1、大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)展館解決方案大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)介紹/01大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)說(shuō)明3 大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中最具前景的分支，主要是原理是通過(guò)動(dòng)作捕捉相機(jī)捕捉人體的動(dòng)作軌跡和動(dòng)作同步到虛擬軟件的人物模型上。得益于VR頭戴顯示技術(shù)的成熟和普及，大眾對(duì)VR體驗(yàn)已經(jīng)不再陌生，融合動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，形成這套更具有沉浸性，更加貼近真實(shí)的虛擬空間感受。大空間多人互動(dòng)VR基礎(chǔ)技術(shù)-動(dòng)作捕捉原理4 光學(xué)動(dòng)作捕捉是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)原理，由多個(gè)高速相機(jī)從不同角度對(duì)目標(biāo)特征點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來(lái)進(jìn)行動(dòng)作捕捉的技術(shù)。理論上對(duì)于空間中的任意一個(gè)點(diǎn)，只要它能同時(shí)為兩部相機(jī)所見(jiàn)，就可以確定該點(diǎn)在空間

2、中的位置（x、y、z三軸坐標(biāo)）。當(dāng)相機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時(shí)，從圖像序列中就可以得到該點(diǎn)的動(dòng)作軌跡。當(dāng)由3-5個(gè)目標(biāo)特征點(diǎn)組成的一個(gè)大的特征點(diǎn)時(shí)就可以得出這個(gè)大特征點(diǎn)的角度動(dòng)作數(shù)據(jù)，即俯仰、橫滾、偏航數(shù)據(jù)。動(dòng)作捕捉功能5定位線性角度01.空間定位時(shí)間點(diǎn)上不同角度相機(jī)可以對(duì)一個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行捕捉，并進(jìn)行空間坐標(biāo)解算。02.線性運(yùn)動(dòng)捕捉時(shí)間段上連續(xù)捕捉特征點(diǎn)形成的空間數(shù)據(jù)流就是特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。03.角度運(yùn)動(dòng)捕捉由3個(gè)以上特征點(diǎn)組成的大特征點(diǎn)形成面運(yùn)動(dòng)，可以被捕獲到大特征點(diǎn)的角度運(yùn)動(dòng)。大空間多人互動(dòng)VR基礎(chǔ)技術(shù)-虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)6 虛幻引擎是虛擬內(nèi)容開(kāi)發(fā)軟件。真正的VR是通過(guò)物理引擎建模渲染而成，所有模

3、型均可測(cè)量，而全景相機(jī)是由多個(gè)攝像頭組成通過(guò)拼接形成一個(gè)720的畫(huà)面，但這種畫(huà)面不具有景深，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在其中自由行走。所以全景視頻不是VR。虛擬制作引擎大空間多人互動(dòng)VR基礎(chǔ)技術(shù)-VR頭戴現(xiàn)實(shí)技術(shù) VR頭戴顯示器是通過(guò)雙目3D原理，屏蔽掉現(xiàn)實(shí)世界中所有光線，在眼前形成一個(gè)具有景深的上下左右都是360度視角虛擬畫(huà)面。按照目前產(chǎn)品分類，大體分為基于PC、手機(jī)和VR一體機(jī)三種。其中VR一體機(jī)的輕便化特點(diǎn)是將來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)/02第一人稱視角觀看9第一人稱視角體驗(yàn)者以第一人稱視角看虛擬場(chǎng)景，場(chǎng)景中能看到任何其他人的位置和模型360視野體驗(yàn)者可以上下左右360無(wú)死角看到體驗(yàn)

