CAVE沉浸式投影显示系统

立体Cave方案

一、方案说明
Cave系统长宽高分别为6米、5米、2.8米。

其中顶底两面6米乘5米面积采用2X2拼接方式融合
其余侧面3面采用2X1 拼接方式融合
采用被动立体显示，需要两组投影进行叠加，工程共需28台投影。

二、系统构架
该系统为VR演示系统，显示实时虚拟三维场景。

Cave系统每一个显示面（共5个面）需要独立一台PC做三维运算和显示输出。

单台PC采用双显示输出模式分别输出左右眼信号。

共需要5台VR运算显示主机。

每一台PC信号分别通过硬件融合器进行原始影像分拆处理，输出到各台投影显示单元。

共需5台硬件边缘融合器。

三、关于影像输出分辨率
VR显示输出主机以及VR程序窗口像素分辨率决定因素
1、投影机的实际有效显示分辨率
2、融合机的输入采集分辨率
3、显示屏幕的尺寸
顶面和地面6乘5米影像的输出分辨率是1440*1200
6乘2.8米墙面影像的输出分辨率是1440*654或1646*768 5乘2.8米墙面影像的输出分辨率是1200*654或1372*768。

CAVE系统简介

CA VE系统简介浙江大学CAD&CG国家重点实验室金小刚杭州3100271．1．虚拟现实技术虚拟现实（VR-Virtual Reality）技术是当代信息科学的前沿研究领域,它综合运用计算机图形学、计算机视觉、心理学、传感器等多方面技术，在计算机中营造一个虚拟的环境，通过实时的、立体的三维图形显示、声音模拟、自然的人机交互界面来仿真现实世界中早已发生、正在发生或尚未发生的事件，并使用户产生身临其境的真实感觉。

虚拟现实的一个突出特点是其虚拟和现实的二重性。

虚拟现实是高技术的产物，从物理上来说，它是不存在的，但在用户的感官世界里，它是真实存在的，可以通过视觉、听觉、触觉、力觉来感知。

在虚拟环境中，所有的景物都按照现实世界中的客观规律运动和变化。

因此，虚拟现实技术首先被用来模拟那些代价巨大或因种种条件限制在现实世界中难以实现的事件，如航天飞机的风洞试验、大坝的应力试验、核武器试验、大规模战争演习、飞行仿真等，通过虚拟环境来验证原有的设计是否合理，功能是否稳定，指标是否合格，战略战术的运用是否恰当。

虚拟仿真的最大优点是无需建设专用的试验基地和设计专用的仿真设备，因而可以大大节省人力、物力和财力，缩短试验周期，它可以大大减少甚至取代实物试验。

2．2．CA VE虚拟现实系统CA VE(Cave Automatic Virtual Environment)是一种基于投影的虚拟现实系统，它由围绕观察者的四个投影面组成，如图1所示。

四个投影面组成一个立方体结构，其中三个墙面采用背投方式，地面采用正投方式。

若放置CA VE系统的房间大小有限，可通过反射镜把投影图象投影到屏幕上以节省空间。

观察者戴上液晶立体眼镜和一种六个自由度的头部跟踪设备，以便将观察者的视点位置实时反馈到计算机系统和体验身临其境的感觉。

当观察者在CA VE中走动时，系统自动计算每个投影面正确的立体透视图象。

同时，观察者手握一种称为Wand的传感器，与虚拟环境进行交互。

cave空间

cave空间CAVE空间（又称CAVE沉浸式系统）是英文Cave Automatic Virtual Environment的简称，是世界上一种成熟的高度沉浸式虚拟现实系统，它把高分辨率的立体投影技术、三维计算机图形技术和音响技术等有机地结合在一起，产生一个完全沉浸式的虚拟环境。

在该系统中，3D环境中的任何物体，都可以感受参与者操作，并实施产生相应变化。

CAVE空间系统原理：CAVE空间的原理是一种基于投影的虚拟现实系统，它由围绕观察者的四个投影面组成。

四个投影面组成一个立方体结构，其中三个墙面采用背投方式，地面采用正投方式（通常使用反射镜以节省空间）。

观察者戴上液晶立体眼镜和一种六个自由度的头部跟踪设备，以便将观察者的视点位置实时反馈到计算机系统和体验身临其境的感觉。

当观察者在CAVE中走动时，系统自动计算每个投影面正确的立体透视图象。

同时，观察者手握一种称为Wand的传感器，与虚拟环境进行交互。

CAVE空间，也可称为沉浸式投影。

沉浸式互动投影通常都是指通过多通道的投影融合技术将投影画面投射到大型或者多面的投影幕上，让观众有种置身于影片中的感觉。

沉浸式投影从各个层面包围着观众，能够全面的覆盖观众的视角，身临其境的沉浸感是普通投影所不能实现的，已经被越来越多的领域运用。

是一种基于全息立体投影技术扩展出来的投影系统，是通过光的衍射原理来记录、再现物体原本状态的一种3D图像展示技术，能够在空气中或特殊材质的三维镜片上呈现出3D影像效果。

