VR虚拟现实仿真实验室建设方案

1、 VR虚拟现实仿真实验室建设方案VR虚拟现实仿真实验室建设方案目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc456189801 第一章、虚拟现实概述 PAGEREF _Toc456189801 h 3 HYPERLINK l _Toc456189802 1.1虚拟现实简介 PAGEREF _Toc456189802 h 3 HYPERLINK l _Toc456189803 1.2虚拟现实系统的构成 PAGEREF _Toc456189803 h 3 HYPERLINK l _Toc456189804 1.3虚拟现实技术在建筑领域、汽车装配检修领域、营销实践领域、3D

2、导游实训领域的应用 PAGEREF _Toc456189804 h 4 HYPERLINK l _Toc456189805 1.3.1建筑设计 PAGEREF _Toc456189805 h 4 HYPERLINK l _Toc456189806 1.3.2汽车装配及检修领域 PAGEREF _Toc456189806 h 7 HYPERLINK l _Toc456189807 1.3.3营销实践领域 PAGEREF _Toc456189807 h 8 HYPERLINK l _Toc456189808 1.3.4 3D导游实训领域 PAGEREF _Toc456189808 h 9 HYPE

3、RLINK l _Toc456189809 1.4建立虚拟现实教学平台的必要性 PAGEREF _Toc456189809 h 9 HYPERLINK l _Toc456189810 1.4.1教学观念的变化 PAGEREF _Toc456189810 h 10 HYPERLINK l _Toc456189811 1.4.2教学内容的变化 PAGEREF _Toc456189811 h 10 HYPERLINK l _Toc456189812 1.4.3教学手段的变化 PAGEREF _Toc456189812 h 11 HYPERLINK l _Toc456189813 1.5虚拟现实平台的

4、建设思路 PAGEREF _Toc456189813 h 13 HYPERLINK l _Toc456189814 第二章、硬件平台 PAGEREF _Toc456189814 h 14 HYPERLINK l _Toc456189815 2.1系统连接图 PAGEREF _Toc456189815 h 14 HYPERLINK l _Toc456189816 2.2硬件平台组成 PAGEREF _Toc456189816 h 14 HYPERLINK l _Toc456189817 2.3标准化机械结构 PAGEREF _Toc456189817 h 15 HYPERLINK l _Toc4

5、56189818 2.3.1 产品介绍 PAGEREF _Toc456189818 h 15 HYPERLINK l _Toc456189819 2.3.2 产品功能 PAGEREF _Toc456189819 h 15 HYPERLINK l _Toc456189820 2.3.3 产品效果图 PAGEREF _Toc456189820 h 16 HYPERLINK l _Toc456189821 2.3.4 三维微间距沉浸式显示系统 PAGEREF _Toc456189821 h 17 HYPERLINK l _Toc456189822 1、三维微间距沉浸式显示系统 PAGEREF _To

6、c456189822 h 17 HYPERLINK l _Toc456189823 1）系统概述 PAGEREF _Toc456189823 h 17 HYPERLINK l _Toc456189824 2）特点及优势 PAGEREF _Toc456189824 h 18 HYPERLINK l _Toc456189825 2.4 光学追踪及动捕系统 PAGEREF _Toc456189825 h 23 HYPERLINK l _Toc456189826 第三章、虚拟现实可视化平台DVS3D PAGEREF _Toc456189826 h 26 HYPERLINK l _Toc45618982

7、7 3.1 产品概述 PAGEREF _Toc456189827 h 26 HYPERLINK l _Toc456189828 3.2 功能特点 PAGEREF _Toc456189828 h 26 HYPERLINK l _Toc456189829 第四章、相关案例介绍 PAGEREF _Toc456189829 h 31 HYPERLINK l _Toc456189830 4.1北京建筑工程学院城市建筑与环艺创意设计虚拟实验室 PAGEREF _Toc456189830 h 31 HYPERLINK l _Toc456189831 4.2建设汽车虚拟装配及虚拟培训 PAGEREF _Toc

8、456189831 h 32 HYPERLINK l _Toc456189832 4.3建设3D虚拟仿真实训室 PAGEREF _Toc456189832 h 33 HYPERLINK l _Toc456189833 第五章 设备清单 PAGEREF _Toc456189833 h 34第一章、虚拟现实概述1.1虚拟现实简介虚拟现实(Virtual Reality，VR)，也称为灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统，可以形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用的多维信息空间”。VR技术利用计算机生成的交互式三维环境，不仅使参与者能够感到景物或

9、模型十分逼真地存在，而且能对参与者的运动和操作做出实时准确的响应。虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术，在军事、能源、医学、建筑、工业、艺术等很多领域都得到了广泛的应用。虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下主要特征：（1）依托学科的高度综合化；（2）人的临场化；（3）系统或环境的大规模集成化；（4）数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量、数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。1.2虚拟现实系统的构成作为虚拟现实技术的载体，虚拟现实系统具有缜密的组成和较高的结构复杂度，归结来说，可将其分为两大部分：以数字软件为基础的虚拟环境生成系统，及以硬件为

