文档介绍：基于集成创新的可重构产品系统虚拟现实实现应用创新研究与实训平台
一、概述
虚拟现实(VR-virtual reality),也称虚拟实境或灵境,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视觉、听觉、触觉等多感知的三维虚拟环境,用户通过使用各种交互设备,同虚拟环境进行互动,身临其境地与之进行交互仿真和信息交流。它是一种全新的数字化人机接口技术,也是数字媒体技术的高级阶段。与传统的模拟技术相比,其主要特征是: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,与之互动和交流。通过参与者与虚拟环境的相互作用,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和认识能力,以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。实时交互性是虚拟现实的实质性特征,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。自从虚拟现实这一新的数字媒体技术诞生以来,它已经在军事仿真、虚拟设计与先进制造、能源开采、城市规划与三维地理信息系统、生物医学、游戏开发等领域中显示出巨大的经济、军事和社会效益,与网络、多媒体并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
二、建设目标
建设基于集成创新的可重构产品系统虚拟现实实现应用创新研究与实训平台的总体目标是通过采用科学、合理、先进的虚拟仿真实验室系统配置,建立一个使参与者具有身临其境感觉和实时交互能力的虚拟现实实验室环境,从而将教学环境与科研水平提升到一个具有技术创新水平的平台高度。建成后的“基于集成创新的可重构产品系统虚拟现实实现应用创新研究与实训平台”应该是一套集教学、科研、演示汇报功能于一体,以沉浸式显示和实时交互为主要功能的虚拟现实实验室环境与新一代数字媒体科技创新平台。
三、建设内容
根据虚拟现实技术的内涵和本质特征可以看出,它的研究与开发是一项技术要求比较高的工作,它需要有相应的软硬件系统环境予以配套进行。其中,除了完善的虚拟现实软件开发平台和三维图像处理系统之外,根据虚拟现实的技术特征, 系统还要求具有高度逼真的三维沉浸感。这种沉浸感主要通过立体听觉、三维触觉或力感以及具有高度沉浸感的视觉环境来实现,其中立体听觉一般通过三维环绕立体声响系统来实现,而高度沉浸的视觉环境通常会通过大屏幕立体投影显示系统来实现。
此外,根据虚拟现实的技术特征要求,实时交互性是虚拟现实技术的灵魂,它是区别于其他传统媒体技术的本质所在,在虚拟现实系统这种交互往往通过虚拟现实交互设备来实现,最终形成一个完整的虚拟现实实现系统。
所以,根据虚拟现实技术的内涵与实验室总体建设目标的要求,一个完整的虚拟现实系统的结构、功能上应该包括以:
1)在系统组成上须包括:
虚拟现实仿真应用软件开发平台和运行平台
高性能图像生成和处理系统
集成管理控制系统
物流与生产仿真实训系统
2)在系统功能上须具备:
二次开发功能

双通道立体显示、实时交互功能
立体音效输出功能
物流与生产仿真实训
综上所述,一个完善的虚拟现实系统的建立必须满足上述的系统组成和功能技术要求。因此,为了能建立一套完整的、切实可行的虚拟现实实验室系统,我们也必须根据上述的功能、组成和技术要求,对虚拟现实实验室系统的建设进行总体的规划和系统设计,最终构建一套完整的虚拟现实实验室系统环境。
四、场所布置规划
五、系统从整体上必须满足以下整体的功能和技术要求:
系统建成后须为一套完整的虚拟现实实验室系统,各个部分之间须能够支持实时连接和现场整体配套应用演示。
整个系统为一个多通道的无缝大屏幕仿真投影环境,系统同时支持双通道立体投影显示和非立体投影显示,支持仿真软件的实时同步渲染和显示。
系统必须采用Driectx三维图形标准和立体信号输出模式实现立体成像。
系统支持仿真内容显示的同时,支持所有第三方Windows软件和其他数字媒体软件的大屏幕整体实时应用,在进行第三方Windows软件应用时,系统不需进行任何切换与重新设置。
系统在进行非立体显示应用时, 投影机须能在亮度无损的原始亮度5000流明状态下进行,立体和非立体显示时无须切换和设置。
双通道投影系统采用柱面正投影方式,安装设计科学合理,符合计算机三维图形学原理(提供符合计算机图形学原理的光路设计图)。
整个投影显示系统的每个通道分辨率须大于1024X768;原始高亮度不低于5000流明、色彩还原真实,图像无失真。
系统采用先进的硬件图像边缘融合与曲面几何矫正技术,整个大屏幕系统亮度和色彩均匀一致,显示清晰,画面稳定,实现无缝一体化实时投影显示。调试后的系统,工作站的显示器图像不得出现融合暗区和图像变形。并且同时支持2D和3D模式曲面几何矫正,并可以随意进行2D和3D模