CAVE是世界上第一个虚拟现实系统,它把高分辨率的立体投影技术、三维计算机图形技术和音响技术等有机地结合在一起,产生一个完全沉浸式的虚拟环境。

该系统可提供一个房间 大小的四面(或六面)立方体显示空间,供多人参与,所有参与者均完全沉浸在一个被立体显示画面包围的高级虚拟仿真环境中,借助相应虚拟现实交互设备(如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等),从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于显示面积能够覆盖用户的所有视野,所以CAVE系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感受。


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CAVE虚拟现实系统的组成部分:
      1、高性能图形工作站。所需的计算机系统应具有很高的计算速度和图形处理能力。HTCK-GPS系列图形工作站是虚拟现实和系统仿真的计算机平台,它采用S2MP体系结构,不仅具有可扩性好、编程容易和计算能力强等优点,而且它的图形处理速度极快,具有多管道(Pipe)、多通道(Channel)图形输出能力。SGI ONYX2的每个图形管道可以驱动多达八个图形通道,每个图形通道输出一个画面到CAVE的一个投影面。

 2、投影设备。从CAVE系统图示可以看出,四台三枪投影机分别接收来自ONYX2的图形信号,然后把信号直接(或通过反射镜反射后)投影到CAVE的四个投影屏幕上。每个投影幕的大小为 (可根据用户的需要进行调整),故CAVE是一个 的立方体结构。若CAVE系统所在机房的空间不够,可使用反射镜。反射镜应具有很好的光学反射率和平面度。三枪投影机不仅要求可靠性好,而且要求具有投影距离长、图形分辨率高、亮度高、水平和垂直方向具有一定的光学可调整性等性能。BARCO 松下 丽讯等投影机都比较适合在CAVE中使用。背投影幕要求具有较好的光学性能和视角范围,保证各投影光互不影响。整个CAVE中的图象应具有较高的完整性和清晰度。

 3、投影机—反射镜。—投影幕的光程控制需要在3.7~3.8m之间的范围内,投影机和反射镜放于每个投影幕的后面,反射镜与投影幕需调成一定的角度。投影机和投影幕之间的相对位置可由理论计算再辅以现场调试来完成。投影机的位置必须非常精确。若地面投影面采用正投,由于地面上的屏幕为反射型,与其余三个透过型屏幕的物理性能不一样,为了达到色调均匀一致,同时又要使地面上的屏幕能承受人体的重量,故需对地面上的这一面屏幕做特殊处理。为了保护地面屏幕,必须脱掉鞋子并穿上干净的袜子。屏幕的框架宜采用木质材料或铝质材料以防止磁性干扰传感器。


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 4、立体眼镜。为了看到虚拟环境中的三维立体图象,用户需戴上液晶立体眼镜。

 5、立体发射器(Stereo Emitters)。立体发射器是一种外形如白色小方盒的设备,它们放于CAVE的周围,目的是使立体眼镜和投影面上图象的刷新频率同步(120HZ或96HZ)。

6、三维鼠标器Wand。Wand是一种具有三个按扭的交互输入设备,它可看成是一种三维鼠标器,Wand通常采用Ascension Flock of Birds公司的跟踪系统。新式的Wand具有三个按扭和一个具有压感的操纵杆,它通过一台连接于ONYX2串行口的微机与CAVE系统相连。微机上的一个服务程序读取按扭和操纵杆的数据并把他们传到ONYX2机器。

 7、跟踪系统。CAVE支持多种不同的跟踪系统,通常具有两套传感器,一套用于跟踪用户的头部,另一套用于Wand。

 8、声音系统。由如下部分组成:一台图形工作站、一套音箱、一个MIDI用户界面和声音合成器。其中Indy图形工作站作为CAVE系统的“声音服务器”。命令通过网络输入到Indy图形工作站,Indy根据需要或者生成内部声音,或者控制声音合成器。音箱位于CAVE的角落,它由声音合成器来控制。

 

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