虛擬現(xiàn)實實驗室是虛擬現(xiàn)實技術應用研究就的重要載體。

　　隨著虛擬實驗技術的成熟，人們開始認識到虛擬實驗室在教育領域的應用價值，它除了可以輔助高校的科研工作,在實驗教學方面也具有如利用率高,易維護等諸多優(yōu)點.近年來,國內的許多高校都根據(jù)自身科研和教學的需求建立了一些虛擬實驗室。數(shù)虎圖像擁有多名虛擬現(xiàn)實軟硬件工程師，在虛擬現(xiàn)實實驗室建設方面有著無與倫比的優(yōu)越性!

　　下面請跟隨數(shù)虎圖像一起，讓我們從頭開始認識虛擬現(xiàn)實實驗室。

　　【虛擬現(xiàn)實實驗室系統(tǒng)組成】：

　　建立一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是成功進行虛擬現(xiàn)實應用的關鍵，而要建立一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，首先要做的工作是選擇確實可行的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)解決方案。

　　數(shù)虎圖像根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術的內在含義和技術特征，并結合多年的虛擬現(xiàn)實實驗室建設經(jīng)驗，最新推出的虛擬現(xiàn)實實驗室系統(tǒng)提供以下組成：

　　虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺：

　　一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都需要有一套功能完備的虛擬現(xiàn)實應用開發(fā)平臺，一般包括兩個部分，一是硬件開發(fā)平臺，即高性能圖像生成及處理系統(tǒng)，通常為高性能的圖形計算機或虛擬現(xiàn)實工作站;另一部分為軟件開發(fā)平臺，即面向應用對象的虛擬現(xiàn)實應用軟件開發(fā)平臺。開發(fā)平臺部分是整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心部分，負責整個VR場景的開發(fā)、運算、生成,是整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)最基本的物理平臺，同時連接和協(xié)調整個系統(tǒng)的其它各個子系統(tǒng)的工作和運轉，與他們共同組成一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。因此，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)平臺部分在任何一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中都不可缺少，而且至關重要。

　　虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)：

　　·高性能圖像生成及處理系統(tǒng)

　　·具有沉浸感的虛擬三維顯示系統(tǒng)

　　在虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)中，通常有多種顯示系統(tǒng)或設備，比如：大屏幕監(jiān)視器、頭盔顯示器、立體顯示器和虛擬三維投影顯示系統(tǒng)，而虛擬三維投影顯示系統(tǒng)則是目前應用最為廣泛的系統(tǒng)，因為虛擬現(xiàn)實技術要求應用系統(tǒng)具備沉浸性，而在這些所有的顯示系統(tǒng)或設備中，虛擬三維投影顯示系統(tǒng)是最能滿足這項功能要求的系統(tǒng)，因此，該種系統(tǒng)也最受廣大專業(yè)仿真用戶的歡迎。虛擬三維投影顯示系統(tǒng)是目前國際上普遍采用的虛擬現(xiàn)實和視景仿真實現(xiàn)手段和方式，也是一種最典型、最實用、最高級別的投入型虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)。這些高度逼真三維顯示系統(tǒng)的高度臨場感和高度參與性最終使參與者真正實現(xiàn)與虛擬空間的信息交流與現(xiàn)實構想。

　　虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)

　　多自由度實時交互是虛擬現(xiàn)實技術最本質的特征和要求之一，也是虛擬現(xiàn)實技術的精髓，離開實時交互，虛擬現(xiàn)實應用將失去其存在的價值和意義，這也是虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫和多媒體應用的最根本的區(qū)別。在虛擬現(xiàn)實交互應用中通常會借助于一些面向特定應用的特殊虛擬外設，它們主要是6自由度虛擬交互系統(tǒng)，比如：力或觸覺反饋系統(tǒng)、數(shù)據(jù)手套、位置跟蹤器或6自由度空間鼠標、操縱桿等等。

