CAVE方案(ART跟踪器)(2)
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。
虚拟现实技术考试题及答案
虚拟现实技术试题(一)1、虚拟现实是一种高端人机接口,包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互.2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征：Immersion（沉浸) Interaction（交互) Imagination（想象）4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术.6、根据虚拟现实对“沉浸性"程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分,基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角（pitch）、转动角(yaw)和偏转角（roll），我们称为6自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术.要实现立体的显示.现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示。
12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display)，头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置(CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。
沉浸式互动投影解决方案
沉浸式CAVE虚拟现实系统是一种基于完全沉浸式的虚拟现实显示系统、人机跟踪交互系统是一种基于多通道视景同步技术、三维空间整形校正算法、立体显示技术的洞穴式（CAVE）可视协同环境，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，供多人参与交互，所有参与者均完全沉浸在一个被三维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），参与者可获得完全身临其境的沉浸式三维交互式体验。
CAVE沉浸式投影系统是一种基于投影的沉浸式虚拟现实大型显示系统，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，其特点是分辨率高，沉浸感强，交互性好。
CAVE沉浸式投影一种全新的视觉可视化并实时生成立体影像需要在大型UNIX图形工作站的支持下才能完成，高性能PC在计算能力和图形处理能力已经能够逐渐接近甚至超越专业UNIX图形工作站.以多台具有较高性能价格比的高性能PC作为图形处理核心代替CAVE系统中的大型专业UNIX图形工作站无疑是一个非常好的构思，基于高性能PC架构的CAVE系统正是在此背景下开发的. 基于高性能PC架构的CAVE系统既能保持高性能的图形处理能力又能够大幅度降低成本无疑为CAVE系统的更广泛应用扫清了障碍。
CAVE沉浸式投影通常以4台或6台高性能连网PC作为一个并行计算集群系统来替代传统CAVE配置中昂贵的UNIX图形工作站，采用高性能的主动或被动式立体显示技术，每台PC工作站分别负责CAVE系统中一个投影面的立体影像绘制工作. 并通过网络同步控制技术和变形矫正算法，使每台工作站绘制的场景分别同步无失真地显示输出，并投射在相应的立方体投影面上。
从而产生一个完全沉浸式的体验空间。
高性能图形工作站计算机系统应具有很高的计算速度和图形处理能力。
基于CAVE系统与ZSPACE桌面展示平台的飞机虚拟维修实验室的设计与实现
基于CAVE系统与ZSPACE桌面展示平台的飞机虚拟维修实验室的设计与实现作者：卿华胡进来源：《中国教育技术装备》2016年第04期摘要针对多机型航空机务培训院校装备教学条件建设面临的挑战和困难，提出基于“CAVE系统”与“ZSPACE桌面展示平台”的飞机虚拟维修实验室建设解决方案，阐述实验室组成、难点及解决办法。
从实际使用运行情况来看，取得较好训练效果。
关键词 CAVE；桌面平台；虚拟维修；实验室中图分类号：TP391.9 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2016）04-0042-041 引言现代飞机科技含量越来越高、结构越来越复杂、造价越来越昂贵。
对于承担歼强、轰炸、运输、教练和直升机等多种机型机务人员培训任职教育院校，期望利用实装开展装备维修训练面临诸多困难：一是新型飞机首先满足部队训练需要，院校一般难以同步配备，即使配备，其数量有限，也不能满足培训需求；二是轰炸、运输等大型飞机对训练场地配套设施建设要求高，装备教学场所扩容难，且花费大；三是现代飞机结构系统庞大，技术保密，模拟训练装备开发费用高。
所以，针对多机型航空维修保障训练需求，急需探索多机型装备教学条件建设的新路子。
2 解决方案面对多机型维修训练条件建设难题，综合考虑仿真效果、培训员额和经费效益等因素，提出基于“CAVE系统”与“ZSPACE桌面展示平台”相结合的飞机虚拟维修实验室建设解决方案。
即将飞机数字模型取代实体原型进行飞机原理构造教学和维修保障科目程序训练，面向机、军、特、电等航空机务各专业学员，既有满足多人协同训练的CAVE沉浸式训练系统，又有满足单人的便携式桌面训练平台，统一建设、统一开发、统一管理。
其中，CAVE（Cave Automatic Virtual Environment）系统[1-2]是一种基于立体投影的沉浸式虚拟交互系统，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、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起的沉浸式虚拟环境。
增强现实知识：AR技术如何使用技术和算法来定位和跟踪位置