4、的虛擬場(chǎng)景模擬在現(xiàn)實(shí)世界行走效果將虛擬場(chǎng)景作為固定參照系，模擬現(xiàn)實(shí)世界中人走動(dòng)而景不動(dòng)的視覺(jué)習(xí)慣用腳自由行走目前VR體驗(yàn)移動(dòng)多是用手柄指定位置進(jìn)行步進(jìn),場(chǎng)景的圖像快速推進(jìn)極易造成眩暈感。 大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)特點(diǎn)是讓體驗(yàn)者直接用雙腳在虛擬空間行走，仿佛穿越到第二空間。虛擬和現(xiàn)實(shí)等距移位向前移動(dòng)1m向前移動(dòng)1m虛擬場(chǎng)景還原真實(shí)物體大小VR頭戴顯示通過(guò)透鏡原理，讓佩戴者透過(guò)VR頭戴顯示器所看到的虛擬物體物理尺寸都和實(shí)際物體大小相等，不會(huì)視覺(jué)印象失真。車(chē)長(zhǎng)5m車(chē)長(zhǎng)5m實(shí)現(xiàn)多人同場(chǎng)交互13只要空間足夠大，可以容納上百人同時(shí)在場(chǎng)景內(nèi)體驗(yàn)超多人數(shù)既可以多人協(xié)同進(jìn)行任務(wù)，也可以對(duì)抗比賽體驗(yàn)每個(gè)人都可以獨(dú)立

5、體驗(yàn)，可以分組進(jìn)行體驗(yàn)協(xié)同分組場(chǎng)景內(nèi)每個(gè)人都是第一人稱視角每個(gè)人均可以清晰看到其他人的位置同場(chǎng)多視角空間可大范圍擴(kuò)展1401.小型空間02.中型空間03.大型空間100以內(nèi)150-300350以上虛擬空間與搭建場(chǎng)地關(guān)系30m30m30m30m 在大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)中，體驗(yàn)者的活動(dòng)范圍受動(dòng)作捕捉相機(jī)搭建形成的空間大小決定，但體驗(yàn)著視野上可以有無(wú)窮的邊際，當(dāng)體驗(yàn)著靠近由相機(jī)搭建形成的立體空間邊界時(shí)，VR頭戴顯示器自動(dòng)生成虛擬邊界警示。超大空間解決方案矩陣分割，運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)：將超大虛擬空間分割成相等若干份，當(dāng)超出實(shí)際活動(dòng)區(qū)域時(shí)可以180轉(zhuǎn)向同時(shí)虛擬場(chǎng)景完成目標(biāo)區(qū)域轉(zhuǎn)換?？臻g垂直堆疊：通過(guò)上下樓梯的形

6、式擴(kuò)展空間。穿越形式：可以通過(guò)內(nèi)容邏輯設(shè)定，從不同的空間穿越到另一空間，而實(shí)際活動(dòng)面積沒(méi)有變化。1234當(dāng)部署場(chǎng)地限制，無(wú)法進(jìn)行物理上的空間擴(kuò)大時(shí)，采用以下方案擴(kuò)大虛擬體驗(yàn)面積：穿越通道現(xiàn)實(shí)虛擬動(dòng)作同步同時(shí)捕捉動(dòng)作數(shù)據(jù)真人做出動(dòng)作動(dòng)作數(shù)據(jù)與模型綁定實(shí)時(shí)渲染輸出 虛擬和現(xiàn)實(shí)空間處于同一水平面 通過(guò)對(duì)虛擬空間標(biāo)定，讓VR頭戴顯示器內(nèi)的虛擬空間與體驗(yàn)者所處的地面平行且重合，不會(huì)因視覺(jué)傾斜造成眩暈，標(biāo)定后佩戴者能感覺(jué)VR視野與自身身高相等。分布式異地聯(lián)機(jī)A地區(qū)B地區(qū)云服務(wù)器云端場(chǎng)景可外集成其他仿真設(shè)備聽(tīng)覺(jué)嗅覺(jué)體感溫感震感握感多維度融合21時(shí)間軸靈活可以將場(chǎng)景時(shí)間軸設(shè)置成任意時(shí)間段氣象模擬可以通過(guò)外接設(shè)