沉浸式互动投影的产品特点：所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中(通常左、中、右、上、下五组画面)，获得一种身临其境的三维立体视听影像和交互感受。

沉浸式互动投影的应用场所：广泛应用与对空间感和视觉效果要求较高的领域应用于科技馆、博物馆、多媒体展厅、房地产展厅、多功能会议室、指挥中心、建筑展示、室内装修、设备结构研究、模拟训练、科研、餐厅、KTV等等对城市规划的展示。

幻视达沉浸式CAVE虚拟仿真系统引入中航飞行实验室

幻视达沉浸式CAVE虚拟仿真系统引入中航飞行器实验室日前，幻视达数字科技沉浸式CAVE虚拟仿真系统解决方案入驻中航飞行器设计实验室。

中航飞行器设计实验室，专注于飞行器整机系统设计、制造、测试、取证、集成开发等关键技术攻关，沉浸式CAVE虚拟仿真系统的应用有助于实验室提高整机研发能力，满足国内航空事业需求。

沉浸式CAVE虚拟仿真系统是一种基于投影的虚拟现实系统，它由围绕研发人员的四个投影面组成。

四个投影面组成一个立方体结构，其中三个墙面采用背投方式，地面采用正投方式。

研发人员戴上液晶立体眼镜和一种六个自由度的头部跟踪设备，以便将观察者的视点位置实时反馈到计算机系统和体验身临其境的感觉。

当研发人员在CAVE中走动时，系统自动计算每个投影面正确的立体透视图象。

同时，观察者手握一种称为Wand的传感器，与虚拟环境进行交互。

沉浸式CAVE虚拟仿真系统在飞行器设计实验室的应用包括飞行可视化仿真系统、CAVE 沉浸式虚拟现实系统、高精度运动模拟系统、飞行器虚拟设计开发平台四大部分构成。

系统可实现高度精准、高度沉浸的可独立运行且易于系统集成的飞行视景三维立体模拟，具备模拟飞行训练功能，可以根据真实教八飞机动力学仿真计算模拟仪表动态数据。

飞行模拟训练实现起飞、滑行、飞行、目标探测、攻击、返航等，包括盘旋、上升、俯仰、倾斜、颠簸、下滑动作、俯冲跃升、上升转弯、快速急转、减速盘旋，实现航线跟踪显示、队形保持、目标搜索、态势评估实现态势显示、目标选择、指挥决策、武器攻击、机动规避、毁伤计算（即命中率计算）等等现代高智能战斗机必备功能。

飞行器虚拟仿真与可视化仿真设计系统还具备飞行器可视化仿真开发功能，作用在于实现飞行仿真系统的开发与调试，可以实现座舱仿真系统、飞行仿真系统、航电仪表仿真系统、声音仿真系统、火控系统、飞行控制系统、接口系统及计算机通讯系统等子系统的开发与调试。

CAVE系统为科学家带来了种伟大而创新的思考方式，扩展了人类的思维。

cave系统实施方案

cave系统实施方案Cave系统实施方案一、引言Cave系统是一种基于虚拟现实技术的沉浸式体验系统，可以为用户提供身临其境的虚拟体验。

本文旨在介绍Cave系统的实施方案，包括硬件设备、软件开发、使用流程等方面的内容，以便于相关工作人员能够更好地理解和实施该系统。

二、硬件设备1. 显示设备：Cave系统采用多个投影仪将图像投射到墙壁和地面上，用户可以通过这些投影仪获得360度全方位的视觉体验。

2. 跟踪设备：为了实现用户在虚拟空间中的自由移动，Cave系统需要配备相应的跟踪设备，如传感器、摄像头等，以便系统能够准确捕捉用户的动作和位置。

3. 控制设备：用户可以通过手柄、手套等设备与虚拟环境进行交互，因此Cave系统需要配备相应的控制设备，以便用户能够在虚拟空间中进行操作。

三、软件开发1. 虚拟环境建模：在Cave系统中，需要针对不同的应用场景进行虚拟环境的建模，包括建筑、景观、机械等各种类型的模型，以便用户能够在虚拟空间中进行体验和操作。