增强现实知识：AR技术如何使用技术和算法来定位和跟踪位置增强现实技术是在真实世界中叠加虚拟信息的一种技术。
它通过识别和跟踪现实世界中的物体，来在这些物体上叠加虚拟的图像或者三维模型，实现真实和虚拟的混合。
AR技术的其中一个核心问题就是如何精确的定位和跟踪用户的位置信息。
本文将从技术和算法两方面来探讨AR技术如何实现定位和跟踪位置的。
一、AR技术的定位和跟踪技术AR技术的定位和跟踪技术主要有两种：基于传感器的方法和基于计算机视觉的方法。
基于传感器的方法是指利用设备内置或外挂的各种传感器，如GPS、陀螺仪、加速度计、磁力计等，来获取设备的运动姿态和位置信息，再将这些信息传递给AR引擎，从而实现将虚拟信息叠加到现实世界中的精准位置。
而基于计算机视觉的方法则是利用计算机视觉技术来对现实世界中的场景进行分析和理解，从而得到场景中物体的位置和姿态信息，再将这些信息传递给AR引擎，在相应位置上叠加虚拟信息。
二、AR技术的位置定位AR技术的位置定位是指如何精准地获取用户所在的位置信息，以此为基础来叠加虚拟信息。
AR技术的位置定位主要有两种方法：基于GPS定位和基于视觉定位。
1.基于GPS定位GPS定位是一种基于卫星的定位技术，能实现全球范围内的高精度定位。
在AR技术中，通过获取GPS设备所在的位置信息，可以将用户的位置和虚拟信息结合起来，实现精准的增强现实体验。
2.基于视觉定位基于视觉定位是指利用计算机视觉技术，通过对摄像头所拍摄的画面进行分析和识别，来获取用户所在的位置信息。
这种方法需要对场景中的物体进行识别和跟踪，从而得到用户的位置信息，并将虚拟信息在合适的位置上叠放。
三、AR技术的位置跟踪AR技术的位置跟踪是指如何在用户移动的过程中，动态地更新虚拟信息的位置，从而保证虚拟信息和真实世界的对齐。
AR技术的位置跟踪也有两种方法：基于惯性测量单元（IMU）的方法和基于视觉位置跟踪的方法。
1.基于IMU的方法IMU是一种用于测量设备的加速度和旋转率的传感器，它能够测量设备在三个轴向上的加速度、角速度和磁场强度等信息，从而计算出设备的位置和姿态信息。
新托福TPO4阅读原文(二)Cave Art in Europe及译文
新托福TPO4阅读原文(二):Cave Art in EuropeTPO-4-2：Cave Art in EuropeThe earliest discovered traces of art are beads and carvings, and then paintings, from sites dating back to the Upper Paleolithic period. We might expect that early artistic efforts would be crude, but the cave paintings of Spain and southern France show a marked degree of skill. So do the naturalistic paintings on slabs of stone excavated in southern Africa. Some of those slabs appear to have been painted as much as 28,000 years ago, which suggests that painting in Africa is as old as painting in Europe. But painting may be even older than that. The early Australians may have painted on the walls of rock shelters and cliff faces at least 30,000 years ago, and maybe as much as 60,000 years ago.The researchers Peter Ucko and Andree Rosenfeld identified three principal locations of paintings in the caves of western Europe: (1) in obviously inhabited rock shelters and cave entrances; (2) in galleries immediately off the inhabited areas of caves; and (3) in the inner reaches of caves, whose difficulty of access has been interpreted by some as a sign that magical-religious activities were performed there.The subjects of the paintings are mostly animals. The paintings rest on bare walls, with no backdrops or environmental trappings. Perhaps, like many contemporary peoples, Upper Paleolithic men and women believed that the drawing of a human image could cause death or injury, and if that were indeed their belief, it might explain why human figures are rarely depicted in cave art. Another explanation for the focus on animals might be that these people sought to improve their luck at hunting. This theory is suggested by