7、備生成雨水、降雪、炎熱、寒冷的氣象條件，讓虛擬場(chǎng)景更加貼近真實(shí)。.時(shí)間氣象空間空間穿越可以在不同空間、地理位置、虛擬&現(xiàn)實(shí)之間來(lái)回切換，空間多變.感知大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)示意圖大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)四大功能/03一、沉浸視覺(jué)交互體驗(yàn)科技館規(guī)劃館博物館文化館少年宮黨史館紅色館場(chǎng)景還原心理干預(yù)（禁毒館）VR體驗(yàn)營(yíng)銷-看房VR體驗(yàn)營(yíng)銷-看車(chē) 沉浸VR視覺(jué)呈現(xiàn)是給體驗(yàn)著呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)條件無(wú)法達(dá)到的畫(huà)面，例如古墓探險(xiǎn)、太空遨游、深海潛水等等，這類應(yīng)用中體驗(yàn)著交互性被設(shè)計(jì)的比較少，體驗(yàn)流程被設(shè)計(jì)的相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是以看為主。如圖示（金字塔探秘）未來(lái)還有.應(yīng)用場(chǎng)景：一、沉浸視覺(jué)交互體驗(yàn)科技館規(guī)劃館博物館文化館少年

8、宮黨史館紅色館場(chǎng)景還原心理干預(yù)（禁毒館）VR體驗(yàn)營(yíng)銷-看房VR體驗(yàn)營(yíng)銷-看車(chē) 沉浸VR視覺(jué)呈現(xiàn)是給體驗(yàn)著呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)條件無(wú)法達(dá)到的畫(huà)面，例如古墓探險(xiǎn)、太空遨游、深海潛水等等，這類應(yīng)用中體驗(yàn)著交互性被設(shè)計(jì)的比較少，體驗(yàn)流程被設(shè)計(jì)的相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是以看為主。如圖示（金字塔探秘）未來(lái)還有.應(yīng)用場(chǎng)景：二、線下VR沉浸游戲 大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)給游戲產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的革命，無(wú)論是手機(jī)游戲還是電腦端游戲，都是通過(guò)物理按鍵和顯示屏來(lái)呈現(xiàn)游戲內(nèi)容。而大空間多人互動(dòng)VR游戲可以讓玩家完全沉浸在游戲場(chǎng)景中，自由行走穿梭，讓游戲玩起來(lái)更帶感。 適用各種景區(qū)、主題公園、休閑娛樂(lè)中心應(yīng)用場(chǎng)景：三、教具訓(xùn)練培訓(xùn)（作用于人的技能提

9、升） 在傳統(tǒng)訓(xùn)練和培訓(xùn)中，有些項(xiàng)目存在著教具昂貴，具有一定危險(xiǎn)性等因素，通過(guò)大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)將所要培訓(xùn)的技能全部轉(zhuǎn)化在虛擬數(shù)字空間內(nèi)進(jìn)行。在用于培訓(xùn)時(shí)多強(qiáng)化與技巧、流程、基礎(chǔ)知識(shí)方面，對(duì)于技藝的提升還是需要實(shí)操來(lái)提升。施工安全教育消防逃生訓(xùn)練反恐戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練機(jī)械操作練習(xí)四、工業(yè)虛擬仿真（作用于設(shè)計(jì)的物體）28 在汽車(chē)仿真、航空仿真、建筑仿真等領(lǐng)域大空間多人互動(dòng)VR系統(tǒng)有諸多應(yīng)用，主要作用是多人多視角同時(shí)分析同一個(gè)三維模型，用于校驗(yàn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，直觀及時(shí)的發(fā)現(xiàn)不合理和錯(cuò)誤的地方。汽車(chē)仿真設(shè)計(jì)BIM VR 建筑信息化運(yùn)營(yíng)中，將傳統(tǒng)的MIM系統(tǒng)與VR結(jié)合，將建筑設(shè)計(jì)信息直觀的呈現(xiàn)在眼前，并在虛

