虚拟现实系统解决方案.pdf

北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 -集中精力致力虚拟现实技术-专业集成公司。-直接利用PLM中的数据，模型不需要转换。-支持CADWALL，POWERWALL，CAVE，DOME等多种显示系统。-提升用户现有3D数据的表现能力。虚虚 拟拟 现现 实实 系系 统统 解解 决决 方方 案案 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 北京朗迪锋科技有限公司北京朗迪锋科技有限公司 虚拟现实系统解决方案虚拟现实系统解决方案 集中精力致力虚拟现实技术-专业集成公司。虚拟现实技术概述：虚拟现实技术概述：虚拟现实技术是在计算机图形技术、显示技术、交互技术及多学科软件交叉应用技术基础上，发展起来的一项面向工程各个领域及为产品从设计、分析、制造、展示、培训和维护全过程中提供有效表现手段和研究工具。传统虚拟现实系统中存在的问题：传统虚拟现实系统中存在的问题：在传统的虚拟现实系统中尤其是大型虚拟现实系统，在使用过程中存在这比较典型的几个问题如下：?效率低：效率低：系统硬件投资资额度大，但由于支持软件少，使用效率低下，需要专门的开发和技术支持工程师。?模型数据丢失：模型数据丢失：在图纸审查过程中，各种主流CAD软件不能直接支持虚拟系统，需要进行模型转换和倒入，浪费时间及模型转换会丢失数据细节。?大模型渲染困难：大模型渲染困难：在总体设计中，整车、船、星、导弹、飞机等CAD数据非常大，在单台图形工作站上不具备可操作性。?CAE应用：应用：振动、热、压力等仿真数据（CAE）软件不能直接支持该类系统。需要数据可视化软件来解决。?灵活性差：灵活性差：同一计算机图形系统不能支持多样的虚拟显示系统，如平面、弧面、多面CAVE等。?虚拟交互困难：虚拟交互困难：支持数据头盔、位置跟踪和数据手套的软件有限。北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 极大、灵活提升用户现有极大、灵活提升用户现有 3D 数据的表现能力数据的表现能力 法国法国 TECHVIZ 公司创新图形技术公司创新图形技术 特特 点点 和和 优优 点点：?支持多通道显示提高系统分辨率（无限制）：支持多通道显示提高系统分辨率（无限制）：可以使基于 OPGL 图形标准的应用软件，其本身不能支持多通道功能，TECHVIZ通过支持多个GPU（图形集群）来达到支持多通道显示的能力，提高显示系统的分辨率提升显示性能。?生成融合区和边缘融合：生成融合区和边缘融合：TECHVIZ 利用图形集群支持多通道显示，并可以根据显示系统的融合区大小，生成和显示系统匹配的融合区，同时可以通过软件实现边缘融合功能。?支持立体显示：支持立体显示：可以使基于 OPGL 图形标准的应用软件，其本身不具有立体显示功能，TECHVIZ 通过在多个 GPU（图形集群）上对同一模型，在不同的视点上渲染两次，然后交替输出就是主动立体显示，同时输出就是被动立体显示。北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 ?直接使用直接使用 PLM 中数据，模型不需要修改和转化：中数据，模型不需要修改和转化：在图纸审查和审核中，一般是在 CAD 软件中直接进行，TECHVIZ 不改变 CAD 应用软件的界面和任何分析功能，也不需要任何的模型转换和修改，根据用户的显示需求一次性配置文件，就可以使用户轻松利用 PLM 中的任何数据。CATIA 应用程序应用程序?对巨大模型渲染提供可能性：对巨大模型渲染提供可能性：在总体设计过程中，CAD 模型一般来讲是非常巨大的，在单台图形工作站渲染不具有可行性，所以大模型的操作和分析也就不可能实现，TECHVIZ 利用图形集群架构将大模型图形渲染工作分配的多个图形节点上（节点的数量由需要达到帧数有关），以提高图形渲染的能力。?均横负载计算：均横负载计算：TECHVIZ 在利用图形集群渲染提升大模型渲染能力的时候，为了提高系统整理的渲染速度，充分利用每个 GPU 的性能，在将一帧图象根据图形节点的数量，通过计算使的每个图形节点上负载的三角形面片数量基本相同。北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 两种数据划分方式两种数据划分方式 1.按图像划分 帧频随节点数增加的变化曲线 +兼容抗锯齿和透明度+按比例增加到 8 个节点+低带宽融合-不能超过 8 个节点-需要复杂的数据选择计算 2.按数据划分 帧频随节点数增加的变化曲线 +无限的可测量性+不需要复杂的数据选择计算-不兼容抗锯齿和透明度-高 带 宽 融 合(full image+Z).需 要 Infiniband 网络 Number of nodesFPS 1 28 4Numbers of nodesFPS1 284 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 ?