2. 用户界面设计：Cave系统的用户界面需要简洁直观，以便用户能够快速上手并进行操作，同时还需要考虑用户体验和交互设计，以提升用户参与度和沉浸感。

3. 数据交互与处理：Cave系统需要能够实现与外部设备和系统的数据交互，同时还需要对用户在虚拟环境中的操作进行实时处理和反馈，以确保系统能够稳定运行并提供良好的体验。

四、使用流程1. 用户准备：用户进入Cave系统前需要进行相关的准备工作，包括穿戴相应的设备、进行身体检查等，以确保用户能够在虚拟环境中安全体验。

2. 系统启动：工作人员需要按照操作流程对Cave系统进行启动和检测，以确保系统各项设备和软件能够正常运行。

3. 用户体验：用户进入Cave系统后，可以根据自己的需求选择不同的虚拟环境进行体验，同时可以通过控制设备进行交互操作，享受沉浸式的虚拟体验。

4. 系统关闭：用户体验结束后，工作人员需要对Cave系统进行关闭和设备清理，以确保系统能够在下一次使用前保持良好的状态。

VR-CAVE在戏剧舞台空间设计中的研究

VR-CA VE在戏剧舞台空间设计中的研究发表时间：2020-12-24T01:46:27.069Z 来源：《当代教育家》2020年31期作者：卢光景胡威[导读] 及时性：观众可以随时随地的去了解这个艺术空间的结构和内容。

结合古今所有可以复原体现的建筑、雕塑、景观、文学、传统工艺等加以呈现，他具展示性与互动性于一体，及时的传达给观众更多的信息。

四川音乐学院一、VR-CA VEVR-CA VE沉浸式虚拟现实系统是一种多通道视景同步技术，三维空间整体校正算法、立体显示技术的洞穴式（CA VE）可视协同环境，CA VE投影系统是由3个面以上（含三个面）硬质背景投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境。

系统提供一个房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间。

配合三位跟踪器供多人参与交互，所有参与均完全沉浸在一个被三位立体场景包围的虚拟仿真环境中，借助相应的虚拟现实交互设备（如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等），观众可以在被投影包围的系统近距离接触虚拟三维物体，或者随意漫游真实的虚拟环境。

参与者可获得完全身临其境的三维式互动体验。

由于CA VE显示环境能够覆盖的参与者全部视野，所以能够提供给观众一种前所未有的沉浸感。

这种完全沉浸式的立体显示环境，为舞台设计带来了前所未有的观演模式和思维模式。

二、VR-CA VE的特点及时性：观众可以随时随地的去了解这个艺术空间的结构和内容。

结合古今所有可以复原体现的建筑、雕塑、景观、文学、传统工艺等加以呈现，他具展示性与互动性于一体，及时的传达给观众更多的信息。

体验性：VR-CA VE要求观众在一定的范围之内，全立体的观摩整个演出，观众可以在里面自由的行走欣赏表演，是多维度的，一改传统的剧场观演关系。

整个演出多角度的呈现。

这在整个戏剧舞台设计史上都是极具体验价值的一种新探索。

多角度立体影像高清图像的输出，有更多细致的感官刺激，对戏剧演出的呈现是一种新的刺激。

艺术性：戏剧的舞台设计他是一个艺术化的空间，他有着及其重要空间设计要求，他是审美空间规划者、他是动作空间的创造者、他是符号空间的思考者、他是精神空间的引领者。

幻视达CAVE系统3D全沉浸游览

幻视达CAVE系统3D全沉浸游览亮相展会地产暖场
10月25日，文博会区内的幻视达沉浸式CAVE互动系统一正式亮相就吸引了大批参观游客的注目。

沉浸式CAVE互动系统，沉浸式CAVE互动系统将恐龙博物馆搬进展会。

它由高度仿真的虚拟技术完成，是一款科学数据可视化系统，以四面封闭立方体投影显示空间为视觉载体，将通过计算机三维图形技术将现实中的恐龙博物馆转化为逼真、极具视觉感染力的高度仿真立体场景。

体验者完全被立体画面包围，沉浸在一个覆盖所有视野的空间内，佩戴一副装有虚拟现实交互设备的3D眼镜，就可在博物馆中自由行走。

这套CAVE系统是目前国内地产商业暖场活动、展览展会最火的高科技体验项目，合作方式多样，最便捷的是租赁这样一套系统便可在活动现场使用，不必担心运输和维护，公司配备专业人员操作，便捷省心高效。

