Система конструкторской визуализации

1.

Система
конструкторской
визуализации

2.

В современных системах конструкторской
визуализации (CAD) используются технологии
виртуальной (VR) и дополненной реальности
(AR). Использование виртуального окружения
позволяет создавать и воспринимать
конструктору виртуальный прототип как
реальный и изменять его в реальном времени.
Виртуальные прототипы позволяют отказаться
от натурных моделей и обеспечить связь между
отдельными подразделениями крупной
корпорации или различными субподрядчиками,
работающими над разными аспектами одной и
той же задачи. Особенно актуальны подобные
системы на стадии концептуального дизайна. В
конечном счете, применение технологий
виртуальной реальности позволяет резко
повысить качество проектирования,
значительно снизить время разработок и
удешевить процесс конструирования.
Взаимодействие с объектом:
Использование в системах для виртуальноо
прототипирования, таких систем как трекинг,
глазной треикинг, энцефалограф позволяет
качественно и быстно отработать человекомашинное взаимодействие, эргономику и т.д.
еще на этапе цифрового макета.
Мировой опыт:
Лаборатория по имитации полетов компании
Lockheed Fort Worth, где на базе тренажера
производится отработка виртуальных полетов
с целью изучения удобства взаимодействия
пилота с тем или иным оборудованием кабины
еще на этапе проектирования истребителя.
Технологии ВР позволяют заменить реальные
испытания с разрушением на компьютерные.
По оценкам Ford Motor Company, только
замена натурных испытаний реальных
автомобилей численными экспериментами
позволяет сэкономить миллионы долларов.

3.

CAD системы состоят из программной и аппаратной
части. Наиболее популярными и
многофункциональными программными
комплексами являются AutoDesk AutoCAD,
ArchiCAD, SolidWorks и ParaViev. Последний имеет
два значительных преимущества — это
приложение мультиплатформенно и доступно с
открытым исходным кодом, что делает его
незаменимым при применении в ВПК.
Функциональные же возможности не уступают, а в
отдельных случаях превосходят коммерческие
аналоги.
Аппаратная часть. Для более полного взаимодействия с
объектом проектирования существуют решения
«погружения» в виртуальную среду. Для этого используются
3D видеостены в сочетании с 3d очками — позволяют
передать трехмерное изображение на большом экране. 3D
шлемы виртуальной реальности — позволяют «оказаться» в
виртуальном пространстве и «перемещаться» по нему, 3D
манипуляторы — позволяют изменять положение
виртуального трехмерного объекта в любой плоскости.
Мощные графические рабочие станции — необходимы для
проецирования объекта на большой экран или на минидисплеи 3d шлема.

4.

При создания большого экрана высокой
четкости, работающего в режиме 3D
используется комбинация из нескольких
дисплеев или проекторов.
Для просмотра изображения в 3d используют
технологию разделения изображения для
левого и правого глаза. Когда мы видим какой
либо предмет, наши глаза видят его под
разными углами, далее мозг обрабатывает
полученные данные и благодаря этому
позволяет передать не только цвет и размеры
изображения, но так же глубину и удаленность
от объекта. Это называется стереоскопическим
зрением. Но на дисплее или экране
изображение всегда плоское вне зависимости
от его формы. Для этого процессор в дисплее
или проекторе передает 2 немного
отличающихся изображения, а зритель
использует специальные очки, которые
позволяют каждому глазу видеть только ту
картинку, которая для него предназначена. Сама
технология бывает пассивной и активной. В
первом случае изображение на экране
передается поочередно для каждого глаза, а
очки затемняют то левый, то правый окуляр, а
во втором картинка на экране передается
одновременно для обоих глаз, но в разном
цвете, а очки фильтруют изображение
светоофильтрами.
Плюсы и минусы активного 3d по сравнению с
пассивным
+высокое качество изображения (т. к. каждый
глаз видит полное разрешение экрана)
+высокое качество цветопередачи
-Активные 3d очки значительно дороже
пассивных
-Необходимость наличия элементов питания в
очках
-Более высокие требования к оборудованию

5.

