Автоматическая виртуальная среда пещеры
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( октябрь 2013 г. ) |
( Автоматическая виртуальная среда пещеры более известная под рекурсивным сокращением CAVE ) — это с эффектом погружения виртуальной реальности среда , в которой проекторы направляются на три-шесть стен куба размером с комнату. Название также является отсылкой к аллегории Пещеры в , » Платона «Государстве в которой философ размышляет о восприятии, реальности и иллюзиях.
CAVE была изобретена Каролиной Круз-Нейра , Дэниелом Дж. Сандином и Томасом А. ДеФанти в Университета Иллинойса Чикагской лаборатории электронной визуализации в 1992 году. [1] Изображения на стенах были стереофоническими, что придавало глубину. [2]
Общие характеристики [ править ]
ПЕЩЕРА обычно представляет собой видеокинотеатр, расположенный в большой комнате. Стены ПЕЩЕРЫ обычно состоят из экранов обратной проекции , однако широкомасштабные светодиодные дисплеи становятся все более распространенными. Пол может представлять собой экран с нисходящей проекцией, экран с нижней проекцией или плоский дисплей. Проекционные системы имеют очень высокое разрешение благодаря возможности просмотра на близком расстоянии, для чего требуется очень маленький размер пикселей, чтобы сохранить иллюзию реальности. Пользователь носит 3D-очки внутри CAVE, чтобы видеть 3D-графику, созданную CAVE. Люди, использующие ПЕЩЕРУ, могут видеть объекты, плавающие в воздухе, и могут ходить вокруг них, получая правильное представление о том, как они будут выглядеть в реальности. Первоначально это стало возможным благодаря электромагнитным датчикам, но затем они были преобразованы в инфракрасные камеры. Каркас первых CAVE должен был быть построен из немагнитных материалов, таких как дерево, чтобы минимизировать помехи для электромагнитных датчиков; переход на инфракрасное отслеживание устранил это ограничение. Движения пользователя CAVE отслеживаются датчиками, обычно прикрепленными к 3D-очкам, и видео постоянно корректируется, чтобы сохранить перспективу зрителей. Компьютеры контролируют как этот аспект CAVE, так и звуковой аспект. Обычно в CAVE имеется несколько динамиков, расположенных под разными углами, что обеспечивает 3D-звук дополняет 3D-видео . [ нужна ссылка ]
Технология [ править ]
Реалистичный визуальный дисплей создается проекторами, расположенными снаружи ПЕЩЕРЫ и управляемыми физическими движениями пользователя внутри ПЕЩЕРЫ. Система захвата движения фиксирует положение пользователя в реальном времени. Стереоскопические ЖК-очки с затвором передают трехмерное изображение. Компьютеры быстро генерируют пару изображений, по одному для каждого глаза пользователя, на основе данных захвата движения. Очки синхронизированы с проекторами, так что каждый глаз видит только правильное изображение. Поскольку проекторы располагаются вне куба, для уменьшения расстояния от проекторов до экранов часто используются зеркала. Один или несколько компьютеров управляют проекторами. Кластеры настольных ПК популярны для запуска CAVE, поскольку они стоят дешевле и работают быстрее.
Доступно программное обеспечение и библиотеки, разработанные специально для приложений CAVE. Существует несколько методов рендеринга сцены. 3 популярных графа сцен Сегодня используются : 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 используемой технологии . Оптические или инерционно-акустические системы требуют только настройки нуля и осей, используемых системой слежения. Калибровка электромагнитных датчиков (вроде тех, что использовались в первой пещере) более сложна. В этом случае человек наденет специальные очки, необходимые для просмотра изображения в 3D. Затем проекторы заполняют ПЕЩЕРУ множеством однодюймовых коробок, расположенных на расстоянии одного фута друг от друга. Затем человек берет инструмент, называемый «устройством ультразвукового измерения», в центре которого находится курсор, и позиционирует 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, изображения, проецируемые в CAVE, не должны иметь искажений. Это также позволяет CAVE правильно определять, где находится пользователь, и точно отслеживать его движения, позволяя проекторам отображать изображения в зависимости от того, где находится человек внутри CAVE. [3]
Приложения [ править ]
Концепция оригинальной CAVE была повторно применена и в настоящее время используется в различных областях. Многие университеты владеют системами CAVE. ПЕЩЕРЫ имеют множество применений. Многие инжиниринговые компании используют CAVE для улучшения разработки продуктов. [4] [5] Можно создавать и тестировать прототипы деталей, разрабатывать интерфейсы и моделировать заводские компоновки — и все это еще до того, как тратить деньги на физические детали. Это дает инженерам лучшее представление о том, как деталь будет вести себя в изделии в целом. CAVE также все чаще используются при совместном планировании в строительном секторе. [6] Исследователи могут использовать систему CAVE для проведения своей темы исследования более доступным и эффективным методом. Например, CAVEs применялся при исследовании учебных предметов по посадке самолета F-16. [7]
Команда EVL в UIC выпустила CAVE2 в октябре 2012 года. [8] Подобно оригинальной CAVE, это трехмерная иммерсивная среда, но она основана на ЖК-панелях, а не на проекции.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Круз-Нейра, Каролина; Сандин, Дэниел Дж.; ДеФанти, Томас А.; Кеньон, Роберт В.; Харт, Джон К. (1 июня 1992 г.). «ПЕЩЕРА: автоматическая виртуальная среда аудиовизуального опыта» . Коммун. АКМ . 35 (6): 64–72. дои : 10.1145/129888.129892 . ISSN 0001-0782 . S2CID 19283900 .
- ^ Карлсон, Уэйн Э. (20 июня 2017 г.). «17.5 Виртуальные пространства» . Университет штата Огайо . Проверено 12 апреля 2024 г.
- ^ «ПЕЩЕРА (Автоматическая виртуальная среда CAVE)» . Архивировано из оригинала 9 января 2007 г. Проверено 27 июня 2006 г.
- ^ Оттоссон, Стиг (1 января 1970 г.). «Виртуальная реальность в процессе разработки продукта». Журнал инженерного дизайна . 13 (2): 159–172. дои : 10.1080/09544820210129823 . S2CID 110260269 .
- ^ Разработка продукта: инструменты и методы на основе виртуальной реальности . 6 июня 2007 г. Проверено 4 августа 2014 г.
- ^ Нострада (13 июня 2014 г.). «Совместное планирование с Sweco Cave: новейшие достижения в области дизайна и управления дизайном» . Slideshare.net . Проверено 4 августа 2014 г.
- ^ Реппергер, Д.В.; Гилки, Р.Х.; Грин, Р.; Лафлер, Т.; Хаас, М.В. (2003). «Влияние тактильной обратной связи и турбулентности на эффективность приземления с использованием автоматической виртуальной среды иммерсивной пещеры (CAVE)». Перцептивные и моторные навыки . 97 (3): 820–832. дои : 10.2466/pms.2003.97.3.820 . ПМИД 14738347 . S2CID 41324691 .
- ^ ЭВЛ (01 мая 2009 г.). «CAVE2: Гибридная среда виртуальной реальности и визуализации следующего поколения для иммерсивного моделирования и анализа информации» . Проверено 7 августа 2014 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Каролина Круз-Нейра, Дэниел Дж. Сандин и Томас А. ДеФанти. «Виртуальная реальность на основе проекции объемного экрана: проектирование и реализация CAVE», SIGGRAPH '93: материалы 20-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам , стр. 135–142, doi: 10.1145/166117.166134