evidence of chips in the painted figures, perhaps made by spears thrown at the drawings. But if improving their hunting luck was the chief motivation for the paintings, it is difficult to explain why only a few show signs of having been speared. Perhaps the paintings were inspired by the need to increase the supply of animals. Cave art seems to have reached a peak toward the end of the Upper Paleolithic period, when the herds of game were decreasing.The particular symbolic significance of the cave paintings in southwestern France is more explicitly revealed, perhaps, by the results of a study conducted by researchers Patricia Rice and Ann Paterson. The data they present suggest that the animals portrayed in the cave paintings were mostly the ones that the painters preferred for meat and for materials such as hides. For example, wild cattle (bovines) and horses are portrayed more often than we would expect by chance, probably because they were larger and heavier (meatier) than other animals in the environment. In addition, the paintings mostly portray animals that the painters may have feared the most because of their size, speed, natural weapons such as tusks and horns, and the unpredictability of their behavior. That is, mammoths, bovines, and horses are portrayed more often than deer andreindeer. Thus, the paintings are consistent with the idea that the art is related to the importance of hunting in the economy of Upper Paleolithic people. Consistent with this idea, according to the investigators, is the fact that the art of the cultural period that followed the Upper Paleolithic also seems to reflect how people got their food. But in that period, when getting food no longer depended on hunting large game animals (because they were becoming extinct), the art ceased to focus on portrayals of animals.Upper Paleolithic art was not confined to cave paintings. Many shafts of spears and similar objects were decorated with figures of animals. The anthropologist Alexander Marshack has an interesting interpretation of some of the engravings made during the Upper Paleolithic. He believes that as far back as 30,000 B.C., hunters may have used a system of notation, engraved on bone and stone, to mark phases of the Moon. If this is true, it would mean that Upper Paleolithic people were capable of complex thought and were consciously aware of their environment. In addition to other artworks, figurines representing the human female in exaggerated form have also been found at Upper Paleolithic sites. It has been suggested that these figurines were an ideal type or an expression of a desire for fertility.译文：TPO-4-2 欧洲的岩洞艺术迄今为止，发现的最早的并且有迹可寻的工艺品是珠链和雕刻，然后还有绘画，人类在旧石器时代晚期的遗址上发现了它们。