10、基础的人机交互系统。1)虚拟环境生成系统是虚拟现实技术的主体部分，它依托于数码工作站式的计算机硬件，主要涵盖虚拟现实图形数据库及三维数字模型生成软件等，能够根据产品功能或者展示要求产生所需的、具有6个自由度的场景和设计实例，通过虚拟现实浏览器可全方位观看其造型、材质、色彩及结构等。虚拟环境模型的建立既可以通过三维软件进行数字建模，还可以通过逆向工程(RET)进行环境的反求。2)人机交互技术是虚拟现实系统的显著特征，集中体现在视觉、听觉、触觉三大方面。人机交互系统使得数据不再是单方向强制性地传递给用户，用户可以借助外延设备实现与虚拟环境的双向信息交流，并将用户的口令或者所做修改以实时的方式显示出

11、来。虚拟现实中的人机交互系统依靠数据手套、头盔显示器、音响及多维跟踪器等设备，使处于虚拟环境之中的使用者产生立体式“沉浸感”，使用户的动作和操作更加真实与自然，体现出人机交互系统的多通道属性。1.3虚拟现实技术在建筑领域、汽车装配检修领域、营销实践领域、3D导游实训领域的应用1.3.1建筑设计a)工程结构分析工程结构在破坏特征和极限承载力是设计过程中需要重点关注的。当结构形式特殊，荷载及材料特性复杂时，我们可以通过模拟试验来测定其受力性能，如建筑物及构筑物在地震作用下的倒塌分析，桥梁受到汽车高速碰撞的检验试验等只有采用仿真与虚拟现实技术，分析才能大量进行。如果采用计算机模拟仿真试验，则可观察其

12、破坏的全过程，便于破坏机理的研究，并利用虚拟现实VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使设计思维更加形象化，概念更易于理解，教学从而更加容易。b)岩土工程岩土工程处于地下，往往难于直接观察，而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来，有很大实用价值。例如，地下工程开挖经常会塌方冒项。根据地质勘察，我们可以知道断层、裂隙和节理的走向密度，通过小型试验，可以确定岩体本身的力学性能及岩体夹层界面的力学特性、强度条件，并存入计算机中。 分析地下工程的围岩结构，边坡稳定等问题时，可以把节理断层划分为许多离散单元。这一过程可以在显示器和大型屏幕上显示出来，最终可以看到塌方的

13、区域及范围，这就为支护设计提供了可靠依据。c)防灾工程长期以来，人类一直与洪水、火灾、地震等自然灾害进行着坚持不懈的斗争。由于自然灾害的原型重复实验几乎是不可能的，因而仿真与虚拟现实技术在这一领域的应用就更有意义。 例如洪水泛滥淹没区的洪水发展过程演示系统。该系统预先存储了泛滥区的地形地貌和地物，有数据可确定等高线，只要输入洪水标准(如百年一遇的洪水)及预定河堤决口位置，计算机就可根据水量、流速区域面积及高程数据算出不同时刻的淹没地区，并在显示器和大型屏幕上显示出来。人们从屏幕上可以看到水势从低处向高处逐渐淹没的过程，这样对防洪规划以及遭遇洪水时指导人员疏散是很有作用的。又如在火灾方面，对森林

14、火灾的蔓延，建筑物中火灾的传播均已开发出相应的模拟仿真系统，这对消防工程起到了很好的指导作用。d)在模拟施工过程中的应用建筑施工是复杂的大型的动态系统，它通常包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关系复杂，直接影响着混凝土浇筑的进程。模拟施工过程是为了通过仿真手段，去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对实际施工进行仿真。例如，大型水利枢纽混凝土在运输浇筑系统的模拟仿真模型，是由运输子系统和浇注子系统构成的，模型是按进程交互的仿真策略建立的，按这种条件建立的模型能与仿真程序间保持紧密的对应关系，程序所要模仿的行为比较 直观、清晰。程

15、序流程直接与模型结构和系统状态相对应。1.3.2汽车装配及检修领域a) 一个良好逼真的教学情景是整个教学取得成功的前提。采用虚拟现实技术表现力通过真实细致的汽车模型，立体仿真的动画将原本复杂，枯燥无味的内容生动再现，系统还可以模拟一个汽车维修实训中心，学员通过点击鼠标可以认知汽车各个系统结构和工作原理，系统详细的演示了汽车车门及后备箱开启，汽车底盘的维修，车轮的更换等操作步骤。同时系统还结合人机交互操作，运用“虚拟手”与车身零部件进行互动操作，演示如何通过旋转，拆离，组装等方式进行汽车轮胎零部件的拆装，同时系统还提供了拆装的指导顺序，以免学员进行误操作，达到事半功倍的效果。b) 虚拟培训系统可

16、以帮助公司培养汽车维修技能型 人才，解决他们实际工作中遇到的棘手问题，虚拟装配则有效改善了产品的装配工艺。改进了产品的装配质量。对于缩短产品开发研制周期，降低产品开发成本有站重要的意义。1.3.3营销实践领域当虚拟现实应用于教学教育中是一个质的飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用，并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室，将科研成果迅速转化实用技术，优势：（1）节省成本通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统，学生足