10、擬模型中自由穿梭，將未來(lái)的建筑效果提前呈現(xiàn)出來(lái)。但未來(lái)工業(yè)虛擬仿真更多的是運(yùn)用ARMR技術(shù)（見(jiàn)02節(jié)大空間多人同場(chǎng)AR系統(tǒng)）展館現(xiàn)有多媒體種類及發(fā)展趨勢(shì)/04展館現(xiàn)有多媒體30互動(dòng)投影全息投影VR眼鏡大屏展示CAVE投影球形屏幕多媒體在展館中的功能31展示音視頻燈光感知模擬（震動(dòng)、溫度、氣味等）交互體驗(yàn)足跡跟蹤手勢(shì)識(shí)別語(yǔ)音控制功能技術(shù)展館多媒體發(fā)展趨勢(shì)32交互式教育被動(dòng)式教育文字圖片真人口述實(shí)物模型視頻語(yǔ)音互動(dòng)投影多人VR印象性趣味性交互性展示效果 目前不同主題的展館、展示，逐漸從平面化走向立體化，靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)，被動(dòng)式展示走向交互式展示，淺度交互向沉浸式交互發(fā)展，這些改變?cè)鰪?qiáng)了展示效果，讓觀眾

11、留下更深刻印象，趣味性大大增加，讓觀眾有主動(dòng)體驗(yàn)的熱情，多人自由移動(dòng)交互VR方案符合這種潮流。大空間多人互動(dòng)VR在展館中優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)節(jié)能環(huán)保放大空間一室多用流動(dòng)宣傳檢驗(yàn)成果寓教于樂(lè)設(shè)備安裝在墻壁上，沒(méi)有占用地面空間，閑暇時(shí)，根據(jù)需要可以臨時(shí)用來(lái)做其他活動(dòng)場(chǎng)地。一室多用根據(jù)需要，可以搭建流動(dòng)、臨時(shí)宣傳站，方便進(jìn)入各大企事業(yè)單位開(kāi)展教育。流動(dòng)宣傳根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)教育內(nèi)容，可通過(guò)VR系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)教育效果，改進(jìn)教育知識(shí)結(jié)構(gòu)和方法。檢驗(yàn)成果VR虛擬空間和實(shí)際場(chǎng)地1:1設(shè)計(jì)，虛擬空間可以無(wú)限制作，等同于無(wú)限擴(kuò)大展館面積。放大空間系統(tǒng)安裝施工過(guò)程無(wú)污染，用電量低，運(yùn)營(yíng)后也不消耗有生資源。節(jié)能環(huán)保獨(dú)特的VR視覺(jué)感官，科幻

12、且具有想象力的畫(huà)面極大增強(qiáng)了民眾參與度寓教于樂(lè)大空間多人互動(dòng)VR在展館中應(yīng)用舉例/05科技館應(yīng)用舉例：以航天主題的展區(qū)中，傳統(tǒng)展示手段都是只做模型或者展示實(shí)物。通過(guò)大空間多人VR技術(shù)可以讓體驗(yàn)者穿戴宇航服，體驗(yàn)載人航天飛船起飛，入軌的過(guò)程，并在太空中多人協(xié)作進(jìn)行太空站對(duì)接分離，在太空艙中自由穿梭。最后體驗(yàn)太空艙與空間站分離，穿越大氣層直至著陸，在返回過(guò)程中了感受大氣摩擦造成的溫度升高和抖動(dòng)，最后打開(kāi)降落傘緩緩著地。 博物館應(yīng)用舉例：在博物館展品當(dāng)中，歷史真跡資源有限，而且有些大型古跡不適合放在展館中。比如恢弘壯闊的秦始皇兵馬俑，通過(guò)大空間多人VR技術(shù)，可以復(fù)出一個(gè)虛擬的兵馬俑坑，參觀者一樣可以

13、在這個(gè)虛擬的坑里穿梭，能看到每個(gè)俑的細(xì)節(jié)，甚至在虛擬的場(chǎng)景中可以親手完成一個(gè)俑的制作、燒制、上釉等，對(duì)兵馬俑制作有更深刻的了解。 歷史文化館應(yīng)用舉例：以展示中國(guó)古代戲劇和樂(lè)器展區(qū)，通過(guò)大空間多人VR技術(shù)能構(gòu)造一個(gè)虛擬舞臺(tái)，在舞臺(tái)上身著華麗的古代戲曲取正在上演，而體驗(yàn)者被賦予一個(gè)角色，負(fù)責(zé)大型編鐘的奏樂(lè)，眼前放置的是虛擬的大型編鐘，隨著節(jié)奏敲打出編鐘悠揚(yáng)的鐘聲，結(jié)合眼前的場(chǎng)景仿佛讓體驗(yàn)者穿越回古代，領(lǐng)略古代樂(lè)器的獨(dú)特魅力。規(guī)劃館應(yīng)用舉例：城市規(guī)劃館多采用沙盤(pán)模型和投影來(lái)表現(xiàn)一個(gè)城市的輪廓和規(guī)劃。而采用大空間多人VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的街道規(guī)劃情景再現(xiàn)。結(jié)合城市GIS地理信息系統(tǒng)，可以讓參觀者在城