ART动作捕捉_PPT_v01
2
系统工作原理
跟踪目标
ART相机
ATC服务器
Dtrack软件
原理
3
跟踪系统
ARTTRACK TRACKPACK
产品介绍1 交互设备
FLYSTICK FINGERTRACKING HEADTRACKING
控制器及软件
ARTTRACK CONTROLLER
DTRACK2
SMARTTRACK
ART HUMAN
TRACKPACK
•最大跟踪距离：3.5m,无噪音，无风扇，内置红外闪光灯，用于有源指点标同步的调制闪光灯，标准焦距： f=3.5mm，标准可视区域：73°×58°
5
产品介绍3
TRACKPACK/C 最大跟踪距离：3.5m，无噪音，无风扇，内置红外闪光灯、用于有源指点标同步的调制闪光灯、 标准焦距：f=3.6mm、标准可视区域：81°×62°
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产品介绍5
HEADTRACKING
视点位的 6 自由度跟踪. 简单的夹式设计. 提供定制的解决方案
ART_HUMAN
单个 6 自由度目标 – 无需使用套装、 通过 ART-Human 实现快速轻易的校准、可同时跟踪两个人的全身及一个人的上半 身、人体模型的绝对位置追踪、目标体加膜以提高耐用性、接口：Alaska Dynamicus，Autodesk、MotionBuilder®， Catia，Delmia，Jack，Virtools、提供免费的SDK、新增带有 ART Fingertracking 系统的手指跟踪
VR外设的必要性
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是由美 国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20 世纪80年代刜提出的。其具体内涵是：综合利 用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备， 在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉 浸感觉的技术。
先进制造技术-3现代设计技术
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并联机床设计
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全寿命周期设计技术
• 全寿命周期设计改变了制造业的企业结构和工作方 式，能对产品生产周期、质量和成本进行有效控制， 形成生产、销售、用户服务一条龙。主要体现在缩 短产品投放市场时间、提高质量、降低生产成本、 增强市场竞争力。其特点是全寿命全系统管理、全 寿命周期费用分析，达到“优生、优育、优管”。
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现代设计技术的内涵
现代设计技术包含了： • 绿色产品设计技术 • 优良性能设计基础技术 • 竞争优势创建技术 • 全寿命周期设计技术
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绿色产品设计技术
• 绿色产品设计技术是在保证产品的功能、质量、 成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率， 使产品在整个生命周期（设计、制造、使用到 报废）中，符合环境保护和人类健康的需要， 对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高， 能源消耗最低的设计技术。
• 优良性能设计基础技术是一项以提高机械产品综合性能 为目标的设计技术，是各种创新技术发展的基础，是全 寿命周期设计技术的必要条件，世界各发达国家和企业 都十分重视此技术的研究开发和应用。
• 体现在静态到动态、单项到综合、个体到系统、无限寿 命到有限寿命、设计对象向太空、深水、微观、生命等 领域发展，设计的基础理论要求更高。
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（1）头盔（HMD-Head Mounted Display) 两个LCD 或CRT显示器 典型分辨率 360 x 240
EnSight软件解决方案_
目 录
概述......................................................................................................................... 1 EnSight 主要特性 ................................................................................................... 1 ——EnSight Desktop 主要特征 ..................................................................... 2 ——EnSight Standard 主要特征 .................................................................... 5 ——EnSight HPC 主要特征 ........................................................................... 6 ——EnSight HPC+主要特征.......................................................................... 6 ——EnSight VR 主要特征 ............................................................................. 