CAVE顯示系統(tǒng)
　　CAVE以VR-Platform CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)為代表。CAVE是一種基于投影的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，其特點(diǎn)是分辨率高，沉浸感強(qiáng)，交互性好。CAVE沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的原理比較復(fù)雜，它是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為基礎(chǔ)，把高分辨率的立體投影顯示技術(shù)、多通道視景同步技術(shù)、音響技術(shù)、傳感器技術(shù)等完美地融合在一起，從而產(chǎn)生一個(gè)被三維立體投影畫(huà)面包圍的供多人使用的完全沉浸式的虛擬環(huán)境。另，CAVE亦指游戲公司或蜂窩認(rèn)證和語(yǔ)音加密算法。
　　CAVE系統(tǒng)的構(gòu)想是于1992年提出,最初的開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)是為了獲得 一種全新的科學(xué)數(shù)據(jù)可視化手段. 然而，當(dāng)時(shí)處理大量的可視化數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)生成立體影像需要在大型UNIX圖形工作站的支持下才能完成,這就使得整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)十分昂貴。當(dāng)時(shí)這類大型專業(yè)UNIX圖形工作站(可視化系統(tǒng))的價(jià)位約在幾十萬(wàn)到百萬(wàn)美金，這使得CAVE系統(tǒng)的使用范圍局限在大型的研究所或?qū)W術(shù)單位中.

　　近年來(lái),高性能PC在計(jì)算能力和圖形處理能力已經(jīng)能夠逐漸接近甚至超越專業(yè)UNIX圖形工作站.以多臺(tái)具有較高性能價(jià)格比的高性能PC作為圖形處理核心代替CAVE系統(tǒng)中的大型專業(yè)UNIX圖形工作站無(wú)疑是一個(gè)非常好的構(gòu)思，.華堂科技所推出的基于高性能PC架構(gòu)的CAVE系統(tǒng)正是在此背景下開(kāi)發(fā)的. 基于高性能PC架構(gòu)的CAVE系統(tǒng)既能保持高性能的圖形處理能力,又能夠大幅度降低成本, 無(wú)疑為CAVE系統(tǒng)的更廣泛應(yīng)用掃清了障礙。
　　通常，我們的系統(tǒng)是以4臺(tái)或6臺(tái)高性能連網(wǎng)PC作為一個(gè)并行計(jì)算集群系統(tǒng)來(lái)替代傳統(tǒng)CAVE配置中昂貴的UNIX圖形工作站，采用高性能的主動(dòng)或被動(dòng)式立體顯示技術(shù)，每臺(tái)PC工作站分別負(fù)責(zé)CAVE系統(tǒng)中一個(gè)投影面的立體影像繪制工作. 并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同步控制技術(shù)和變形矯正算法，使每臺(tái)工作站繪制的場(chǎng)景分別同步無(wú)失真地顯示輸出，并投射在相應(yīng)的立方體投影面上。從而產(chǎn)生一個(gè)完全沉浸的虛擬仿真可視協(xié)同環(huán)境。

　　CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成部分：
　　高性能圖形工作站。所需的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度和圖形處理能力。HTCK-GPS系列圖形工作站是虛擬現(xiàn)實(shí)和系統(tǒng)仿真的最佳計(jì)算機(jī)平臺(tái)，它采用S2MP體系結(jié)構(gòu)，不僅具有可擴(kuò)性好、編程容易和計(jì)算能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且它的圖形處理速度極快，具有多管道(Pipe)、多通道(Channel)圖形輸出能力。SGI ONYX2的每個(gè)圖形管道可以驅(qū)動(dòng)多達(dá)八個(gè)圖形通道，每個(gè)圖形通道輸出一個(gè)畫(huà)面到CAVE的一個(gè)投影面。
　　投影設(shè)備：從CAVE系統(tǒng)圖示可以看出，四臺(tái)三槍投影機(jī)分別接收來(lái)自O(shè)NYX2的圖形信號(hào)，然后把信號(hào)直接(或通過(guò)反射鏡反射后)投影到CAVE的四個(gè)投影屏幕上。每個(gè)投影幕的大小為 (可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行調(diào)整)，故CAVE是一個(gè) 的立方體結(jié)構(gòu)。若CAVE系統(tǒng)所在機(jī)房的空間不夠，可使用反射鏡。反射鏡應(yīng)具有很好的光學(xué)反射率和平面度。三槍投影機(jī)不僅要求可靠性好，而且要求具有投影距離長(zhǎng)、圖形分辨率高、亮度高、水平和垂直方向具有一定的光學(xué)可調(diào)整性等性能。BARCO 松下 麗訊等投影機(jī)都比較適合在CAVE中使用。背投影幕要求具有較好的光學(xué)性能和視角范圍，保證各投影光互不影響。整個(gè)CAVE中的圖象應(yīng)具有較高的完整性和清晰度。