幻视达沉浸式CAVE展示系统还可变身为移动式多功能“虚拟游乐场”，系统不需要繁复的安装调试，大面积的场地。

与实体游乐场相比，最大的不同在于可以拆卸安装在不同场
地，用作不同用途，展示环节不需要大量工作人，节省人力物力。

移动式CAVE沉浸式互动投影系统[实用新型专利]

(19)国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202122397864.X(22)申请日 2021.09.30(73)专利权人深圳市新法教育科技有限公司地址 518000 广东省深圳市罗湖区南湖街道和平社区嘉宾路4028号太平洋商贸大厦B809(72)发明人杨曦　邓智聪　(74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006专利代理师刘健　黄韧敏(51)Int.Cl.G03B 21/56(2006.01)G03B 21/54(2006.01)H04N 9/31(2006.01)(54)实用新型名称移动式CAVE沉浸式互动投影系统(57)摘要本实用新型提供了一种移动式CAVE沉浸式互动投影系统，包括有至少三组墙面投影屏幕装置和对应的至少三组墙面互动投影装置；墙面投影屏幕装置包括有框架、至少一投影屏幕和第一移动机构，投影屏幕安装于框架的竖直面，第一移动机构安装于框架的底部；至少三组墙面投影屏幕装置的投影屏幕之间可拆卸式拼接形成组合式投屏面；墙面互动投影装置包括有主支架以及安装在主支架上的沉浸式虚拟现实显示设备，主支架底部设有第二移动机构，沉浸式虚拟现实显示设备设有用于实现虚拟现实投影的传感器、电脑主机以及投影机，且投影机用于将影像投射于组合式投屏面上。

借此，能够使得CAVE的沉浸式虚拟现实可自由搬运到不同应用场所，同时减少了安装成本和占用固定面积，拓宽了应用范围。

权利要求书2页说明书8页附图7页CN 216561384 U 2022.05.17C N 216561384U1.一种移动式CAVE沉浸式互动投影系统，其特征在于，包括有至少三组墙面投影屏幕装置和对应的至少三组墙面互动投影装置；所述墙面投影屏幕装置包括有框架、至少一投影屏幕和第一移动机构，所述投影屏幕安装于所述框架的竖直面，所述第一移动机构安装于所述框架的底部；至少三组所述墙面投影屏幕装置的所述投影屏幕之间可拆卸式拼接形成组合式投屏面；所述墙面互动投影装置包括有主支架以及安装在所述主支架上的沉浸式虚拟现实显示设备，所述主支架底部设有第二移动机构，所述沉浸式虚拟现实显示设备设有用于检测用户互动信息的传感器、用于处理所述互动信息的电脑主机以及用于根据所述电脑主机的处理信息将影像投射于所述组合式投屏面上的投影机。

幻视达沉浸式CAVE系统虚拟现实展示技术

幻视达沉浸式CAVE系统引领虚拟现实展示技术
幻视达沉浸式CAVE系统，英文全称Cave Automatic Virtual Environment， CAVE 是一种基于投影的沉浸式虚拟现实显示系统，其特点是分辨率高，沉浸感强，交互性好。

CAVE沉浸式虚拟现实显示系统的原理比较复杂，它是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起，从而产生一个被三维立体投影画面包围的供多人使用的完全沉浸式的虚拟环境。

CAVE投影系统是由3个面以上（含3面）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，或者随意漫游“真实”的虚拟环境。

幻视达沉浸式CAVE系统可以应用于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域，是一种全新的、高级的数据可视化手段。

CAVE系统完全沉浸式的数据可视化手段，可以应用于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域。

如虚拟设计与制造，虚拟装配，模拟训练，虚拟演示演示，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、指挥、虚拟战场、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。

至幻视达建立中国第一套CAVE系统以来， CAVE系统已经在全国超过20所展览馆、高校、国家科技中心、各研究机构进行了广泛的应用。

（北京幻视达）。

沉浸式影院CAVE

沉浸式影院CAVECAVE(Cave Automatic Virtual Environment)沉浸式投影是⼀种基于投影的虚拟现实系统，它由围绕观察者的四个投影⾯组成。

