CAVE-системы как основной элемент виртуального инжиниринга
Виртуальные технологии, их сильные и слабые стороны. Перспективы их дальнейшего развития. Часть V
VR-шлемами технологии виртуальной реальности не ограничиваются. На сегодняшний день самыми продвинутыми системами виртуальной реальности являются так называемые CAVE-системы (англ. Cave Automatic Virtual Environment). Эти системы, являющиеся по сути соединением VR-технологии с технологией 3D-стереоскопии, обеспечивают максимальную глубину погружения в виртуальную среду и используются множеством инжиниринговых компаний и университетов по всему миру в качестве одного из наиболее мощных инструментов виртуального прототипирования.
CAVE-система, иногда называемая также комнатой виртуальной реальности, представляет собой программно-аппаратный комплекс, в котором объединены экраны, объёмный звук, средства стереоскопической проекции и виртуальной реальности. В большинстве случаев комната виртуальной реальности представляет собой замкнутое с пяти сторон пространство с входом. Три стены, пол и потолок в этом пространстве являются экранами обратной проекции (или панелями), смонтированными стык в стык, чтобы сформировать единое 3D пространство. Из-за близкого расстояния просмотра, проекционные системы должны иметь очень высокое разрешение, чтобы минимизировать размер пикселя изображения, сохранив тем самым максимальную иллюзию реальности. Для просмотра стереоскопического изображения пользователи используют 3D очки. В случае использования экранов, проектора находятся снаружи куба и управляются движениями пользователя, находящегося внутри куба. Трекинг движений пользователя обычно осуществляется датчиками, прикреплёнными к 3D очкам и с помощью ручных VR-контроллеров.
На сегодняшний день CAVE-системы являются единственным VR-решением, предназначенным для коллективной работы, поскольку к одному и тому же стереоскопическому изображению в одном и том же пространстве имеют доступ несколько человек. Выглядит это так: оператор, находящийся в CAVE, полностью погружается в виртуальную среду и манипулирует ею, а зрители могут находиться рядом с ним или располагаться перед внешней системой широкоформатной стереоскопической проекции, отображающей то, что видит в данный момент оператор.
Применение технологий виртуального инжиниринга, ядром которых выступают CAVE-системы, в головных конструкторских бюро крупных промышленных холдингов, обусловлено экономической эффективностью этих технологий. По данным одной из крупнейших авиастроительных компаний, затраты на построение такой системы составили 6,7 миллиона долларов, а отдача составила 75-100 миллионов долларов. То есть эффективность инвестиций составила 1 к 13-15.
CAVE-системы применяются в таких отраслях, как геофизика, нефте- и газодобыча, машиностроение и судостроение, а также при проектировании крупных промышленных объектов, где приходится тщательно моделировать расположение конструкционных элементов и различного промышленного оборудования и т.д. Центры виртуального прототипирования, использующие CAVE-системы, сегодня есть у большинства ведущих машиностроительных и инжиниринговых компаний, среди которых есть NASA, Boing, Airbus, Ford, Daimler и многие другие. В нашей стране аналогичные центры есть у ЛУКОЙЛа, Росатома, Роснефти, АвтоВАЗа и ряда других компаний. Аналогичные системы активно начинают использовать и российские научно-образовательные учреждения, такие, как МГУ, СПб Политехнический университет, МАИ и другие.