17、不出户便可以做各种实训，在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本。（2）虚拟的商场实训室，利用虚拟现实技术，可以彻底打破时间与空间的限制。如北上广深的大城市里的各种营销环境，而虚拟技术在一堂课内就可以轻松实现。1.3.4 3D导游实训领域 1、虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用，有三个应用层面：1、运用三维可视化虚拟校园虚拟校园环境供游客浏览基于教学、教务、校园生活。2、以虚拟现实技术作为远程教育基础平台场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，对各个终端提供持续教育。3、还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益。 2、虚拟仿真景，3D导游实训室可

18、以将旅游教学与实训的专业层次更加深入，使得两者有机衔接，紧密配合，显著提高教学质量。1是能满足模拟导游教学过程。2是能满足教师教学需求的功。1.4建立虚拟现实教学平台的必要性在高等院校，虚拟现实技术具有广泛的作用和影响。虚拟现实技术走向应用的核心技术是交互技术，亲身经历、亲自感受比空洞抽象的说教更具有说服力。主动地去交互与被动的观看有质的差别。正如教育界专家所指出的：崭新的技术，会带来崭新的教育思维，解决我们以前无法解决的问题，将给我们的教育带来一系列的重大变革，尤其在科技研究、虚拟仿真校园、虚拟教学、虚拟实验、教育娱乐等方面的应用更为广泛。虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了

19、“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。1.4.1教学观念的变化传统的教学观念主要是“传道、授业、解惑”，教学观念决定了教学组织形式和教学方法。教学组织形式通常是以班授课为主，授课则主要采用课堂讲授法， 教师是教学的中心，由教师决定教学内容、结构、教学方法及教学进度，这种教学方法是以教为主，学生始终处于被动的学习环境中。现代化的教学方法要求改变传统的课堂讲授式为启发引导式，追求教与学的合作化，以讲授引导思维，以教导激发感情，并赋予学生学习的主动性。虚拟现实教学有利于创造这样的环境，以教师为中心的授课形式将会被改变

20、，以学生为中心的个别化教学、合作化教学和环境中自我探究得以真正实现。虚拟现实正是在现代教育思想指导下，使用新技术改进教学方法的尝试。引入虚拟现实技术到教学，从多媒体虚拟现实系统的组织形式看，虚拟现实是非线性的网络结构，逼真的虚拟环境可提供良好的人机交互功能，在这个基础上教学内容的组织安排将特别强调由学生主动参与来构建知识结构，变学生的“被动听讲”为“主动学习”，由“要我学”转变为“我要学”。在这种情况下，教材的意义也将由传统的“教材控制”转变为“学习者控制”，教学内容外在形式的生动化与内在结构的科学化将更紧密的结合起来，这种环境将极大地促进教学观念发生变化。1.4.2教学内容的变化教学内容是教

21、学过程中传递的教学信息，是学生获取知识、掌握技术、发展能力的主要源泉。多媒体虚拟现实技术的引入使教学内容无论是外在形式还是内在结构都产生了很大的变化。一是教学内容外在形式的变化。学生的技术水平和动手能力是在实验、实训中培养出来的，在传统的实践教学中，实验课内容主要是学科性的理论验证和学会使用设备、仪器, 并从中归纳、总结出规律。这些年来，随着教育技术的发展， 从原来只是用录音、录像来辅助文字教材进行教学的方式发展为使用具有人机交互的多媒体技术。多媒体的信息类型有静态的、运动的、超级链接的视觉和听觉信息，媒体信息形式通过计算机的集成处理，提供了超文本、图形、图像、图表、音频、视频和动画。多媒体信

22、息表现形式多样，对于抽象的、概括的概念、原理，除了用文字和语音协同描述外，还可以用三维实景虚拟现实过程，对于不可视的变化、无法触摸的物体或有危险的场所，甚至自然界或现实生活中不可能存在的事件，也可以通过虚拟现实技术去展现。多媒体技术存贮信息量大，教学内容可以用最有效的方式来表现，而且同一教学内容还可以用多种信息形式来表现，这就有利于克服单一媒体表现及难以协同表现的弊端。虚拟现实所提供的人机交互的特点尤其适用于个性化教育，因人施教、因材施教，培养高素质的综合型人才。二是教学内容的内在结构的变化。虚拟现实的应用将带来教学内容结构的变化。教学内容的内在结构就是学科知识结构设计，知识结构是学科知识间的

23、逻辑关系，是学科内含智力因素的信息源。传统的教材及实验指导材料都是以线性结构来组织学科知识结构的，知识内容的结构及顺序都是以教为主，教学顺序性很强，学生只能在教师的讲授下获得正确的概念、原理及逻辑关系。这种形式的学习，学生对教师的依赖性很大，教材也只是一种教授材料，学生利用它学习的自由度不大，灵活性不强，难以促使学生从己建立的知识结构向新知识结构迁移。使用虚拟现实技术后，多种媒体的信息通过网络化超链接，就可以接近人类认知特点的方式去组织和展示教学内容、构建知识结构，这种网状的信息组织方式是一种非线性结构，链是知识之间的层级逻辑关系。虚拟现实与普通多媒体是多媒体信息处理的高度集成，把信息的组织形