四个投影⾯组成⼀个⽴⽅体结构，其中三个墙⾯采⽤背投⽅式，地⾯采⽤正投⽅式。

若放置CAVE系统的房间⼤⼩有限，可通过反射镜把投影图象投影到屏幕上以节省空间。

观察者戴上液晶⽴体眼镜和⼀种六个⾃由度的头部跟踪设备，以便将观察者的视点位置实时反馈到计算机系统和体验⾝临其境的感觉。

当观察者在CAVE中⾛动时，系统⾃动计算每个投影⾯正确的⽴体透视图象。

同时，观察者⼿握⼀种称为Wand的传感器，与虚拟环境进⾏交互。

CAVE是世界上第⼀个虚拟现实系统，它把⾼分辨率的⽴体投影技术、三维计算机图形技术和⾳响技术等有机地结合在⼀起，产⽣⼀个完全沉浸式的虚拟环境。

该系统可提供⼀个房间⼤⼩的四⾯(或六⾯)⽴⽅体投影显⽰空间，供多⼈参与，所有参与者均完全沉浸在⼀个被⽴体投影画⾯包围的⾼级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备(如数据⼿套、⼒反馈装置、位置跟踪器等)，从⽽获得⼀种⾝临其境的⾼分辨率三维⽴体视听影像和6⾃由度交互感受。

由于投影⾯⼏能够覆盖⽤户的所有视野,所以CAVE系统能提供给使⽤者⼀种前所未有的带有震撼性的⾝临其境的沉浸感受。

基于系统这种完全沉浸式显⽰环境特性，CAVE为科学家带来了种伟⼤⽽创新的思考⽅式，扩展了⼈类的思维。

科学家能直接看到他们的创意和研究对象。

⽐如：⼤⽓学家能“钻进”飓风的中⼼观看空⽓复杂⽽混乱⽆序的结构;⽣物学家能检查DNA规则排列的染⾊体链对结构，并虚拟拆开基因染⾊体进⾏科学研究;理化学家能深⼊到物质的微细结构或⼴袤环境中进⾏试验探索，可以说，CAVE可以应⽤于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应⽤领域，是⼀种全新的、⾼级的科学数据可视化⼿段。

CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)在外形上是使⽤投影系统，围绕着观察者具有多个图像画⾯的虚拟现实系统，多个投影⾯组成⼀个虚拟空间。

CAVE系统简介

CA VE系统简介浙江大学CAD&CG国家重点实验室金小刚杭州3100271．1．虚拟现实技术虚拟现实（VR-Virtual Reality）技术是当代信息科学的前沿研究领域,它综合运用计算机图形学、计算机视觉、心理学、传感器等多方面技术，在计算机中营造一个虚拟的环境，通过实时的、立体的三维图形显示、声音模拟、自然的人机交互界面来仿真现实世界中早已发生、正在发生或尚未发生的事件，并使用户产生身临其境的真实感觉。

虚拟现实的一个突出特点是其虚拟和现实的二重性。

虚拟现实是高技术的产物，从物理上来说，它是不存在的，但在用户的感官世界里，它是真实存在的，可以通过视觉、听觉、触觉、力觉来感知。

在虚拟环境中，所有的景物都按照现实世界中的客观规律运动和变化。

因此，虚拟现实技术首先被用来模拟那些代价巨大或因种种条件限制在现实世界中难以实现的事件，如航天飞机的风洞试验、大坝的应力试验、核武器试验、大规模战争演习、飞行仿真等，通过虚拟环境来验证原有的设计是否合理，功能是否稳定，指标是否合格，战略战术的运用是否恰当。

虚拟仿真的最大优点是无需建设专用的试验基地和设计专用的仿真设备，因而可以大大节省人力、物力和财力，缩短试验周期，它可以大大减少甚至取代实物试验。

2．2．CAVE虚拟现实系统CAVE(Cave Automatic Virtual Environment)是一种基于投影的虚拟现实系统，它由围绕观察者的四个投影面组成，如图1所示。

四个投影面组成一个立方体结构，其中三个墙面采用背投方式，地面采用正投方式。

若放置CAVE系统的房间大小有限，可通过反射镜把投影图象投影到屏幕上以节省空间。

观察者戴上液晶立体眼镜和一种六个自由度的头部跟踪设备，以便将观察者的视点位置实时反馈到计算机系统和体验身临其境的感觉。

当观察者在CAVE中走动时，系统自动计算每个投影面正确的立体透视图象。

同时，观察者手握一种称为Wand的传感器，与虚拟环境进行交互。

cave技术原理(二)