6 EnSight 运行平台 ................................................................................................... 7 行业应用案例......................................................................................................... 7 许可证类型............................................................................................................. 9 厂家与服务........................................................................................................... 10
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。
虚拟外设有什么组成
虚拟外设有什么组成不知道你是否有听过VR这词，即是虚拟现实。
你知道虚拟现实外设由生命组成吗?今天由店铺和大家说说你们不知道的一些小知识吧!跟紧脚步啦!什么是虚拟现实虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
而虚拟现实硬件指的是与虚拟现实技术领域相关的硬件产品，是虚拟现实解决方案中用到的硬件设备。
虚拟现实外设有什么现阶段虚拟现实中常用到的硬件设备，大致可以分为四类。
它们分别是：1、建模设备(如3D扫描仪);2、三维视觉显示设备(如3D展示系统、大型投影系统(如CAVE)、头显(头戴式立体显示器等));3、声音设备(如三维的声音系统以及非传统意义的立体声);4、交互设备(包括位置追踪仪、数据手套、3D输入设备(三维鼠标)、动作捕捉设备、眼动仪、力反馈设备以及其他交互设备)。
建模设备编辑3D扫描仪等3D扫描仪，也称为三维立体扫描仪，3D扫描仪，是融合光、机、电和计算机技术于一体的高新科技产品，主要用于获取物体外表面的三维坐标及物体的三维数字化模型。
该设备不但可用于产品的逆向工程、快速原型制造、三维检测(机器视觉测量)等领域，而且随着三维扫描技术的不断深入发展，诸如三维影视动画、数字化展览馆、服装量身定制、计算机虚拟现实仿真与可视化等越来越多的行业也开始应用三维扫描仪这一便捷的手段来创建实物的数字化模型。
通过三维扫描仪非接触扫描实物模型，得到实物表面精确的三维点云(Point Cloud)数据，最终生成实物的数字模型，不仅速度快，而且精度高，几乎可以完美的复制现实世界中的任何物体，以数字化的形式逼真的重现现实世界。
显示设备编辑为了实现虚拟显示的沉浸特性，必须具备人体的感官特性，包括视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等。
这一节主要叙述视觉显示系统。
VR其实就是VirtualReality的缩写，翻译成中文就是虚拟现实的意思。
虚拟现实技术考精彩试题及问题详解
虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。
6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。
要实现立体的显示。
现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 .12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。
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。
托福阅读真题第9篇TheMeaningofUpperPaleolithicArt（答案文章最后）
托福阅读真题第9篇TheMeaningofUpperPaleolithicArt（答案文章最后）旧石器时代晚期艺术的意义从 40,000 年前的 40,000 年前开始时期（见证了人类艺术和表现形式开始出现的显着石器时代）。
大约在这个时候，考古记录器用巨大的价值或被石头雕刻而成的雕像，还有猎杀杀戮的动物和这些画作猎杀的动物，以及动物贴图和上面的其他图像。
作品对他们的创作者意味着什么，他们为什么创作这些作品？索姆人类学家梅格·康基（梅格·康基）将西班牙人梅格·康基（Meg Conn塔拉洞穴（阿尔塔米拉洞穴（Altamira Cave）有抽象几何图案的1个不同的雕刻作品200年代雕塑作品（迈克尔·约阿希姆）在里面的迈克尔·约阿希姆的身份——“乔米·阿希姆”。
领地羊肚脐和法国社会压力（如佛朗哥连地区）——标志着作为领地的标志。
伴随着人口膨胀而来的2在该地区可能需要用行踪标记动物地图——2000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000从开始进入该地区的土地领地（如封盖）领地。
甘画艺术风格。
考古学家将帮助保持克利夫布尔（Clive Gamble）被描绘的小石头·克利夫作品的社会形象，通过共同的地理和地理主题上相距遥远的人群之间的社会联系。
最近，研究人员 Patricia Rice 和 Ann Paterson 又回到了更多的领域。
他们对欧洲石器时代的早期发现与揭秘上旧时代的动物数量和种类的统计分析，显示在西班牙和法国的实地发现的动物驯鹿和马鹿动物的相关性小动物的相关性存在。
中的这些危险的遗体遗骸时，但又会令人印象深刻，作为动物遗骸的遗体，在成功猎杀动物的肉类时，会发现它们通常在收藏品中，因此似乎也有发现。
CAVE系统中不规则多屏投影变换矩阵
CAVE系统中不规则多屏投影变换矩阵
刘劲松;戴拥民;孙建刚;周安;明德烈