　　虛擬現(xiàn)實集成控制

　　一個大型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括很多組成部分，比如:多臺投影機、音響系統(tǒng)以及多路視頻的輸入和切換,甚至是輔助的燈光和窗簾,這些都需要方便的控制和管理,每個部分又包括很多產(chǎn)品和設備，這些產(chǎn)品設備之間需要相互連接、相互依賴，彼此之間協(xié)同工作。然而，這樣一個復雜的系統(tǒng)要順利地運行并能夠協(xié)同工作，就需要進行管理，集成控制系統(tǒng)便是承擔該項工作的載體，有了集成管理控制系統(tǒng)，上述一系列工作通過簡單的遙控器就可完成整個操作過程。

　　通常，一部分用戶并不重視這個部分，而該部分在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中恰恰又是非常重要的，一個完善的集成控制手段能使用戶很方便的使用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并能將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中各個部分的功能充分地發(fā)揮出來，如果沒有集成控制系統(tǒng)這部分，往往造成整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)利用率低、系統(tǒng)管理困難、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、協(xié)同工作能力低下等等一系列問題。

　　在通常的集成控制系統(tǒng)中最典型的設備就是中央控制系統(tǒng)或矩陣系統(tǒng)(如圖)，這些設備功能強大、操作簡單、使用便捷、管理方便，它是整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)有效管理和運行的基本保障。

　　【虛擬現(xiàn)實實驗室設備配備】

　　虛擬現(xiàn)實實驗室主要實驗設備包括 ：虛擬現(xiàn)實技術的特征之一就是人機之間的交互性. 為了實現(xiàn)人機之間的充分交換信息，必須設計特殊輸入和演示設備，以影響各種操作和指令，且提供反饋信息，實現(xiàn)真正生動的交互效果。不同的項目可以根據(jù)實際的應用可以有選擇的使用這些工具，主要包括：VR系列虛擬現(xiàn)實工作站、立體投影、立體眼鏡或頭盔顯示器、三維空間跟蹤定位器、數(shù)據(jù)手套、3D立體顯示器、三維空間交互球、多通道環(huán)幕系統(tǒng)、建模軟件等。

　　數(shù)據(jù)傳感手套

　　觀察者還可借助數(shù)據(jù)手套等設備來操縱虛擬場景中的對象，數(shù)據(jù)手套中裝有許多光纖傳感器，能夠感知手指關節(jié)的彎曲狀態(tài)，觀察者通過手指的活動來實現(xiàn)與虛擬場景交互作用數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取,移動,旋轉等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結合手指彎曲度測試和空間定位測試的數(shù)據(jù)手套被稱為”真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。在虛擬裝配和醫(yī)療手術模擬中，數(shù)據(jù)手套是不可缺少的虛擬現(xiàn)實硬件的一個組成部分。

　　立體眼鏡

　　三維眼鏡是用于觀看立體游戲場景、立體電影、仿真效果的計算機裝置，是基于頁交換模式(Pagefilp)的虛擬現(xiàn)實立體眼鏡，分有線和無線兩種，是目前最為流行和經(jīng)濟適用的VR觀察設備。基于頁交換模式(Pagefilp)的立體眼鏡，分有線和無線兩種。均為圖形工作站用立體眼鏡(Shutterglasses)許多專業(yè)軟件都支持CrystalEyes，如機械CAD、產(chǎn)品可視化、仿真、分子建模、地理信息系統(tǒng)/測繪和醫(yī)學成象等。彩色圖像真實、高分辨率。

　　頭盔顯示器

　　無論是要求在現(xiàn)實世界的視場上同時看到需要的數(shù)據(jù)，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫(yī)療和手術，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，頭盔顯示器都得到了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰(zhàn)時的命令傳達、戰(zhàn)場觀察、地形查看、夜視系統(tǒng)顯示、車輛和飛機的炮瞄系統(tǒng)等需要信息顯示的，都可以采用頭盔顯示器。在CAD/CAM操作上，HMD使操作者可以遠程查看數(shù)據(jù)，比如局部數(shù)據(jù)清單、工程圖紙、產(chǎn)品規(guī)格等。波音公司在采用虛擬現(xiàn)實硬件技術進行波音777飛機設計時，頭盔顯示器就得到了應用