cave技术原理(二)Cave技术原理介绍Cave技术是一种虚拟现实技术，它模拟真实的环境，通过多个投影面向不同方向呈现图像，使用户感受到身临其境的体验。

本文将从浅入深地介绍Cave技术的原理。

原理解析Cave技术主要依靠以下几个方面的原理来实现：1.多投影原理：Cave系统通常由多个投影平面组成，每个平面都能独立投影图像。

这些平面根据特定角度和位置布置，覆盖了用户观察区域的各个方向。

2.画面校正原理：从用户的角度来看，多个投影面会有一些错位和变形。

为了让投影的图像看起来自然且无缝拼接，Cave系统使用了画面校正技术。

这种技术通过调整投影机的焦距、位置和投影角度等参数，使得多个投影面的图像能够完美地拼接在一起。

3.头部追踪原理：为了让用户能够自由地在Cave环境中移动，Cave系统采用了头部追踪技术。

头部追踪装置会检测用户的头部运动，并根据用户的头部方向动态调整投影图像。

这样，无论用户如何移动，都能保持投影图像与用户的视角一致。

4.交互原理：为了增强用户的沉浸感和互动性，Cave技术还支持用户与虚拟环境进行交互。

这通常通过手柄、触控屏幕等输入设备实现。

用户可以通过交互设备控制虚拟环境中的物体，进行操作和体验。

应用领域Cave技术的应用非常广泛，主要集中在以下几个领域：•虚拟现实游戏：Cave技术能够提供更为逼真的游戏体验，让玩家身临其境地参与游戏情节。

•虚拟设计与模拟：Cave技术在工业设计、建筑设计等领域有很大的应用潜力。

设计师可以在虚拟环境中进行设计和模拟，加快设计流程并降低成本。

•虚拟培训与教育：Cave技术可以创建各种虚拟场景，提供逼真的培训和教育体验。

例如，医学培训中的手术模拟、驾驶培训中的驾驶模拟等。

•数据可视化：Cave技术还可以应用于数据可视化领域，帮助用户更好地理解和分析复杂的数据。

用户可以在虚拟环境中进行数据操作和探索，实现对数据的深度理解。

结论Cave技术基于多投影、画面校正、头部追踪和交互等原理，通过模拟真实环境实现身临其境的体验。

CAVE系统简介

CA VE系统简介浙江大学CAD&CG国家重点实验室金小刚杭州310027?1．1．虚拟现实技术虚拟现实（VR-Virtual Reality）技术是当代信息科学的前沿研究领域,它综合运用计算机图形学、计算机视觉、心理学、传感器等多方面技术，在计算机中营造一个虚拟的环境，通过实时的、立体的三维图形显示、声音模拟、自然的人机交互界面来仿真现实世界中早已发生、正在发生或尚未发生的事件，并使用户产生身临其境的真实感觉。

虚拟现实的一个突出特点是其虚拟和现实的二重性。

虚拟现实是高技术的产物，从物理上来说，它是不存在的，但在用户的感官世界里，它是真实存在的，可以通过视觉、听觉、触觉、力觉来感知。

在虚拟环境中，所有的景物都按照现实世界中的客观规律运动和变化。

因此，虚拟现实技术首先被用来模拟那些代价巨大或因种种条件限制在现实世界中难以实现的事件，如航天飞机的风洞试验、大坝的应力试验、核武器试验、大规模战争演习、飞行仿真等，通过虚拟环境来验证原有的设计是否合理，功能是否稳定，指标是否合格，战略战术的运用是否恰当。

虚拟仿真的最大优点是无需建设专用的试验基地和设计专用的仿真设备，因而可以大大节省人力、物力和财力，缩短试验周期，它可以大大减少甚至取代实物试验。

2．2．CAVE虚拟现实系统CAVE(Cave Automatic Virtual Environment)是一种基于投影的虚拟现实系统，它由围绕观察者的四个投影面组成，如图1所示。

四个投影面组成一个立方体结构，其中三个墙面采用背投方式，地面采用正投方式。

若放置CAVE系统的房间大小有限，可通过反射镜把投影图象投影到屏幕上以节省空间。

观察者戴上液晶立体眼镜和一种六个自由度的头部跟踪设备，以便将观察者的视点位置实时反馈到计算机系统和体验身临其境的感觉。

当观察者在CAVE中走动时，系统自动计算每个投影面正确的立体透视图象。

同时，观察者手握一种称为Wand的传感器，与虚拟环境进行交互。

cave技术原理

cave技术原理Cave技术原理概述：Cave技术是一种用于虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用的先进技术。