14、市任何一個(gè)地方自由行走，將城市的現(xiàn)在和將來(lái)的樣子呈現(xiàn)在參觀者眼前，改變了傳統(tǒng)規(guī)劃館多以上帝視角觀看的局限性。軍史館、黨史館應(yīng)用舉例：在紀(jì)念偉大的長(zhǎng)征歷程中，可以通過(guò)該技術(shù)體驗(yàn)過(guò)草地和翻越雪山時(shí)的艱難。通過(guò)建模技術(shù)，可以真實(shí)再現(xiàn)雪山的險(xiǎn)峻，結(jié)合風(fēng)度、溫度模擬器，讓參觀者扮演成紅軍，在險(xiǎn)峻寒冷的山峰中穿行?？梢阅M百萬(wàn)雄師渡大江的盛況，讓多位體驗(yàn)在炮火中協(xié)力控制帆船前進(jìn)。通過(guò)場(chǎng)景再現(xiàn)，讓大家體會(huì)到革命歲月異常艱苦，更加珍惜今天來(lái)之不易的幸福生活。地質(zhì)博物館應(yīng)用舉例：在地質(zhì)博物館展品中，很難對(duì)大型地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行再現(xiàn)。比如地下水晶洞穴，通過(guò)大空間多人VR技術(shù)將參觀者帶到水晶洞穴中，體驗(yàn)大自然的鬼斧神工和

15、水晶宮的絢麗奪目。數(shù)字技術(shù)可以表現(xiàn)出水晶的形狀、材質(zhì)，對(duì)于沒(méi)有機(jī)會(huì)親身體驗(yàn)的地下水晶宮的人來(lái)說(shuō)，這是非常好的方式。海洋館應(yīng)用舉例：海洋博物館中多以海洋生物標(biāo)本形式呈現(xiàn)，不僅浪費(fèi)了大量有生資源，標(biāo)本的后期維護(hù)也需要投入極大的經(jīng)歷。通過(guò)大空間多人VR技術(shù)，可以把眾多的海洋是生物表現(xiàn)出來(lái)，想象一下，人置身海底，周?chē)渴呛Ｑ蟾黝惖啮L魚(yú)、鯊魚(yú)、海豹、海象等，這些虛擬生物不僅有形狀還有生命，還能與體驗(yàn)者進(jìn)行互動(dòng)，對(duì)于宣傳海洋環(huán)保有很重要的價(jià)值。少年宮應(yīng)用舉例：大部分的少年宮是以提高青少年對(duì)科學(xué)的興趣為主，培養(yǎng)青少年動(dòng)手能力。比如在核電科學(xué)區(qū)，可以通過(guò)大空間多人VR技術(shù)，了解核電站的構(gòu)造，了解反應(yīng)堆的內(nèi)部狀態(tài)，甚至可以動(dòng)手做一個(gè)虛擬的核電站，在制作過(guò)程中了解核能和電能轉(zhuǎn)換的過(guò)程。消防教育館應(yīng)用舉例：傳統(tǒng)的消防教育館都有使用煙霧模擬器進(jìn)行火災(zāi)逃生練習(xí)。而通過(guò)大空間多人VR技術(shù)，可以讓體驗(yàn)者仿佛置身于火場(chǎng)當(dāng)中，學(xué)會(huì)迅速判定火源，選擇正確的滅火方式，練習(xí)滅火器、消防栓的使用，