24、式与信息内容呈现的多样性、复杂性结合起来，为学生提供了一种动态、开放的结构化认知形式，既包括了学科的基本内容，又包括了学科内容之间的逻辑关系，既注重知识的形成过程，又注重知识的结构，凭藉视觉、听觉、触觉信息的协调作用使教学内容的统一与灵活性得到了完善的结合。虚拟现实的这种非线性结构利于学生进行扩散思维，联想原有的知识，获得新知识。1.4.3教学手段的变化多媒体虚拟现实技术应用于教学过程后，可以促使教学手段向科学化、高效益方向发展，其变化体现在以下几个方面：一是互动启发式教学。虚拟现实有助于启发式教学的开展，与传统的幻灯、投映胶片和课件相比都有很大的进步，尤其在演示教学内容方面能提供直观的、形象

25、的多重感官刺激的视听觉材料，以一种直接的信息传递方式，通过亲临其境的、自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应，提供生动活泼的直观形象思维材料、展现学生不能直接观察到的事物等，形成知识点。学生则从思维、情感和行为三个方面参与教学活动，这也是形成启发式教育的基础。虚拟现实教学对教师引导学生讨论交流带来方便，更有利于训练学生的分析总结能力，产生知识结构的新生长点，构建多学科交叉的知识网络，有利于学生知识的获取和增长，培养有创新意识的综合型人才。二是发现式教学。发现式教学是以解决问题为中心的教学形式，虚拟现实在实训教学中可以让学生进入问题存在的环境，有针对性地建构虚拟情景，引导学生进

26、行探究，它以一种接近人类认知特点的网络化结构形式，每个节点包含不同媒体信息的知识点，各知识点之间的逻辑链接关系构成了教学内容的知识结构， 提供了发现式的学习思维轨迹。虚拟现实教学不但提供良好的人机交互，还允许学生出错时，自行了解错误的根由及后果，发现解决问题的方法，进而通过分析、综合、比较、归纳、推理等高级思维技能围绕假设进行论证，接近或掌握真理，形成发现式的学习风格和策略，培养高层次的思维技能，这也是素质教育的重要内容之一。三是协同工作式教学。以往的教学手段交流只能限于师生之间，学生与学生之间缺乏协作，而虚拟现实教学不受空间位置和相互距离的限制，可让远距离的师生或位置分散的学生“共处于”一个

27、虚拟空间中，通过共同参与，且必须具备协同操作能力才能完成某些项目的设计或训练。这种教学手段与传统的课堂教学中师生之间的交流仅局限于固定时间、固定空间的结构中有很大的差别，不但师生之间可有效交流，而且学生之间能实现协作，培养协同工作的意识，使学生具备适应大系统工作的能力。四是情境式教学。虚拟现实技术具有动画虚拟现实的能力，能够把教学中的抽象概念原理、真实的实验过程等形象生动地表现出来，给学生创设真实学习情境，帮助学生获得示范性的知识,把握概念原理的实质。1.5虚拟现实平台的建设思路第一阶段，建立虚拟现实硬件环境与多通道立体显示软件平台，其中硬件环境包含主动立体投影显示系统、动作捕捉交互操作系统、

28、专业图形工作站、其它辅助设备，后续可根据需求对环境进行升级； 第二阶段，利用目前成熟的虚拟现实开发平台软件，针对西安建筑科技大学管理学院的教学内容开发实用课件，并与虚拟现实环境连接，内容直接服务于教学建设；第三阶段，科研平台建设，利用前两阶段的环境，根据科研需要实施科学研究。整个虚拟现实实验室满足包括教学、培训、科研三方面的需求。硬件、系统开发平台的投入既考虑当前的教学、培训和科研的需求，也考虑到可扩展性，为后续的发展留足够的空间。后期甚至作为全系乃至整个学院的平台，成为服务于全系，全院，乃至全校的虚拟仿真教学培训科研的开放硬件和开发平台。第二章、硬件平台2.1系统连接图2.2硬件平台组成实验

29、室VR系统的硬件平台主要由以下几部分组成：沉浸式立体显示系统：作为整个虚拟现实仿真平台的显示部分，显示系统效果的好坏对整个系统表现的影响非常大。系统一般由微间距显示屏机械结构实现。其核心是根据使用要求和现场情况（环境光情况、场地情况、观众等），选择适当结构形式以形成最佳的视场。由于显示屏面积较大，图像均匀性及一致性要求突出。图形集群处理系统：由于虚拟系统所采用的软件占用较大空间资源，因此对计算机硬件的要求随之提高，当前虚拟系统中的计算机硬件以高性能图形工作站为主流，具体配置因所采用的建模和分析软件不同而不同。交互系统：虚拟设计平台中的人机交互设备包括数据手套、动作捕捉系统、三维鼠标等，可以使设

