，直接使用虛擬外設(shè)與立體環(huán)境進(jìn)行交互操作，為產(chǎn)品可視化管理提供逼真的立體展示環(huán)境。強(qiáng)大的圖形化編輯功能 設(shè)計(jì)效果更出眾豐富的預(yù)設(shè)場(chǎng)景（沙漠、海洋、山體、工廠等），可以快速應(yīng)用搭建出豐富配景環(huán)境，襯托設(shè)計(jì)模型的展示效果；可快速在場(chǎng)景中添加天氣系統(tǒng)、材質(zhì)紋理、地形、動(dòng)態(tài)植被、動(dòng)態(tài)水體等，提高設(shè)計(jì)效果提供豐富素材庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型的材質(zhì)添加，實(shí)現(xiàn)金屬、玻璃、皮革、凹凸、反射等效果，寫實(shí)效果模擬；為模型創(chuàng)建標(biāo)注，并可修改、刪除。在沉浸式環(huán)境中進(jìn)行人機(jī)交互觸發(fā)控制，加強(qiáng)方案評(píng)審或虛擬培訓(xùn)時(shí)對(duì)于特殊信息的顯示需求。3）實(shí)時(shí)交互在沉浸式立

44、體環(huán)境中，通過(guò)傳統(tǒng)的鼠標(biāo)鍵盤方式無(wú)法很好滿足數(shù)字內(nèi)容的交互操作；通過(guò)交互外設(shè)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜人機(jī)交互，仿真模擬真實(shí)的各種操作。多元外設(shè) 即裝即用提供VRPN多元化虛擬外設(shè)接口，無(wú)需定制開(kāi)發(fā)，簡(jiǎn)單的參數(shù)配置后即可使用人機(jī)交互 精準(zhǔn)校驗(yàn)對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行漫游、布局設(shè)計(jì)、設(shè)備拆裝、仿真訓(xùn)練、三維測(cè)量、結(jié)構(gòu)剖切、標(biāo)注等交互操作，真實(shí)、直觀的進(jìn)行方案評(píng)估第四章、相關(guān)案例介紹4.1北京建筑工程學(xué)院城市建筑與環(huán)藝創(chuàng)意設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)室“城市建筑與環(huán)藝創(chuàng)意設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)思路是在學(xué)校已有的基礎(chǔ)條件下經(jīng)過(guò)周密調(diào)研提出的一個(gè)起點(diǎn)較高、技術(shù)先進(jìn)、覆蓋面廣、應(yīng)用性強(qiáng)的一個(gè)較為充分和完備的CAVE式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)方案。實(shí)驗(yàn)室建成后

45、，極大地改善建筑與城市規(guī)劃學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件和科研條件。一方面可以完全滿足城市規(guī)劃、工業(yè)設(shè)計(jì)、公共建筑設(shè)計(jì)、居住區(qū)規(guī)劃與住宅建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、景觀建筑設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)、工業(yè)建筑設(shè)計(jì)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)環(huán)節(jié)需求，還可以作為一個(gè)基地承擔(dān)部分生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)任務(wù)；另一方面可以為研究生教育提供一個(gè)平臺(tái)；實(shí)驗(yàn)室建成后還能為相關(guān)教師進(jìn)行科研和開(kāi)發(fā)工作提供必要的實(shí)驗(yàn)手段支持。本項(xiàng)目是建設(shè)高分辨率且完全沉浸式的系統(tǒng)及3D立體交互演示解決方案。該系統(tǒng)是一套集成的5通道沉浸式立體解決方案。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室空間圖示，提供整體設(shè)計(jì)和解決方案，包括空間結(jié)構(gòu)、機(jī)位及輔助設(shè)備、布線等內(nèi)容的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理方案。沉浸式虛擬展示空間

46、共五面：頂面、底面、前面和雙側(cè)面，這是全國(guó)第一個(gè)五面墻的洞穴式立體顯示環(huán)境。 可開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目A、 三維建筑仿真B、 城市虛擬漫游C、 規(guī)劃分析和管理D、 工程項(xiàng)目模擬E、 室內(nèi)設(shè)計(jì)交互F、立體建筑環(huán)境體驗(yàn)G、 建筑遮陽(yáng)設(shè)施 H、 建筑照明系統(tǒng) I、數(shù)字城市管理J、建筑其他節(jié)能策略的優(yōu)化選擇和決策4.2建設(shè)汽車虛擬裝配及虛擬培訓(xùn)1、可對(duì)汽車的裝配過(guò)程 及維護(hù)操作進(jìn)行仿真模擬，汽車將CAD系統(tǒng)構(gòu)建的汽車產(chǎn)品三維 模型 ，實(shí)時(shí)獲取到虛擬設(shè)計(jì)協(xié)同工作平臺(tái)的DVS3D中，通過(guò)該平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型 的材質(zhì)編輯和調(diào)整，提高設(shè)計(jì)效果，將調(diào)整好的模型發(fā)送到DVS3D支持的虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式交互系統(tǒng)中進(jìn)行可裝

