多投影面沉浸式虚拟环境及其应用

    多投影沉浸式虚拟环境支持多用户同时进入虚拟环境,它具有高度的沉浸感及良好的交互性,其在娱乐、教育、培训、展览、工业、设计制造、科学可视化等领域均具有广泛的应用潜力.

    目前浙江大学 CAD&CG 国家重点实验室的已在PCCAVE系统上开发了虚拟展览馆以及虚拟校园漫游的应用(见图3.). 通过逼真的大视野立体影像,虚拟展览馆可提供给用户一种前所未有的临场感.用户可以以任意角度观察展览馆内的立体物件.通过事先设计展览内容模型,用户便可参观各类虚拟展览.与传统的基于显示屏的虚拟博物馆相比较,以多投影面沉浸式环境的虚拟展览能够提供一种身临其境的体验.虚拟校园漫游中的建筑模型采自于浙江大学正在兴建中的新校区,它能够让使用者可事先在尚未完工的虚拟新校区内进行漫游,体验完工后校园内的景观.实际上对于任何完工前的工程或者是景观规划来说,系统可通过虚拟立体场景事先让参观者、建筑师和设计师体验完成后的整体感觉.

图 3 PCCAVE 实际运行情况: 虚拟展览馆与新校区漫游

    西南交通大学仿真中心针对铁路应用和城市轨道交通开发了基于PC 集群的分布式列车仿真系统( 见图4)[21][22]。该系统是计算机仿真技术和列车动力学相结合的产物，主要用来培训司机和优化列车驾驶操作规范。通过图形工作站或联网PC 集群的视景系统生成的多通道场景，运动系统对虚拟驾驶环境中列车六自由度姿态的仿真，立体声音仿真系统对列车运行中各种声响的模拟，能给参与者提供极强的视觉、触觉和听觉上的沉浸感。

图4 列车仿真系统运行情况

    韩国理工学院为 2000 年庆州世界文化博览会所设计的VR Theater 主要的目的是为面向大众介绍有关庆州当地的历史文化以及自然文物遗产的维护和保持. VR Theater 能领导着参观者对古庆州城进行虚拟漫游,通过逼真的立体模型以及互动式的介绍,参观者可近一步了解该城的历史以及文物古绩保护状况.基于多投影的VR Theater 虚拟环境能够容纳651 用户同时使用,其27x8 米的巨型环形屏幕由12 架投影机所驱动,以带有六通道图形输出14 CPU 的SGI Onyx2工作站作为图形与计算核心,采用被动式立体显示模式并能够提供立体声输出和地板震动感,用户可通过带有6 键的键盘参与虚拟环境的互动.在博览会期间有将近一百万人次参观了VR Theater,这显示了该类系统在教育、虚拟文物展示以及古绩保护方面所拥有的应用潜力.