它通过在封闭的空间中投影图像，以及通过跟踪用户的头部和身体姿势来实现用户与虚拟环境的互动。

Cave技术的主要原理包括立体投影、追踪系统和交互设备等。

一、立体投影：Cave技术的核心是立体投影。

在Cave系统中，通常会在封闭的房间内的三个或更多的墙面上安装多个投影仪。

这些投影仪能够同时投影不同的图像，通过合理的布局可以实现全方位的视觉效果。

投影仪的分辨率和亮度对于Cave系统的图像质量至关重要，高分辨率和高亮度的投影仪能够提供更真实、更清晰的虚拟环境。

二、追踪系统：除了立体投影，Cave技术还需要追踪用户的头部和身体姿势，以便实现用户与虚拟环境的互动。

通常采用的追踪系统包括光学追踪和惯性追踪两种。

光学追踪系统通过在用户佩戴的头戴式显示器上安装红外发射器和接收器，利用红外光的反射和接收来实现对用户头部姿势的追踪。

惯性追踪系统则是通过在用户身上佩戴传感器，使用加速度计和陀螺仪等传感器来监测用户的身体姿势。

追踪系统的准确性和实时性对于Cave系统的互动效果至关重要，高精度的追踪系统能够使用户在虚拟环境中更加自然地移动和互动。

三、交互设备：除了追踪用户的头部和身体姿势，Cave技术还需要提供交互设备，使用户能够在虚拟环境中进行操作。

常见的交互设备包括手柄、手套、触控屏幕等。

这些交互设备能够通过无线或有线方式与Cave 系统进行连接，用户可以通过交互设备来选择、操控虚拟环境中的对象或进行其他操作。

交互设备的设计和功能对于Cave系统的用户体验至关重要，易用性和多样性的交互设备能够提升用户对虚拟环境的掌控感和参与感。

四、软件支持：除了硬件设备，Cave技术还需要支持的软件来实现虚拟环境的构建和互动效果的实现。

软件可以包括虚拟环境建模工具、渲染引擎和交互设计工具等。

虚拟环境建模工具可以帮助用户创建虚拟环境的模型和场景，渲染引擎可以实现虚拟环境的图像渲染和光影效果，交互设计工具可以帮助用户设计虚拟环境的交互方式和操作流程。

沉浸式投影融合系统方案

四通道沉浸式投影融合互动系统技术方案1.前言沉浸式虚拟现实提供参与者完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟世界之中的感觉。

其明显的特点是：利用显示设备把用户的视觉、听觉封闭起来，产生虚拟视觉，同时，它利用数据手套把用户的手感通道封闭起来，产生虚拟触动感。

系统采用识别器让参与者对系统主机下达操作命令，与此同时跟踪器的追踪，使系统达到尽可能的实时性。

临境系统是真实环境替代的理想模型，它具有最新交互手段的虚拟环境。

常见的沉浸式系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统。

沉浸式虚拟现实显示系统基于多通道视景同步技术、三维空间整形校正算法、立体显示技术的房间式可视协同环境，该系统可提供一个同房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被三维投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备，从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。

由于投影面几能够覆盖用户的所有视野,所以沉浸式虚拟现实显示系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感。

这种完全沉浸式的立体显示环境，为科学家带来了空前创新的思考模式。

多通道投影融合沉浸式虚拟现实系统采用边缘融合拼接系统是指整幅投影画面由不同的投影机投射画面拼接组成，每个单独的投影画面拼接中有着投影光线和画面内容的重叠部分，通过软硬件的结合处理，消除光线重合部分的多余亮度，从而确保整幅画面上面没有任何接缝，亮度均匀一致，给观众完美的视觉冲击。

（见下图）本方案中采用边缘融合大屏幕拼接。

1.1与单屏大屏幕相比，四通道投影融合沉浸式虚拟现实系统的优势1.增加图像尺寸；画面的完整性：多台投影机拼接投射出来的画面一定比单台投影机投射出来的画面尺寸更大；鲜艳靓丽的画面，能带给人们不同凡响的视觉冲击，采用无缝边缘融合技术拼接而成的画面，要很大程度上保证了画面的完美性和色彩的一致性。

2.增加分辨率：每台投影机投射整幅图像的一部分，这样展现出的图像分辨率被提高了。

采用LED3D屏幕的CAVE显示系统及方法与制作流程

采⽤LED3D屏幕的CAVE显⽰系统及⽅法与制作流程本技术公开了⼀种采⽤LED 3D屏幕的CAVE显⽰系统及显⽰⽅法，该⽅法包括以下步骤：采集3D眼镜上红外标记点的坐标位置；利⽤所述坐标位置估算出⽤户双眼的位置；根据所述位置计算得到相对所述3D眼镜显⽰的两组画⾯；在LED 3D屏幕上交替显⽰所述两组画⾯；对所述3D眼镜进⾏左、右镜⽚开关切换，切换频率与所述两组画⾯交替显⽰的切换频率相配合。