30、计者和观察者实时地对多通道显示屏幕上的内容进行综合操控，实现用户与三维模型的交互浏览和相关分析。2.3标准化机械结构2.3.1 产品介绍独有的角落式设计，让您真正实现虚拟“探索”的奥秘。产品由三面相互具有公共邻边的光路系统构建而成，采用LED呈现方式，三通道画面系统分离控制，非常适用于方案评估对比，给您呈现出一个综合视角。应用方向：适用于多角度产品审视，产品内部构造分析等应用，三通道光路系统能够较充分的表达多维度空间的包围沉浸感，在建筑，高端制造，科研教育，能源，国防军工，生物医学等领域有着广泛应用。2.3.2 产品功能由机械结构设计师设计，包括微间距显示屏固定安装结构、反射系统安装机械结构、

31、追踪系统支撑安装结构，采用全封闭一体化铝合金结构，经久耐用，具有抗震性，耐腐蚀，可现场快速安装拆卸，便于后期实验室搬迁。产品采用三通道立体画面展示，使体验者仿佛置身于真实世界。数字色彩管理、自动显示系统校准、电动光学融合多项专利技术的采用，严格保障的高端可视化应用的需求。提供精确帧显示效果，满足高速模拟环境的苛刻需求。2.3.3 产品效果图2.3.4 三维微间距沉浸式显示系统1、三维微间距沉浸式显示系统1）系统概述显示子系统是一套硬件外设和配套软件组成，是一个大型的可支持多用户的沉浸式产品，能为用户提供大范围视野的高分辨率及高质量的立体影像。显示子系统在各种交互设备的支持下拥有极佳的交互性并能

32、提供给用户一种前所未有的沉浸感，方便用户深入到产品内部了解产品特性，让虚拟环境完全媲美真实世界。整体采用特别研发的一键式电控式机械结构，无需费力即可完成系统变形，让包容沉浸瞬间转变成为震撼的超大画面，体验魔术般虚拟现实的魅力。经过多年技术研发和交付项目的积累，目前掌心在显示子系统部分，提供基于小间距屏的方案：显示子系统由微间距屏（间距2.5mm）、高清视频处理器、发送卡及主控系统等模块组成，系统依据微间距屏幕显示系统各设备功能特点及兼容稳定性，遵循科学的设计原则、设计标准和设计规范，突出先进性、适用性和经济性而进行设计，主要实现高分辨率全屏显示、信号画面任意漫游、缩放显示、信号画面叠加、图像剪

33、裁/字符叠加及主动立体图像还原显示的要求。2）特点及优势无拼缝、完美显示彻底消除视觉拼缝，尽享超大、完整的显示画面；采用顶级面板墨色处理技术，甄选优质纯黑LED发光管，使屏体达到低反光、高对比、高均匀性，画面层次分明、281亿色彩给人美妙绝伦的视觉体验；室内显示尤其是广电演播厅强光的环境下，要求背景显示屏的灯光反射越小越好，以减轻摄制画面中恼人的光斑，在这方面，G-MD屏具有独特优势。现场逐点校正，亮度色度均匀一致 DLP、LCD长时间使用后，发光源衰减将导致各显示单元间亮度、色度不均匀；LED屏采用先进的逐点校正技术，可实现对每一块LED小间距屏的现场校正；可对出厂前及多年后的LED屏进行校

34、正，确保整屏亮度、色度均匀一致，低灰处不偏红，彻底消除亮暗线。NTSC广播级色域，色温智能可调采用RGB三基色成像技术，色域超广，色彩更丰富，达到广播级标准；经过单点亮度、色度校正后，可使屏幕的亮度、色度保持高度一致性，无需二次补偿，色彩高保真；色温可调范围大，满足各种显示应用领域对色温的需求，尤其是演播室及综艺节目等场所。换帧速度快，纳秒级响应时间 采用纳秒级显示技术，将微间距屏换帧时间缩至极短，消除液晶和投影在处理快速动态画面时出现的拖尾、重影叠加现象，确保观众收看到连贯、清晰的图像，在视频监控及广电显示领域具有极大优势。超宽视角，任意角度完美显示 独创宽视角技术，上下左右视域160170

35、，观看无死角、无偏色，图像始终完美无缝，显示覆盖面积更大。智能化亮度调节，自动适配环境微间距屏独有的智能亮度调节技术，亮度可调范围达100-800cd/m2，可根据周围明暗变化，自动调节亮度，确保在室内各种亮度环境下，画面仍然保持舒适柔和，长时间观看不疲劳。独有的智能亮度调节技术，亮度可调范围大。微间距屏满足724小时观看不刺眼极速刷新，明显提升视觉舒适度数字自主研发高端播控系统，支持超高刷新率输出，驱动解码急速响应，摆脱图像残影，使画面播放细腻流畅，观看更舒适；摄取画面稳定无波纹不闪烁，应对动态显示画面，图像边缘清晰，有良好的动态表现力，将图像信息准确真实地还原。微间距屏(高刷新)传统屏(低

