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Seinäjoki理工學院用Christie產品構建模擬顯示
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合作伙伴： 評價： “這樣一來，我們對虛擬現實的興趣不斷增長，最終熱切希望擁有自己的先進虛擬現實空間，以同其它理工學院展開競爭，”Seinajoki理工學院實驗室工程師Tapio Hellman稱。
1996年，機械電子學（一門結合了機械、電子和計算機控制的學科）的新學位課程在技術學院開設，以滿足社會對機械修理廠和該領域內工程技術工作的需求。 這門學位課程大受歡迎，甚至讓技術學院措手不及，無法提供充足的場地設備，因此Seinäjoki理工學院開始制訂計劃，建造新的技術中心。 這一設想在2003年實現，商學院和技術學院的IT相關學位課程被整合到一起，組建了新的ICT學院，并以新建成的‘Frami’大樓作為學院所在地。 這棟大樓也接入了EPANET研究網絡，這是南博騰各所芬蘭大學合作建立的研究網絡，于2003年投入使用，其中就包括虛擬技術專業。 該專業課程將從虛擬現實實驗室和CAVE獲益匪淺，就像ICT學院所有15個實驗室一樣，CAVE由Seinäjoki理工學院聯合委員會資助，另外約有20%的資金來自歐盟項目。 采購及規格
理工學院與IDCF的第一份合同于2002至2003年間簽署，當時正在整個歐洲范圍內進行‘Frami’技術中心的IT硬件招標。合同分為幾個單獨的競標部分，而IDCF贏得了供應40臺DLP投影機的項目。 2004年，Seinäjoki理工學院面向全歐洲公開招標，招標內容包括DLP投影機、反射鏡、投影表面和CAVE安裝，當時有多家公司有能力承擔高水準沉浸式環境的建造任務。 “我們共收到了17份投標申請，最終有5家公司獲得投標權。 我們知道，全世界能夠生產該級別投影機的制造商只有兩家，其中一家就是Christie，”Tapio說。 只有5家供應商獲得投標權，其中就有兩家提供Christie產品，這非常重要。 在Christie系統工程師Andy Symonds的領導下，Christie承擔了最頂級的3D沉浸式環境的設計和安裝工作，該環境是完全環繞的立體環境，采用覆有特殊涂層的屏幕，并使用反射鏡折射光纖，以縮短投影距離。 最初的投標要求以四面和五面立方體為標準。 開始，在最終決定采用初始的最大屏幕和表面數量之前，理工學院曾考慮到潛在的財務風險，因而選擇了四面方案，“因為這樣在后期會很難實現，無論是從經濟角度還是工作量的角度，”Tapio說。 他解釋了地板投影在地板以下進行的四面CAVE將會浪費沉浸式環境和質量。 他相信，五面才是最佳的數量，“因為立方CAVE的六個面會導致聲學、通風、布線和定向等方面的問題，而且在像我們這樣的一個非立方CAVE環境下，每塊屏幕的寬高比都是4:5，所以六面根本不可行。”
Seinäjoki理工學院的CAVE幾乎是一個立方體空間，其中包含5個背投表面（左墻、后墻、右墻、地板和天花板）。 空間尺寸為3米 x 3米（高2.4米），玻璃地板能夠支撐超過5000千克的不規則載荷。 CAVE一次容納一到五人時，可獲得最佳的沉浸體驗。 屏幕采用基于丙烯酸樹脂的材料，觀看者一側的光學漫射表面能夠消除極高亮度投影機所產生的任何熱點，并將光線均勻分布。 在這些表面上投影了一個由Silicon Graphics Onyx4 UltimateVision計算機制作的3D主動立體圖像，該計算機采用10個MIPS R16000處理器，運行速度達700-800 MHz，具有14 GB共享內存、1.6 TB RAID硬盤陣列、6 ATi FireGL SG2 OpenGL圖形管線、千兆以太網接口和Iris音頻處理器。 處理器最多可增加到16個，圖形管線可增加至8個。操作系統為IRIX 6.5.25。 理工學院定購了一臺5 PC群集器，也可以用作CAVE圖形生成器，運行Windows和Linux軟件（除SGI IRIX以外）。 “這是全球虛擬現實實驗室的全新發展趨勢，我們希望也能夠成為其中的一部分，”Tapio。 圖像由Christie Mirage 4000數字投影機生成，每個都來自對應的投影系統。 計算機生成這五幅投影圖像，其中包含幾何元素和位圖，還有可能包含視頻內容。 此外，該系統對CAVE立方體內觀察者的動作具有最小的響應時間，能夠根據CAVE使用者的位置、方向及其使用的輸入設備的變化在每面墻上投影出一幅圖像。 投影出的圖像是主動立體圖像，佩戴頻率為2 x 45 Hz的液晶快門眼鏡（使用紅外線以每秒96次的速度開關）后，每只眼睛都能看到獨立的圖像。 投影機的刷新頻率與快門眼鏡的開關頻率同步，使左右眼圖像以間隔投影幀的速率切換。 （快門眼鏡能夠遮擋圖像，阻止眼睛看到特定圖像，有效地為每只眼睛提供特定的3D圖像）。 要有效使用地板和天花板投影，圖像需要以主動（不是被動）立體的方式投影，并采用不同的極化系統。 “CAVE是一個虛擬現實環境，使用者可以瞥一眼虛擬的角落，看一看虛擬桌子的下面。 這給使用者帶來一種真正身處其中的沉浸式體驗，雖然實際上一切都是虛擬的，”Tapio解釋說。
Seinäjoki理工學院采用了多種軟件，這些軟件是全世界最適合虛擬環境應用的軟件。 這些軟件可分為三大類： 這主要用于機械電子學，它包括工廠自動化、機器人等分支?！坝捎谖覀儾皇且凰C合性大學，所以我們的主要目標也不是研究虛擬現實，而是將虛擬現實加以實際應用，”Tapio說道。 “就像有些大學一樣，我們不相信開源軟件是虛擬現實的唯一正確方法?！? 展示軟件包中最重要的軟件有：VRCO的VRScape、VRCOntext的Walkinside、Vircinity的COVISE、Multigen-Paradigm的Vega Prime、Dassault Systemes的CATIA ENOVIA DMU Review、PTC的DiVision Reality和TreeC的VR4MAX。 借助軟件庫，他們可以用C或C++語言設計程序，可用的軟件庫包括：VRCO的CAVElib，適合基礎CAVE程序編程；Mercury Computer Systems的Open Inventor，適合較高級沉浸式程序；CMLabs的Vortex，適合物理學、動力學和碰撞研究。 這些程序可以在SGI IRIX、Linux和Microsoft Windows平臺上制作。 未來
但虛擬技術的各個應用領域將不會被舍棄。 CAVE將被用于嵌入式系統、機械電子、3D機械和運動學設計、建模、模擬、分析、原型制造等領域，還有可能用于研究型商業項目。 其它可能的應用領域包括建筑、建造和土木工程、娛樂、文化、機械和其它學科。 這樣，它將脫下神秘的面紗，成為各個學科研究中不可或缺的一部分。 CAVE設施也可供任何公司企業租賃使用。 Tapio Hellman稱，CAVE吸引了媒體的高度關注，并接待了多位知名人士前來參觀，它已經成為國內外學生團隊和教授來校訪問時“不可錯過”的參觀項目。 雖然這套系統采用完全外包的形式建造，但理工學院創造芬蘭最佳虛擬環境的任務才剛剛開始，他說。 “Seinäjoki理工學院永遠不會停下發展的腳步，就像軟件一樣，它只會變得越來越好！” 然而，他也強調，CAVE系統并不需要以營利為目的。 “我認為，某些高水平的CAVE之所以會讓人失望，是因為對它的工作效率或盈利水平的期望過高。 在CAVE或虛擬實驗室中投入的資金將不會以現金的形式收回，而是以知識和研究成功的形式獲得回報。 雖然可能需要經過幾年的研究才能獲得有利結果，但我相信，它完全有能力在未來5到10年內成為這一領域的全球領導者?！? Christie的Simon SMIth也同樣持樂觀態度，他認為，這樣高難度的項目的成功實施將有助于實現最終用戶和合作伙伴的遠景。 雖然Christie已經在歐洲許多國家和地區實施了多個CAVE項目，無論是三面還是六面，但他認為這是到目前為止效果超好的一個。 |
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