　　三維空間跟蹤儀

　　三維空間跟蹤定位器是用于空間跟蹤定位的裝置，一般與其他VR設備結合使用，如：數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉，不局限于固定的空間位置，操作更加靈活、自如、隨意。產(chǎn)品有六個自由度和三個自由度之分。

　　3D立體顯示器

　　3D立體顯示器是一項新的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品，過去的立體顯示和立體觀察都是在CRT監(jiān)視器上戴上液晶光閥的立體眼鏡進行觀看，并且需要通過高技術編程開發(fā)才能實現(xiàn)立體現(xiàn)實和立體觀察。而立體顯示器則擺脫以往該項技術需求，不需要任何編程開發(fā)，只要您有三維模型，就可以實現(xiàn)三維模型的立體顯示，只要用肉眼即觀察到突出的立體顯示效果，不需要帶任何立體眼鏡設備;同時，它也可以實現(xiàn)視頻圖像(如立體電影)的立體顯示和立體觀察，同樣也無須戴任何立體眼鏡

　　虛擬現(xiàn)實工作站

　　立體投影

　　立體投影儀，其構成中包括殼體、投影儀、偏振鏡片、投影屏，投影屏和投影儀分別位于殼體前、后方，偏振鏡片位于投影儀的投影鏡頭前面，投影儀和偏振鏡片的數(shù)量各為2個，2個投影儀的水平軸線相交、投影圖像在投影屏上重合。數(shù)虎圖像提供了一種結構簡單的立體投影設備，可適宜多種場所，具有觀看距離遠，不易損傷視力，無輻射的安全使用性能，特別適宜作為家用立體投影設備使用。

　　多通道立體環(huán)幕系統(tǒng)

　　多通道環(huán)幕(立體)投影系統(tǒng)是指采用多臺投影機組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)，它比普通的標準投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內容、更高的顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。該系統(tǒng)可以應用于教學、視頻播放、電影播放(現(xiàn)在很多影視院采用這種方式)等。多通道環(huán)幕(立體)投影系統(tǒng)由于其技術含量高、價格昂貴，以前一般用于虛擬仿真、系統(tǒng)控制和科學研究，近來開始向科博館、展覽展示、工業(yè)設計、教育培訓、會議中心等專業(yè)領域發(fā)展。其中，院校和科博館是該技術的最大應用場所。這種全新的視覺展示技術更能彰顯科博館的先進性和創(chuàng)新性，在今后若干年內不會被淘汰。

　　【數(shù)虎圖像虛擬仿真事業(yè)部提供如下實驗室解決方案：】

　　數(shù)虎圖像是國內最早從事虛擬現(xiàn)實技術研究和制作的高新企業(yè)，在深圳、北京、美國、日本都擁有分公司，數(shù)虎圖像不斷吸收和學習國外最先進的虛擬現(xiàn)實技術，在虛擬現(xiàn)實實驗室建設方面擁有一整套最優(yōu)化解決方案。

　　一、數(shù)字城市系統(tǒng)

　　城市規(guī)劃演示廳也被稱之為數(shù)字城市實驗室。其主要目標和功能是提供城市規(guī)劃、城市市政管理、房地產(chǎn)開發(fā)與管理、旅游規(guī)劃以及數(shù)字地球(城市)的仿真模擬教學和科研平臺。

　　數(shù)虎圖像憑借雄厚實力制作了國內最大的數(shù)字城市項目，可以為您提供數(shù)字內容制作和環(huán)幕硬件展示系統(tǒng)整體解決方案。

　　(數(shù)虎圖像城市規(guī)劃演示系統(tǒng)—數(shù)字城市實驗室截圖)