36、刷新)单元高精度控制技术独创V-Smooth技术：行业第一家自有模具加工设备和生产车间的公司，确保每个显示单元箱均采用高标准模具级加工处理，从而使拼接误差近乎为零，实现屏体平整无凹凸，消除画面亮暗线。运行“零”噪音1.先进的V-Structure设计理念： 主体结构采用高性能导热铝材，内部电路优化布局，箱体内部采用大面积散热设计，可快速带走箱体内部热量，使整屏温升低，运行更稳定。箱体内部热量排散示意图双路信号热备份采用双路信号热备份输入方式，各单元显示控制模块会自动检测两路输入信号的完整性，故障自动切换，确保画面稳定可靠；微间距屏高端控制系统支持加密输出，避免信号恶意切断及输入，确保显示的安全

37、性。拼接成本低黄金显示比例，独创单元箱体8:9宽高比设计，体积小巧，轻松实现4:3或16:9大屏显示比例，在规定的信号源和既定场景双重条件下，显示单元高度灵活匹配，为客户大大节省显示屏拼接成本。维护成本低与传统屏相比，微间距屏单点故障时无需更换面板，仅需对单个像素LED或单个模块进行维护，成本低、速度快；与DLP拼接屏相比，微间距屏显示单元超薄设计，后部维修空间小于0.8m，可以嵌入现有的墙体，而不用改变建筑结构，经济便捷；微间距屏功率低、温升低，长期使用时维护成本低，寿命长。2.4 光学追踪及动捕系统G-Motion动作捕捉系统是实现人与沉浸式环境直接交互的必要外设，整套追踪系统使用光学跟踪

38、摄像头作为核心支撑部件，该摄像头能够通过追踪佩戴标记点的人的动作及位置，通过计算软件确定跟踪目标的6自由度位置和方向。有虚拟现实软件实时获取位置数据并实时调整画面，以便适应参与者在位置运动变换后的画面的变换。广泛用于虚拟装配技术、虚拟仿真培训交互、动作捕捉以及科研等诸多领域。通过动作捕捉系统可以实现人体和虚拟数字的各种交互，将各种机械能转换为计算机可以识别的数字信号，从而评估可视性和可达性。系统组件追踪系统计算软件 摄像头最多20个跟踪目标 追踪系统计算软件整个跟踪系统的核心计算软件，具有优化的算法，快捷的实时响应能力，计算跟踪目标的6自由度位置和方向，能实现多个摄像头的同步运行，并可根据需要

39、安装立体眼镜等外部元件。跟踪摄像头系统配备的全部“跟踪摄像头”均为智能型摄像头，其辅助配件包括：低噪音CCD芯片、用于标记数据优化分析的“现场可编程门阵列”（FPGA）、以及负责全部二维计算的内部PC机。另外，摄像头还配有红外闪光灯，可照亮跟踪目标。红外摄像头专门为主动式立体系统快门眼镜设计的跟踪目标，将快门的位置角度信息与虚拟场景中的模拟摄像机相互关联匹配，通过追踪人头部的运动状态来实时控制虚拟摄像机。目标与标记跟踪目标分为许多类别，其中包括虚拟现实专用的交互设备，如：手指追踪、三维交互摇杆，或测量工具等；同时也有各种形状的非交互式目标，包括立体眼镜、头戴式设备、以及符合人体各部位的目标。定

40、制目标有效地弥补了现有标准目标无法使用的空缺领域。我们可以根据客户要求量身打造各种坚固耐用型、防水防尘型、或是较大、较小或其它各种形状的目标。用户也能创建自己的目标，并采用简便快捷的校准程序将其添加至系统当中。规格参数测量原理：红外光学跟踪摄像机,与被动式或主动式标记物一起使用集成图案识别元件红外光源：内置红外线LED闪光灯，波长850NM闪光灯亮度8档可调帧频：最大 120帧（可调）工作距离： 5米6自由度目标数：4第三章、虚拟现实可视化平台DVS3D3.1 产品概述DVS3D是虚拟现实协作工作平台。可以直接实时获取多种3D辅助设计软件数据内容，也可以自由的搭建3D的虚拟场景，并且结合3D立

41、体沉浸式投影系统和交互设备，具备协同设计、可视管理、实时交互等特点。让使用者置身真实的环境中进行设计展示、方案评审、决策评估、机械装配、模拟训练等。DVS3D工作流程DVS3D工作流3.2 功能特点1）数据整合计算机图形技术为各行业带来新的技术表现手段，在数字化设计、制造、生产、培训、教学科研等方面，首先需要解决的是三维数据来源。对使用CAD的客户群体和没有数据的客户，DVS提供了完美的解决方案。实时截取CAD设计数据，提高设计效率支持Catia、ProE、UG、Tribon、Navisworks、SketchUp、Revit等众多三维建模程序，无需数据转换，与用户三维建模程序无缝结合，避免格