　　投影機(jī)—反射鏡—投影幕的光程控制需要在3.7~3.8m之間的范圍內(nèi)，投影機(jī)和反射鏡放于每個(gè)投影幕的后面，反射鏡與投影幕需調(diào)成一定的角度。投影機(jī)和投影幕之間的相對(duì)位置可由理論計(jì)算再輔以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)完成。投影機(jī)的位置必須非常精確。若地面投影面采用正投，由于地面上的屏幕為反射型，與其余三個(gè)透過(guò)型屏幕的物理性能不一樣，為了達(dá)到色調(diào)均勻一致，同時(shí)又要使地面上的屏幕能承受人體的重量，故需對(duì)地面上的這一面屏幕做特殊處理。為了保護(hù)地面屏幕，必須脫掉鞋子并穿上干凈的襪子。屏幕的框架宜采用木質(zhì)材料或鋁質(zhì)材料以防止磁性干擾傳感器。
立體眼鏡。為了看到虛擬環(huán)境中的三維立體圖象，用戶需戴上液晶立體眼鏡。
　　立體發(fā)射器(Stereo Emitters)：立體發(fā)射器是一種外形如白色小方盒的設(shè)備，它們放于CAVE的周圍，目的是使立體眼鏡和投影面上圖象的刷新頻率同步(120HZ或96HZ)。
　　Wand三維鼠標(biāo)器。Wand是一種具有三個(gè)按扭的交互輸入設(shè)備，它可看成是一種三維鼠標(biāo)器，Wand通常采用Ascension Flock of Birds公司的跟蹤系統(tǒng)。新式的Wand具有三個(gè)按扭和一個(gè)具有壓感的操縱桿，它通過(guò)一臺(tái)連接于ONYX2串行口的微機(jī)與CAVE系統(tǒng)相連。微機(jī)上的一個(gè)服務(wù)程序讀取按扭和操縱桿的數(shù)據(jù)并把他們傳到ONYX2機(jī)器。
跟蹤系統(tǒng)。CAVE支持多種不同的跟蹤系統(tǒng)，通常具有兩套傳感器，一套用于跟蹤用戶的頭部，另一套用于Wand。
聲音系統(tǒng)。由如下部分組成：一臺(tái)圖形工作站、一套音箱、一個(gè)MIDI用戶界面和聲音合成器。其中Indy圖形工作站作為CAVE系統(tǒng)的“聲音服務(wù)器”。命令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸入到Indy圖形工作站，Indy根據(jù)需要或者生成內(nèi)部聲音，或者控制聲音合成器。音箱位于CAVE的角落，它由聲音合成器來(lái)控制.

　　CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)概念
　　CAVE投影系統(tǒng)是由3個(gè)面以上（含3面）硬質(zhì)背投影墻組成的高度沉浸的虛擬演示環(huán)境，配合三維跟蹤器，用戶可以在被投影墻包圍的系統(tǒng)近距離接觸虛擬三維物體，或者隨意漫游“真實(shí)”的虛擬環(huán)境。CAVE系統(tǒng)一般應(yīng)用于高標(biāo)準(zhǔn)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。至紐約大學(xué)94年建立第一套CAVE系統(tǒng)以來(lái)，CAVE已經(jīng)在全球超過(guò)600所高校、國(guó)家科技中心、各研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。
　　以VR-Platform CAVE為例，VR-Platform CAVE系統(tǒng)是一種基于多通道視景同步技術(shù)和立體顯示技術(shù)的房間式投影可視協(xié)同環(huán)境，該系統(tǒng)可提供一個(gè)房間大小的最小三面或最大七十面（2004年）立方體投影顯示空間，供多人參與，所有參與者均完全沉浸在一個(gè)被立體投影畫(huà)面包圍的高級(jí)虛擬仿真環(huán)境中，借助相應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、位置跟蹤器等），從而獲得一種身臨其境的高分辨率三維立體視聽(tīng)影像和6自由度交互感受。由于投影面幾能夠覆蓋用戶的所有視野,所以VR-PLATFORM CAVE系統(tǒng)能提供給使用者一種前所未有的帶有震撼性的身臨其境的沉浸感受。

典型系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：
◆ 虛擬樣機(jī)、虛擬制造、虛擬設(shè)計(jì)、虛擬裝配
◆ 模擬駕駛、訓(xùn)練、演示、教學(xué)、培訓(xùn)等
◆ 虛擬生物醫(yī)學(xué)工程(虛擬手術(shù)/醫(yī)學(xué)分析;基因/遺傳/分子結(jié)構(gòu)研究)
◆ 地質(zhì)、礦產(chǎn)、石油
◆ 航空航天、科學(xué)可視化
◆ 軍事模擬、指揮、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、電子對(duì)抗
◆ 地形地貌、地理信息系統(tǒng)(GIS)
◆ 建筑視景與城市規(guī)劃
◆ 地震及消防演練仿真