　　二、旅游導游實驗室

　　導游培訓：培養(yǎng)熟練和優(yōu)秀的導游是旅游專業(yè)的教學目標，但是旅游專業(yè)學校又面臨教學過程中實習資源匱乏、而實地參觀成本又高的難題。數(shù)虎圖像旅游虛擬仿真系統(tǒng)從導游和旅游專業(yè)特點出發(fā)，按照旅游專業(yè)的教學要求和實施特點，設計出適用于導游實訓、旅游模擬、旅游規(guī)劃、信息查詢，景區(qū)導航，景區(qū)切換等功能模塊。為旅游專業(yè)學校提供一站式解決方案。

　　(數(shù)虎圖像制作的旅游仿真實驗室)

　　三、物流仿真實驗室

　　(物流仿真實驗室)

　　學校教育，由于受到諸多條件的限制，大部分內容還停留在以書本為主的教學體系上。部分學校的學生現(xiàn)在能夠在大三和大四年級，獲得公司實習的機會，但是由于時間和實習單位的工作人員業(yè)務繁忙等原因情況，學生了解到的內容比較片面，了解到的業(yè)務單證也比較少，實踐機會少，學生對業(yè)務的認識程度仍然相當?shù)停狈Ω行哉J識。在走出學校前，為了使學生對整個的口岸物流有全面和相對深入的了解。數(shù)虎圖像聯(lián)合業(yè)內人士，根據(jù)市場需求，可以為物流專業(yè)實驗室提供：3D倉儲模擬實訓系統(tǒng)、3D運輸模擬實訓系統(tǒng)、3D第三方物流模擬實訓系統(tǒng)、3D集裝箱與堆場模擬實訓系統(tǒng)和3D供應鏈模擬實訓系統(tǒng)等一系列解決方案。

　　四、虛擬維修拆卸實驗室

　　數(shù)虎圖像虛擬拆卸維修實驗室，充分的利用了數(shù)虎圖像開發(fā)的這套虛擬拆裝模擬培訓系統(tǒng)，可以結合大屏幕提供給更多需要虛擬拆卸和虛擬維修以及虛擬組裝的客戶，讓更多的人一起集中練習，提高培訓的效率更加節(jié)省成本。

　　五、虛擬手術實驗室

　　虛擬手術是虛擬現(xiàn)實技術很高端的應用。國外已經(jīng)可以利用傳感設備進行醫(yī)學學員的培訓教學，甚至已經(jīng)真正的做到了遠程虛擬手術的效果。國內目前還沒有這樣的水平，不過數(shù)虎圖像和科研機構聯(lián)合，制作出人體的內部的三維模型和一些互動式的動作，同樣能滿足培訓學員和手術新手的需要。

　　六、仿真駕駛實驗室

　　虛擬駕駛，也被稱為汽車駕駛仿真，或汽車模擬駕駛。數(shù)虎圖像利用三維圖像即時生成技術、汽車動力學仿真物理系統(tǒng)、大視場顯示技術(如多通道立體投影系統(tǒng))、六自由度運動平臺(或三自由度運動平臺)、用戶輸入硬件系統(tǒng)、立體聲音響、中控系統(tǒng)等，讓體驗者在一個虛擬的駕駛環(huán)境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗。

　　【數(shù)虎圖像對于國內教學型虛擬實驗室建設的幾點建議】

　　通常，一部分用戶并不重視虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺和虛擬現(xiàn)實控制系統(tǒng)部分，而該部分在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中恰恰又是非常重要的，一個完善的集成控制手段能使用戶很方便的使用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并能將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中各個部分的功能充分地發(fā)揮出來，如果沒有集成控制系統(tǒng)這部分，往往造成整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)利用率低、系統(tǒng)管理困難、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、協(xié)同工作能力低下等等一系列問題。還有就是虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺的采用上，最好采用通用性強的能和國際接軌的的虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺，并注意以下幾個方面：

　　1、用“平民化”的技術實現(xiàn)教學型虛擬實驗室的建設和應用

　　2、更新實驗教學觀念,重新認識虛擬實驗室

　　3、切合實際，合理選擇開發(fā)技術平臺