42、式转换过程中的数据丢失或损坏；千万级数据量优化，根据视觉显示效果调整优化比重，提高系统承载能力和实时运行效率协同设计 ，高效数据整合快速获取不同设计师不同设计软件的设计成果，数据整合直观、高效；提高跨部门、跨专业的协同工作效率，提交沟通效率，减少设计错误2）可视管理基于PC设计的数据原型的三维模型可视化，视觉感官受限；无法实时直观输出沉浸式显示，需借助中间软件进行数据转换，操作繁琐；并且CAD的设计成果显示效果单调，功能局限；无法逼真、精准的了解项目开发成果，难以作出准确判断。DVS3D通过场景编辑、效果调整、立体显示的可视管理功能让设计成果以高质量画面、强沉浸式体验效果呈现设计成果。多通道立

43、体展示 可视化管理支持三维模型及数据在虚拟现实环境中1:1沉浸式立体展示，直接使用虚拟外设与立体环境进行交互操作，为产品可视化管理提供逼真的立体展示环境。强大的图形化编辑功能 设计效果更出众丰富的预设场景（沙漠、海洋、山体、工厂等），可以快速应用搭建出丰富配景环境，衬托设计模型的展示效果；可快速在场景中添加天气系统、材质纹理、地形、动态植被、动态水体等，提高设计效果提供丰富素材库，实现设计模型的材质添加，实现金属、玻璃、皮革、凹凸、反射等效果，写实效果模拟；为模型创建标注，并可修改、删除。在沉浸式环境中进行人机交互触发控制，加强方案评审或虚拟培训时对于特殊信息的显示需求。3）实时交互在沉浸式立

44、体环境中，通过传统的鼠标键盘方式无法很好满足数字内容的交互操作；通过交互外设实现复杂人机交互，仿真模拟真实的各种操作。多元外设 即装即用提供VRPN多元化虚拟外设接口，无需定制开发，简单的参数配置后即可使用人机交互 精准校验对三维场景进行漫游、布局设计、设备拆装、仿真训练、三维测量、结构剖切、标注等交互操作，真实、直观的进行方案评估第四章、相关案例介绍4.1北京建筑工程学院城市建筑与环艺创意设计虚拟实验室“城市建筑与环艺创意设计虚拟实验室”的建设思路是在学校已有的基础条件下经过周密调研提出的一个起点较高、技术先进、覆盖面广、应用性强的一个较为充分和完备的CAVE式虚拟现实系统方案。实验室建成后

45、，极大地改善建筑与城市规划学院的实验教学条件和科研条件。一方面可以完全满足城市规划、工业设计、公共建筑设计、居住区规划与住宅建筑设计、室内设计、景观建筑设计、城市设计、工业建筑设计等相关专业学生的实验和毕业环节需求，还可以作为一个基地承担部分生产实习教学任务；另一方面可以为研究生教育提供一个平台；实验室建成后还能为相关教师进行科研和开发工作提供必要的实验手段支持。本项目是建设高分辨率且完全沉浸式的系统及3D立体交互演示解决方案。该系统是一套集成的5通道沉浸式立体解决方案。根据实验室空间图示，提供整体设计和解决方案，包括空间结构、机位及辅助设备、布线等内容的设计和运行管理方案。沉浸式虚拟展示空间

46、共五面：顶面、底面、前面和双侧面，这是全国第一个五面墙的洞穴式立体显示环境。 可开设的实验项目A、 三维建筑仿真B、 城市虚拟漫游C、 规划分析和管理D、 工程项目模拟E、 室内设计交互F、立体建筑环境体验G、 建筑遮阳设施 H、 建筑照明系统 I、数字城市管理J、建筑其他节能策略的优化选择和决策4.2建设汽车虚拟装配及虚拟培训1、可对汽车的装配过程 及维护操作进行仿真模拟，汽车将CAD系统构建的汽车产品三维 模型 ，实时获取到虚拟设计协同工作平台的DVS3D中，通过该平台，可以实现对三维模型 的材质编辑和调整，提高设计效果，将调整好的模型发送到DVS3D支持的虚拟现实沉浸式交互系统中进行可装

47、配性模拟，操作人员可以使用各类交互设备，如三维鼠标、数据手套、位置 跟踪器等 ，像在真实环境 中一样对产品的零 部件进行装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测装配路径与序列处理等功能，从而使得设计人员能够对汽车装配性进行分析。2、对零部件装配序列进行验证和规划，对装配的操作人员进行培训等，虚拟培训系统可以使培训更加真实，直观，通过真实细高产田的汽车模型 ，立体仿真的动画将原本复杂，枯燥的内容生动再现。4.3建设3D虚拟仿真实训室建设3D虚拟实训室，可以用于市场营销虚拟实训，以最简单清晰的方式将商场展现，让学员可身临其境的体验导购员，商场管理员的各种角色，可以直观的对产品进行三维展示，进行