47、配性模擬，操作人員可以使用各類交互設(shè)備，如三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、位置 跟蹤器等 ，像在真實(shí)環(huán)境 中一樣對(duì)產(chǎn)品的零 部件進(jìn)行裝配操作，在操作過(guò)程中系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的碰撞檢測(cè)裝配路徑與序列處理等功能，從而使得設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ζ囇b配性進(jìn)行分析。2、對(duì)零部件裝配序列進(jìn)行驗(yàn)證和規(guī)劃，對(duì)裝配的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)等，虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)可以使培訓(xùn)更加真實(shí)，直觀，通過(guò)真實(shí)細(xì)高產(chǎn)田的汽車模型 ，立體仿真的動(dòng)畫將原本復(fù)雜，枯燥的內(nèi)容生動(dòng)再現(xiàn)。4.3建設(shè)3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)3D虛擬實(shí)訓(xùn)室，可以用于市場(chǎng)營(yíng)銷虛擬實(shí)訓(xùn)，以最簡(jiǎn)單清晰的方式將商場(chǎng)展現(xiàn)，讓學(xué)員可身臨其境的體驗(yàn)導(dǎo)購(gòu)員，商場(chǎng)管理員的各種角色，可以直觀的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維展示，進(jìn)行

48、模擬銷售。 還可以用于3D導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)，模擬導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)過(guò)程，模擬各地風(fēng)景，實(shí)景演練，景點(diǎn)介紹等等。第五章 設(shè)備清單序號(hào)子系統(tǒng)子項(xiàng)名稱設(shè)備參數(shù)單位數(shù)量1顯示系統(tǒng)微間距顯示屏1、像素間距(mm)：2.5；2. 模組尺寸(mm)：(寬)325(高)365(厚)90；3. 模組分辨率(點(diǎn))：(寬)128(高)144；4. 刷新頻率(Hz)：1920；5. 換幀頻率(Hz)：120；6. 維護(hù)方式：后維護(hù)，屏體最小厚度300mm；7. 顯示模式：主動(dòng)3D立體快門式/被動(dòng)3D立體偏振式/2D平面；8. 3DLED立體輸入接口：DP*1、HDMI*1、DVI*1、VGA*1、AV*2；9. 3DLED立體輸出接口

49、：DVI*2、VGA*1、DP*1、SDI*1；10. 3DLED立體顯示模式兼容性：2K*1K/2K*2K/自定義 (60/120Hz)；11. 3DLED立體圖像處理：左右?guī)瑘D像采用光電同步處理；12. 提供一年質(zhì)保；平米11.8屏體結(jié)構(gòu)及安裝1. 全鋁合金制造；2. 抗震，耐壓；3. 強(qiáng)度高，長(zhǎng)期使用無(wú)形變；4. 自主研發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，組裝，維護(hù)簡(jiǎn)便。項(xiàng)13D主動(dòng)立體眼鏡1. 鏡片尺寸：55*31 mm； 2. 3D技術(shù)：主動(dòng)式充電快門眼鏡；3. 鏡片類型：液晶；4. 同步方法：無(wú)線電頻率；5. 刷新頻率：240Hz；6. 電池壽命：75小時(shí)；7. 供電方式：5V USB/Li-lon

50、120mAh；8. 視角：170-115；9. 透光率：38%；副403D立體信號(hào)發(fā)射器(高配)1. 頻率：2.4GH；2. 功率：-20to+10dBm；3. 發(fā)射范圍：不低于30米； 4. 認(rèn)可：BandISM.Notnecessary； 5. 產(chǎn)品尺寸（LWH）：433070mm； 7. 質(zhì)保：1年； 8. 兼容眼鏡：Volfoni 3D 眼鏡； 9. 電源：5VUSB-12V via VESA； 10. 標(biāo)準(zhǔn)配件：ActivHub RF50，升級(jí)/充電USB/uUSB電纜，VESA-3pin迷你DIN線，BNC電纜。臺(tái)12人機(jī)交互系統(tǒng)光學(xué)位置追蹤系統(tǒng)服務(wù)端軟件1. 集成VRPN接口，支