同一场景和模型开多个视点：同一场景和模型开多个视点：在很多应用中，需要对同一场景开多个视点，比如在人机工效应用中，经常需要显示观察者（第三者）眼点场景，同时还需要在场景中增加数字人的眼点，以判断可视性问题。或对一个大的模型从不同的观察角度同时观察，也需要开多个窗口。数字人眼点数字人眼点?融合功能融合功能 1：不需要将 CAD 模型倒入到虚拟场景管理和规划软件中，TECHVIZ 可以很轻松将两种软件的显示在位置对应的情况下，融合显示在一个场景中，极大的提高了系统的使用效率。Fusion 不需要进行数据转化在同一窗口下运行多个应用程序。在可视化过程中可是随时在本地应用程序中进行修改.。可以和 Turbo 模块和 Immersive 模块可以同时使用。应用应用:1.移动和固定模型:在一个有很多CAD零件的房间操纵模拟器和CAD模型或者仿真机器人。2.CAD+CAE 3.详尽的零件和最优化的组装(different LOD)4.将 CAD 零件融入虚拟现实系统?融合功能融合功能 2：利用 PC-CLUSTER（图形集群）可以将 CAD 数据进行分解，在不同的图形节点上进行渲染，提高渲染能力，并最后输出到一个屏幕上。北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 ?支持刚体数字人模型：支持刚体数字人模型：通过全身动作捕作系统，VICON/PHASESPACE/ART 等，可以实现和虚拟刚体人的交互，来评估可达性和可视性。?支持手指跟踪支持手指跟踪:基于整个手部实时跟踪系统在显示器上实时追踪手部动作。跟模型进行精准的可达性和碰撞分析。需要精准的手部动作捕捉系统(ART)?支持多种支持多种 VR 设备：设备：TECHVIZ 利用开源的的 VRPN 函数库，支持多种位置跟踪和数据手套。北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 ?支持多种显示模式：支持多种显示模式：TECHVIZ 可以支持弧形、平面、多个面、球形、前投影和背投影显示方式。?用户只关注应用：用户只关注应用：TECHVIZ 在系统初始安装调试好后，用户只关心自己的应用就可以，不必要为专业的虚拟现实技术和知识投入更多的时间和费用，大大提高了效率和效益。?视频录制视频录制:将模型运动和漫游制作成视频文件 用于检测报告,培训和产品资料?TechViz API:可以方便的在您现有的应用程序中写入您自己的交互应用 C/C+交互界面 和跟踪系统不同步 使您在模型坐标系中得到跟踪器和按钮信息。不依靠跟踪系统平台 用一个模拟器进行测试 可与 Techviz 各模块和数字人交互 TVZLIB APIXL Clore 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 ?TECHVIZ DMU1（数字样机（数字样机 1）DMU 1 使用户可以在场景中使用导航设备.功能如下：记录书签、测量模型中两点的距离、剖面、缩放。书签功能允许用户记录一组模型视点位置并在另外的检查对话框调用这些位置。测量功能使用户可以再模型上任选两点并测量两点之间的距离。用户可以在任意位置放置移动剖面，以便观察模型内部。缩放功能使用户可以方便的改变模型的比例。利用交互设备进行虚拟拆装，导航 书签记录，给模型零部件进行编号并且可以作为一个零部件保存到 CATIA 目录下 两点间距离测量 可以在底部显示两点之间的距离和在 XYZ 三个方向上的距离 任意位置剖面功能 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 ?TECHVIZ DMU2（数字样机（数字样机 2）?DMU 2 增加了先进的用户交互功能比如屏幕截图，隐藏或显示一个或多个零部件，在模型上添加注解。?屏幕截图功能使用户可以给当前模型抓图并保存为图片格式（jpg、png、gif?显示隐藏功能使用户可以选择一部分零件并隐藏，这样用户就可以更清晰的分析理解没有被隐藏的这部分零件。?注解功能允许用户在回顾检查模型时在模型上标注旗注指明存在的详细问题。新功能：可以录制一段视频视频内容可以包括 techviz 所有的功能操作。可以输出两种格式，一种是 AVI 的格式可以自由设置分辨率，用任何常用的播放器均可播放，另外一种格式是techviz 格式，这种格式只能在 techviz 软件运行的情况下使用，是立体格式的。隐藏和显示零部件 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 T E C H V IZ 系系 统统 架架 构构 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 T E C H V I Z 可可 支支 持持 的的 软软 件件?