48、模拟销售。 还可以用于3D导游实训，模拟导游实训过程，模拟各地风景，实景演练，景点介绍等等。第五章 设备清单序号子系统子项名称设备参数单位数量1显示系统微间距显示屏1、像素间距(mm)：2.5；2. 模组尺寸(mm)：(宽)325(高)365(厚)90；3. 模组分辨率(点)：(宽)128(高)144；4. 刷新频率(Hz)：1920；5. 换帧频率(Hz)：120；6. 维护方式：后维护，屏体最小厚度300mm；7. 显示模式：主动3D立体快门式/被动3D立体偏振式/2D平面；8. 3DLED立体输入接口：DP*1、HDMI*1、DVI*1、VGA*1、AV*2；9. 3DLED立体输出接口

49、：DVI*2、VGA*1、DP*1、SDI*1；10. 3DLED立体显示模式兼容性：2K*1K/2K*2K/自定义 (60/120Hz)；11. 3DLED立体图像处理：左右帧图像采用光电同步处理；12. 提供一年质保；平米11.8屏体结构及安装1. 全铝合金制造；2. 抗震，耐压；3. 强度高，长期使用无形变；4. 自主研发设计机械结构，组装，维护简便。项13D主动立体眼镜1. 镜片尺寸：55*31 mm； 2. 3D技术：主动式充电快门眼镜；3. 镜片类型：液晶；4. 同步方法：无线电频率；5. 刷新频率：240Hz；6. 电池寿命：75小时；7. 供电方式：5V USB/Li-lon

50、120mAh；8. 视角：170-115；9. 透光率：38%；副403D立体信号发射器(高配)1. 频率：2.4GH；2. 功率：-20to+10dBm；3. 发射范围：不低于30米； 4. 认可：BandISM.Notnecessary； 5. 产品尺寸（LWH）：433070mm； 7. 质保：1年； 8. 兼容眼镜：Volfoni 3D 眼镜； 9. 电源：5VUSB-12V via VESA； 10. 标准配件：ActivHub RF50，升级/充电USB/uUSB电缆，VESA-3pin迷你DIN线，BNC电缆。台12人机交互系统光学位置追踪系统服务端软件1. 集成VRPN接口，支

51、持同时输出眼镜、手柄、手套及自定义Body的6自由度空间数据，并可用于系统选用的CAE后处理软件和虚拟设计辅助软件；2. 软件系统支持中英文选择，操作简单易上手，原厂提供两工作日内快速响应；3. 支持相机数量：2-12个；4. 控制交互外设：无线手柄；5. 追踪精度：0.2mm；6. 显示：2D/3D；7. 校准：内参/外参；8. 更新速率：60；9. 系统延时：20ms；10. 自定义追踪目标：支持；套1光学位置追踪系统客户端软件1. 追踪系统服务器端与客户端可分开部署；2. 通过控制，可自动远程唤醒追踪控制系统服务器端；3. 用户可灵活简洁对追踪器进行参数设置；4. 支持自定义标记体添加、

52、删除、校准等功能；5. 追踪的目标标记体可以3D可视化显示；6. 支持数据记录及回放功能；7. 支持测量笔功能；8. 软件系统支持中英文选择，操作简单易上手，原厂提供两工作日内快速响应。套1光学位置追踪器（高级版）1. 自由度：6自由度；2. 无线电模块；3. 频率：ISM频段2400.00-2483.50兆赫；4. 发射器；5. 可与PC机无线连接。套1近红外光学相机（高级版）1. 含6个摄像头，可扩展最多到12个摄像头，追踪系统摄像头内置红外线LED闪光灯，波长为850NM，强度可供调整；2. 摄像头追踪刷新率：60-120hz（可调）；3. 支持同时追踪头部和手部位置，可结合数据手套实现

53、手指交互；4. 手部、头部定位设备采用无线被动捕捉方式；5. 支持6自由度空间数据采集；6. 最远追踪距离可达4米以上；7. 位置追踪精度：0.2mm，角度追踪精度：0.2；8. 系统延迟：小于20ms；9. 支持用户自定义添加修改跟踪目标标记体；个13虚拟交互平台虚拟现实设计仿真交互软件平台主控端最新版本（高级版）1. 软件产品需要提供原厂商的针对该项目的直接授权文件；2. 支持导入常用VR三维数据格式，如fbx、obj、3ds、dae等；3. 支持直接读取导入工业设计软件数据格式，如Catia、UG、Pro/E、Solidworks，保留完整数据结构、图形信息、几何信息、PMI信息；4. 实时截取三维辅助设计CAD软件，如SketchUP、Navisworks、UG、Tribon、Catia、ProE等数据，无需格式转换，避免数据损坏或丢失；5. CAD数据实时截取、同时整合多个设计软件的设计成果；6. 内嵌超过两万数量级别的3DStore模型素材库，可实现在线下载快速搭建3D场景；7. 支持图形化的操作界面，可支持多语言包，中英文快速切换；8. 可对编辑的场景数据进行压缩保存，方便快速打开和重复使用； 套1虚拟现实设计仿真交互软件平台渲染端最新版（高级版）1. 软件产品需要提供原厂商的针对该项