51、持同時(shí)輸出眼鏡、手柄、手套及自定義Body的6自由度空間數(shù)據(jù)，并可用于系統(tǒng)選用的CAE后處理軟件和虛擬設(shè)計(jì)輔助軟件；2. 軟件系統(tǒng)支持中英文選擇，操作簡(jiǎn)單易上手，原廠提供兩工作日內(nèi)快速響應(yīng)；3. 支持相機(jī)數(shù)量：2-12個(gè)；4. 控制交互外設(shè)：無(wú)線手柄；5. 追蹤精度：0.2mm；6. 顯示：2D/3D；7. 校準(zhǔn)：內(nèi)參/外參；8. 更新速率：60；9. 系統(tǒng)延時(shí)：20ms；10. 自定義追蹤目標(biāo)：支持；套1光學(xué)位置追蹤系統(tǒng)客戶端軟件1. 追蹤系統(tǒng)服務(wù)器端與客戶端可分開(kāi)部署；2. 通過(guò)控制，可自動(dòng)遠(yuǎn)程喚醒追蹤控制系統(tǒng)服務(wù)器端；3. 用戶可靈活簡(jiǎn)潔對(duì)追蹤器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4. 支持自定義標(biāo)記體添加、

52、刪除、校準(zhǔn)等功能；5. 追蹤的目標(biāo)標(biāo)記體可以3D可視化顯示；6. 支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄及回放功能；7. 支持測(cè)量筆功能；8. 軟件系統(tǒng)支持中英文選擇，操作簡(jiǎn)單易上手，原廠提供兩工作日內(nèi)快速響應(yīng)。套1光學(xué)位置追蹤器（高級(jí)版）1. 自由度：6自由度；2. 無(wú)線電模塊；3. 頻率：ISM頻段2400.00-2483.50兆赫；4. 發(fā)射器；5. 可與PC機(jī)無(wú)線連接。套1近紅外光學(xué)相機(jī)（高級(jí)版）1. 含6個(gè)攝像頭，可擴(kuò)展最多到12個(gè)攝像頭，追蹤系統(tǒng)攝像頭內(nèi)置紅外線LED閃光燈，波長(zhǎng)為850NM，強(qiáng)度可供調(diào)整；2. 攝像頭追蹤刷新率：60-120hz（可調(diào)）；3. 支持同時(shí)追蹤頭部和手部位置，可結(jié)合數(shù)據(jù)手套實(shí)現(xiàn)

53、手指交互；4. 手部、頭部定位設(shè)備采用無(wú)線被動(dòng)捕捉方式；5. 支持6自由度空間數(shù)據(jù)采集；6. 最遠(yuǎn)追蹤距離可達(dá)4米以上；7. 位置追蹤精度：0.2mm，角度追蹤精度：0.2；8. 系統(tǒng)延遲：小于20ms；9. 支持用戶自定義添加修改跟蹤目標(biāo)標(biāo)記體；個(gè)13虛擬交互平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)仿真交互軟件平臺(tái)主控端最新版本（高級(jí)版）1. 軟件產(chǎn)品需要提供原廠商的針對(duì)該項(xiàng)目的直接授權(quán)文件；2. 支持導(dǎo)入常用VR三維數(shù)據(jù)格式，如fbx、obj、3ds、dae等；3. 支持直接讀取導(dǎo)入工業(yè)設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)格式，如Catia、UG、Pro/E、Solidworks，保留完整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、圖形信息、幾何信息、PMI信息；4. 實(shí)時(shí)截取三維輔助設(shè)計(jì)CAD軟件，如SketchUP、Navisworks、UG、Tribon、Catia、ProE等數(shù)據(jù)，無(wú)需格式轉(zhuǎn)換，避免數(shù)據(jù)損壞或丟失；5. CAD數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)截取、同時(shí)整合多個(gè)設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)成果；6. 內(nèi)嵌超過(guò)兩萬(wàn)數(shù)量級(jí)別的3DStore模型素材庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)在線下載快速搭建3D場(chǎng)景；7. 支持圖形化的操作界面，可支持多語(yǔ)言包，中英文快速切換；8. 可對(duì)編輯的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮保存，方便快速打開(kāi)和重復(fù)使用； 套1虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)仿真交互軟件平臺(tái)渲染端最新版（高級(jí)版）1. 軟件產(chǎn)品需要提供原廠商的針對(duì)該項(xiàng)