计算机辅助设计软件计算机辅助设计软件 Autocad,Autodesk Inventor,Autodesk Dassault Catia/Enovia/Delmia/3dxml Player PTC Division 2000i2 PTC ProE WildFire,PTC ProductView SolidWorks，Tecnomatix EmPower/EmPlant,Teamcenter/VizMockup/JT2GO,UGS Unigraphics NX,SolidEdge?计算机辅助有限元设计计算机辅助有限元设计 FieldView,Fluent,Abaqus,Ansys,Hyperwork,MSC ADAMS,AUTODYN 等?虚拟交互软件虚拟交互软件 World Tool Kit,Virtools,Vega prime,SGI performer 等?造型渲染软件造型渲染软件 RTT DeltaGen,DeltaView,Opticore Realize?动画软件动画软件 Alias Studio,Alias Motionbuilder,Maya,3DStudio Max?有限元数据可视化软件有限元数据可视化软件 CEI Ensight,AVS等?地理信息软件地理信息软件 ESRI,ArcGIS,Google Earth?其它其它 Mercury/TGS Inventor(toolkit),VTK(toolkit)/Paraview,Amira Microsoft Office(Powerpoint/Excel/Word),Internet Explorer/Firefox,Photoshop,Acrobat Reader,Second Life,Quake 4,Doom 3,Video player:mplayer,Videolan Pymol,北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 虚虚 拟拟 展展 示示 系系 统统 的的 典典 型型 结结 构构 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 测 试 报 告 测 试 报 告?测试目的：测试目的：1、1、TechViz PC-IG(Cluster)功能 TechViz PC-IG(Cluster)功能?商业化非虚拟现实软件实现虚拟现实功能 商业化非虚拟现实软件实现虚拟现实功能 1.1.Delmia、Catia 2.2.PTC DV Mockup、PTC Pro/e 3.3.Vritools 利用 TechViz PC-IG（Cluster），模拟 2 通道的显示系统运行各种非集群应用软件（不支持多通道显示输出、不支持立体显示、不支持 PC 集群图形 IG、不支持 VR 设备），使其具有以上多通道、立体、PC 集群、支持 VR 的功能，同时增强图形处理能力，满足应用的需要。2、2、TechViz PC-IG(Cluster)处理大模型能力 TechViz PC-IG(Cluster)处理大模型能力?大模型处理能力 大模型处理能力 1.1.Delmia、Catia 2.2.PTC DV Mockup、PTC Pro/e 3.3.Vritools?测试配置：测试配置：1、PC-Cluster 计算机：PC-Cluster 计算机：管理节点管理节点 渲染节点 1渲染节点 1 渲染节点 2渲染节点 2 PC-Cluster manager system Multi-Channel Display manager system Traker system Manager system TechViz PC-IG VR device manager system(HMD 数据头盔和 Data Glove 数据手套)操作系统 XP Professional 32,SP2 XP Professional 32,SP2 XP Professional 32 SP2 CPU brand and type Intel(R)Xeon(R)5150 with Dual core 2.66GHz Dual Intel(R)Xeon(R)5365 with Dual core 3.00GHz Dual Intel(R)Xeon(R)5365 with Dual core 3.00GHz Graphic board Nvidia FX4500 Nvidia FX3500 Nvidia FX3500 Graphic driver 6.14.11.6947 6.14.11.6947 6.14.11.6947 Network board broadcom netxtreme gigabit ethernet broadcom netxtreme 57xx gigabit broadcom netxtreme 57xx gigabit Physical Memory size 4G 4G 4G Resolution,ratio,#of monitors 19 Samsung