【期刊名称】《计算机与现代化》
【年(卷),期】2016(000)009
【摘要】常见的CAVE系统是由4个正方形投影面构成一个立体空间,将复杂的数据以可视化的方式展现,营造一个逼真的虚拟环境,带给用户一种非凡的沉浸式体验.本文在分析投影变换矩阵的基础上,通过构建CAVE投影坐标系,提出构建不规则投影变换矩阵的快速计算方法.该方法使CAVE系统不再局限于标准的立方体空间,并通过获取用户在CAVE投影坐标系下的坐标位置,实时计算投影变换矩阵,满足用户在任意空间位置下的最佳观测视角.
【总页数】5页(P40-44)
【作者】刘劲松;戴拥民;孙建刚;周安;明德烈
【作者单位】国网新疆电力公司,新疆乌鲁木齐830000;国网新疆电力公司,新疆乌鲁木齐830000;国网新疆电力公司,新疆乌鲁木齐830000;北京洛斯达数字遥感技术有限公司,北京100120;华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
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虚拟仿真CA VE 系统目录一、系统概述 (3)1.1、系统设计背景 (3)1.2、系统建设目标 (4)1.3、系统建设方法与原则 (4)1.3.1、标准化原则 (4)1.3.2、实用性和易用性原则 (4)1.3.3、开放性与可扩展性原则 (4)1.3.4、先进性和前瞻性原则 (5)二、系统总体架构 (5)2.1、系统概述 (5)2.2、硬件部分 (6)2.2.1、立体投影系统 (6)2.2.2、跟踪捕捉系统 (9)2.2.3、图形集群与综控系统 (11)2.3、软件部分 (13)2.3.1、Vizard 仿真引擎介绍 (13)2.3.2、三维模型制作规范 (18)三、售后服务与保证 (20)3.1、质量保证期 (20)3.2、售后服务计划 (20)四、系统培训 (21)4.1、培训计划 (21)4.2、操作培训 (22)一、系统概述1.1、系统设计背景虚拟现实系统Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真。
是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
VR 是一项综合集成技术，涉及计算机图形学, 人机交互技术, 传感技术, 人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。
使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D 世界影像传回产生临场感。
该技术集成了计算机图形(CG) 技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
虚拟现实系统的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory ）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。
这些使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。
通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。
身临其境的沉浸感和人机互动的趣味性是虚拟现实的实质特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。
VR 技术问世以来，为人机交互界面开辟了广阔的天地，带来了巨大的社会、经济效益。
在当今世界上，许多发达国家都在大力研究、开发和应用这一技术，积极探索其在各领域中的应用。
VR 技术目前在军事、航空、医学、机器人、娱乐业的应用占主流地位;其次是教育、艺术和商业方面;另外，在可视化计算、制造业等领域也有相当的比重，并且现在的应用也越来越广泛。
VR 技术在各个领域中也得到了广泛的应用。
1.2、系统建设目标虚拟仿真CA VE 系统项目，系统采用最新的Virtual Reality（VR）技术，结合实际空间上搭建的4 面CA VE 幕框架，营造前面、左面、右面和地面的四面虚拟沉浸空间，参观者如同身临其境的感觉。
系统将集成计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能技术、传感技术、立体显示技术、网络并行处理技术等技术的最新成果，建成一个行业内领先的科研成果展示平台和学术交流平台。
1.3、系统建设方法与原则1.3.1、标准化原则虚拟仿真CA VE 系统在建设过程中遵守有关国家和行业标准，虚拟场景采用三维软件行业标准的建模工具和软件统一建模，数据模型标准统一，为后续扩展和使用提供标准保障。
1.3.2、实用性和易用性原则从用户的实际业务需求出发，系统建设满足当前项目的展示需求，按照人体工程学的要求，结合立体眼镜和交互手柄，营造虚拟仿真CA VE 系统环境。
系统建设坚持简单化、人性化设计理念，充分考虑立体空间中的沉浸感和空间中的交互操作，系统界面力求简洁、清晰、友好、实用，保证用户操作简单易行。
1.3.3、开放性与可扩展性原则系统建设采用标准的硬件接口和软件协议，系统设计遵循开放性原则，满足不同交互设备在标注接口和技术协议下协同工作。
系统的软件平台采用国外先进的仿真引擎，提供标准的三维模型接口，提供丰富的API 接口，可直接兼容HLSL 等高级着色语言。
1.3.4、先进性和前瞻性原则系统开发选择当今主流技术，采用思路新颖的管理方法和原则进行系统规划建设。
二、系统总体架构2.1、系统概述根据项目要求，本系统采用四通道CA VE 投影系统，包括3 通道里面投影和1 通道地面投影，分别处在观看者的前（主幕）、右（侧幕）、左（侧幕）、下（地幕）四个方向，互成90 度，主幕和侧幕采取背投的方式，地幕采取正投的方式（采取一次反射的方式）；单通道显示尺寸：3840mm×2400mm；单通道分辨率：WUXGA（1920×1200）。
系统平面布局示意如图2.1 所示。