通过本技术的技术⽅案，区别于现有的CAVE系统，虚拟显⽰空间适⽤于光线较强的环境，可实际应⽤在明亮的室内环境，甚⾄室外环境；虚拟显⽰空间画⾯⾊彩饱和度⾼，显⽰屏间拼接⽆缝，给⽤户很好的观看效果；使⽤寿命长。

权利要求书1.⼀种采⽤LED 3D屏幕的CAVE系统显⽰⽅法，该⽅法包括以下步骤：1)采集3D眼镜上红外标记点的坐标位置；2)利⽤所述坐标位置估算出⽤户双眼的位置；3)根据所述位置计算得到相对所述3D眼镜显⽰的两组画⾯；4)在LED 3D屏幕上交替显⽰所述两组画⾯；5)对所述3D眼镜进⾏左、右镜⽚开关切换，切换频率与所述两组画⾯交替显⽰的切换频率相配合，使⽤户体验到沉浸式⽴体视觉虚拟环境。

2.根据权利要求1所述的⽅法，所述步骤2)中将所述⽤户双眼的位置信息发送给多通道控制服务器。

3.根据权利要求2所述的⽅法，所述步骤4)中所述多通道控制服务器根据所述⽤户双眼的位置⽣成四个LED 3D屏幕的画⾯控制信号，将四个LED 3D屏幕的画⾯控制信号分别发送给四个通道渲染服务器，以实现把校准好的两组画⾯连续交替地显⽰在所述四个LED 3D屏幕上。

4.根据权利要求3所述的⽅法，所述步骤5)中，所述对所述3D眼镜进⾏左、右镜⽚开关切换具体为：左眼画⾯出现，3D眼镜左眼镜⽚打开，右眼镜⽚关闭；右眼画⾯出现，3D眼镜右眼镜⽚打开，左眼镜⽚关闭。

5.根据权利要求4所述的⽅法，通过IR发射器接收所述多通道控制服务器发送的同步信号，并根据该画同步信号发射红外信号，所述3D眼镜根据所述红外信号控制对所述3D眼镜左、右镜⽚的切换频率。

cave空间技术原理

cave空间技术原理
Cave空间技术，也称为立体虚拟现实(Stereoscopic Virtual Reality)技术，是一种利用投影系统将虚拟环境投影到立体显示墙壁上，从而在一个有限的空间中实现沉浸式的虚拟现实体验的技术。

Cave空间技术的原理如下：1. 投影系统：Cave空间技术通常使用多个投影仪投影虚拟环境的图像。

这些投影仪通常安装在与墙壁对应的位置上。

投影仪需要能够产生立体图像，通常使用极化光或者主动式眼镜来分别为左右眼呈现不同的图像。

2. 立体显示墙壁：Cave空间技术中，虚拟环境会被投影到特殊设计的墙壁上，通常是以立方体的形状布置的。

这些墙壁采用特殊的材料和涂层，能够有效反射或透明地显示虚拟环境的图像。

3. 头部追踪技术：为了提供用户与虚拟环境的交互，Cave空间技术通常使用头部追踪技术，能够追踪用户头部的移动，并根据头部的变化来更新虚拟环境的视角。

4. 互动设备：为了增强用户的交互体验，Cave空间技术通常还会配备各种互动设备，如手柄、手套或者触摸屏，让用户可以在虚拟环境中进行手部操作、选择和操控物体。

5. 虚拟环境生成与渲染：Cave空间技术的核心是虚拟环境的生成和渲染。

虚拟环境的生成可以通过计算机图形学技术来实现，利用三维建模、纹理映射等技术创建虚拟场景。

虚拟环境的渲染则是将虚拟场景的图像生成并投影到立体显示墙壁上，以呈现逼真的虚拟现实体验。

总结起来，Cave空间技术通过多个投影仪将虚拟环境图像投影到立体显示墙壁上，使用头部追踪技术追踪用
户的头部移动，同时提供交互设备，以实现用户在沉浸式的虚拟现实环境中的体验和互动。

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商场暖场活动中，幻视达沉浸式CAVE展示系统又可变身为移动式多功能“虚拟游乐场”，系统不需要繁复的安装调试，大面积的场地。

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系统能实现游乐场里的鬼屋、过山车、摩天轮、降落伞、跳楼机等经典的大型游戏效果的完美复制。