CRT 21 Dell CRT 1600 x1200 100Hz 21 Dell CRT 1600 x1200 100Hz TechViz PC-IG 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 2、千兆以太网交换机：TP-Link 3、主动立体眼镜：Stereo Graphcis CE3 4、数据手套 四、测试的软件版本：四、测试的软件版本：Delmia：V5R17 Catia：V5R17 Virtools:DEV4.0 PTC DV Mockup：2000i2 PTC Pro/e：2m240 五、数据模型：五、数据模型：数据格式 Catia、Delmia、DV Mockup 以多边形的数量计算；Pro/e 以零件数和装配体占用磁盘空间计算；Virtools 以 3D 物体和点面信息计算。六、测试结果 六、测试结果 Delmia Catia Virtools DV Mockup Pro/e 分辨率 1600 x1200 刷新率 100Hz 模型大小（三角形）579 万 477 万 4012 个 3D 物体 0.267M(面)0.434M(顶点)299 万 610M/219 零件 立体能力 是 是 是 是 是 VR 支持 是 是 是 是 是 测试结果 23fps 27fps 23fps 20fps 24fps 以上测试结果为全部数据交互的情况下测得。北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 实实 例例 图图 片片 1.DELMIA+TECHVIZ+4 通道投影+眼点跟踪 2 Virtool+Techviz+立体显示系统+VR设备(法国标志)北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 3.CATIA+TECHVIZ+CAVE(美国美国)北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 4 虚拟拆装虚拟拆装+九通道显示九通道显示+虚拟交互虚拟交互 北北 京京 朗朗 迪迪 锋锋 科科 技技 有有 限限 公公 司司 地址:北京市海淀区中关村南大街 12 号天作国际中心 A 座 1105 室 电话:59705631 北 京 朗 迪 锋 科 技 有 限 公 司 简 介 北 京 朗 迪 锋 科 技 有 限 公 司 简 介 北京朗迪锋公司科技有限公司是一家注册在北京高新技术开发区的股份有限公司，是以计算机技术、软件技术、投影技术和虚拟现实技术为基础，面向应用并提供各种解决方案和集成方案的高新技术企业。公司集中了许多具有丰富工作、工程经验的专家和具有硕士和博士学历的工程技术人员，是一个充满了激情和活力的集体。公司的主要核心是计算机技术、虚拟现实技术、投影系统技术的系统集成，根据不同的应用，提供不同的、专业的、符合用户实际需求的解决方案，从而形成了与国际、国内优秀的计算机、虚拟现实设备、软件、投影系统提供商良好的合作关系，主要的计算机厂家有美国 HP 公司；主要的投影系统厂家有享有盛名的比利时 BARCO 公司，该公司是世界上最大的从投影单机到背投系统到虚拟现实投影系统，都有着良好的解决方案。在国内，清华泰豪公司以其良好的性能价格比在国内的背投系统中占有非常大的市场占有率；同时，和虚拟现实设备如头盔、手套、立体眼镜、跟踪器等国外厂商都保持着长期的战略合作伙伴关系。凭借着对此行业的多年实践经验，以及和各供应商的良好合作关系，我们能够为用户提供更加符合用户需求，更加专业的解决方案和更加完善的服务。部分成功案例：西北工业大学航天学院 Barco Gemini 立体投影系统 大连海事大学 Barco Gemini 立体投影系统 石家庄军械工程学院 Barco Gemini 立体投影系统 西安兵器 203 所 Barco Gemini 立体投影系统 洛阳 613 所 Barco Gemini 立体投影系统 西安建筑学院 Barco Gemini 立体投影系统 大连理工大学 Barco VRworkroom 立体投影系统 哈工大航天学院 Barco Sim5+双通道立体弧形投影系统 海军某研究所 Barco Sim4 三通道立体弧形投影系统 北方车辆研究所 Barco Galaxy 12K 三通道背投平幕立体投影系统 北京理工大学车辆学院 Barco Galaxy NW12 两通道背投平幕立体投影系统 北京理工大学艺术学院 Barco Galaxy NH12 两通道前投弧幕立体投影系统 中国兵器集团 204 研究所 Barco Galaxy NH12 两通道背投平幕立体投影系统 交通部科学研究院 Barco Galaxy NH12 两通道前投弧幕立体投影系统 中国标准化研究院 Barco Galaxy NH12 两通道前投平幕立体投影系统 西北工业大学航天学院 Barco Sim5+三通道弧形前投非立体系统 哈尔滨工业大学 8通道立体球幕系统