图2.1 CAVE 系统平面布局示意图本系统选用CHRISTIE Mirage WU7K-J 投影机、CHRISTIE 主动式立体发射装置和立体眼镜，选用ART 公司跟踪系统，采用5 台HP Z820 型号高性能图形工作站组成的图形集群系统，满足系统主体硬件部分的系统架构。
图2.2 是系统搭建完毕的雏形示意图。
图2.2 CAVE 系统雏形示意以下将从系统硬件部分、软件部分及系统集成部分进行详细的技术参数说明和方案阐述。
2.2、硬件部分2.2.1、立体投影系统1、投影机部分本系统采用Christie Mirage WU7K-J 投影机，WU7K-J 是美国科视公司推出的一款的中等亮度的专业投影机，它是一款三片DLP 技术氙灯光源的投影机，而且分辨率为真正WUXGA＋，1920×1200，投影机亮度大于6300ANSI 流明（6950 中心流明），该机型具有图像显示色彩鲜艳、画面清晰、锐利和成像设备无烧坏死、免维护等特点，核心部件（DMD™）寿命超过10 万小时。
科视J 系列采用DLP®技术，具有高亮度、高可靠性和低成本的特征。
科视M 系列投影机具备如下标准功能特点：①是采用以DLP 为核心技术的一体化投影机。
②是采用三片黑色DMD，单屏物理分辨率为1920×1200。
③是采用1.0KW 氙灯，经济使用寿命可达1500 小时。
④投影机具有12Bit 灰度等级，支持完全彩色。
画面对比度2000：1。
⑤是采用了密封防尘引擎和光学元件，J 系列投影机工作时不需要过滤装置。
由于灰尘无法影响系统，所以不需要过滤装置，图像品质得以保持，维护成本很低。
可移动的侧面板便于为暴露在恶劣环境中的投影机添加防粗灰尘和烟雾液的过滤器。
⑥Christie TwistTM 是J 系列各款投影机的标准配置，可以对多个弯曲图像进行黑白无缝融合，比通过传统的手动方式更快速、更容易。
采用便于使用的图形用户界面进行控制，用户可以对多个弯曲图像进行快速控制，实现无缝边缘融合或堆叠。
图像可以变形，适应任何尺寸或形状的显示画面。
⑦LiteLOCTM 功能可以自动管理显示画面的亮度，便于用户匹配拼接式或融合式组合中多台投影机的亮度。
这个反馈系统可以持续监控灯泡亮度，以便系统在经过自然减弱的过程时可以通过提高功率来维持稳定一致的灯泡亮度。
2、屏幕部分：根据系统要求，CA VE 系统设计采用四通道：包括3 通道立面投影1 通道地面投影，分别处在观看者的前（主幕）、右（侧幕）、左（侧幕）、下（地幕）四个方向，互成90 度，主幕和侧幕采取背投的方式，地幕采取正投的方式；单通道显示尺寸：3800mm×2400mm（或者3200mm×2400mm）；单通道分辨率：WUXGA（1920×1200）。
根据目前国内投影市场产品技术及服务比较，我们选用美国Stewart 公司的背投/正投幕及科视的专业结构产品。
Stewart 提供了完美的均匀性并消除可能的局部高度明亮。
实现多个投影机使用达到完美的效果。
它具有卓越的对比度，色彩饱满而厚重，显示色阶得到增强，无论是高光位层次,还是暗部细节，都可以展现无遗。
即便是对那些背景为连续明暗场景切换的场景序列来说，也能够无比清晰的真实再现每个场景细节。
屏幕均具有光学结构，充分发挥投影机与屏幕相结合的最佳效果；能满足整套显示得要求，能够提供良好的亮度和色彩均匀性。
3、机械结构部分根据系统要求，机械结构按如下要求进行设计：采用六轴投影机调整架对投影机进行安装固定，机械结构由厂家专业人员提供机械设计和三维光路设计，达到机械结构可靠、稳定，安装精度高和可调整性的要求。
根据项目要求，我们提供专业、定制化、快速的本地服务，整体结构由专业一体化设计，结构简洁合理、坚固耐用、安装便捷，可保证屏幕、投影机、反射镜的牢固安装和调节，方便维持和保护。
立面屏幕与地幕结构如图2.7 所示，整个系统的占地为10.7 米（长）×7.3 米（宽）×3.7 米（高）。
图2.7 虚拟仿真CAVE 系统屏幕图4、立体发射器和眼镜科视标准距离立体发射器是与科视立体投影机配套使用的立体发射器，具有连接简单，稳定可靠的特点。
其性能参数和指标如下（如图2.8）：①电源：24VDC，3A Power Adapter②红外波段：940 nm③尺寸：182×70×44mm④重量：250gr⑤电源适配器：Model no：VEP24US24；Input：100-240Va.c. 50-60Hz，0.6A；Output：24Vd.c. 3A图2.8 科视立体发射器科视立体眼镜透光率高，眼镜轻便，采用标准钮扣电池，简便易用。
2.2.2、跟踪捕捉系统本系统我们设计选用ART 公司追踪系统，用户在与虚拟可视化系统进行交互时需要借助相应的软件以及硬件来完成交互工作。
ART Track硬件参数：高精度的位置和方向测量。
可在6DOF（自由度动作）独立跟踪20 个对象。
通过局域网实现低延易于校正定制目标。
可快速校正的灵活系统被跟踪目标无需电池或电缆。
系统配置了8 个摄像头。
可利用已调整好的红外信号同步可用的主动无线目标。
IR（红外）光学跟踪测量系统可以抵抗磁、电、声波的干扰。
摄像头之间无光学色度亮度干扰。
ARTtrack 和 DTrack 包括跟踪摄像ARTtrack2 目标和PC 软件 DTrack 。
有4 个或更多标记（刚体）时，提供6 自由度的位置跟踪。
它是市场上这一价位性价比最高、最精确、最灵活的系统之一。
ART TrackTP/C一款新型、简易的CAVE 追踪摄像头：工作原理基于应用在TrackPack 上的技术可被安装在位于室内角落或墙体边缘的小孔(直径35mm)中镜头体积小环绕着镜头集成了红外线光闪发射装置->不需要额外的红外线发射装置独特的手臂关节设计可以更灵活地安装、调整追踪摄像头FlyStick2反光介质标志体，罩在透明塑料外壳中由5 个按键以及一个操纵杆组成利用人体工程学设计包含2.4 GHz 的无线传输装置使用可充电电池（可连续工作时间为大约8 个小时）光学追踪点Tracking Targets 用于主动和被动的立体眼睛的轻量级被动反光标记用于头、脚、手、膝盖、肘等坐标测量指示器特定的用户市场：医疗器械、HMDs、室外跟踪、机器手等用户可以自定义标记。