Шлем виртуальной реальности или HMD —
Head Mounted Displays (носимый на голове
дисплей), относится к классу носимых
систем визуализации и VR. По типу
применения существенно отличается от
проекционных систем VE & VR, шлемы VR
имеют свои преимущества и недостатки.
Существуют варианты исполнения шлемов
виртуальной реальности в бинокулярном
варианте (с возможностью 3D стерео и без
нее), существуют также варианты с
возможностью использования технологии
Augmented Reality (наложенной /
привнесенной виртуальной реальности).
Помимо этого есть варианты HMD в
монокулярном исполнении. Шлемы
виртуальной реальности могут быть
оборудованы встроенным или внешним
трекингом, что существенно повышает
эффект взаимодействия с виртуальной
средой.
Преимущества использования VR шлемов:
Полное «погружение» в виртуальное пространство
Обзор в ВП на 360 градусов
Наличие датчиков для трекинга головы, как
следствие более интуитивная система управления в
приложении
Возможность совместной работы в 3D режиме на
рабочих местах
Возможность увидеть объект «изнутри»

6.

При создании трехмерных моделей, вы часто
обращаетесь к клавиатуре и мыши для
навигации в пространстве и вращения модели
для удобства моделирования.
Однако есть способы, которые ускоряют
процесс и делают его более дружественным
для пользователя – одним их таких способов
является специальный манипулятор для
навигации в окнах проекций программ 3D
графики.
Трехмерная мышь – это устройство, типа
джойстика, но работающее с
профессиональными приложениями DCC,
CAD/CAM, CAE и т.д. позволяющее
осуществлять навигацию в виртуальном
пространстве, и предназначенное для
увеличения скорости и комфорта работы
проектировщика. А так же помогать выполнять
анимацию и настройки различных параметров
вашего 3D приложения
Самым интересным предложением на сегодня
является 3D мышь. Это устройство предназначено
для работы с CAD приложениями практически одной
рукой.

7.

Варианты создания видеостены
Вариант 1.При Использовании 4х
профессиональных FullHD панелей* мы
получим видеостену диагональю 110 дюймов
с 3d изображением в UltaHD качестве.
Основными плюсами этого решения является
возможность комфортной работы при любой
освещенности, яркая насыщенная картинка,
относительная легкость монтажа. Используетя
- видеопанель X5505 — 4 шт.
- система Nvidia 3D Vision Pro
Вариант 2. Использование 4х FullHD
проекторов предоставит возможность
получить изображение в 4k на экране
диагональю до 25 м. Для получения 3d
используется система Nvidia 3D Vision Pro
состоящая из затворных очков и передатчика,
который подключается непосредственно к
видеокарте. Используетя
- Лазерный проектор — 4 шт.
- система Nvidia 3D Vision Pro
*возможно использование мониторов для снижения стоимости. Существенный минус — наличие видимых швов

8.

Варианты 3D Шлемов виртуальной реальности
Вариант 1.
Шлем имеет разрешение FullHD,
акселерометр, гироскоп и датчики
позиционирования. Работает под
любой ОС. Угол обзора 110 градусов.
Вариант 2.
Профессиональный шлем VR. Имеет
разрешение FullHD на каждый глаз, 9
датчиков положения головы и угол
обзора в 140 градусов

9.

Сравнение вариантов создания видеостены
4хFHD видеопанели +
Nvidia 3D Vision
4хFHD проектора +
Nvidia 3D Vision
Качество
изображения
3840*2160, 3D
Более яркое и
цветонасыщенное
изображение
3840*2160, 3D
Менее яркое и
цветонасыщенное
изображение
Расходные
материалы и срок
службы
70 000 часов непрерывной
работы, расходных
материалов нет
15 000 часов непрерывной
работы, после необходима
замена лазера
Габариты
конструкции и
сложность монтажа
Панели плоские 55 дюймов
монтируются на стену
Требуется конструкция для
расположения проекторов
за экраном, мин.
расстояние от проектора до
экрана 3м (за экраном)

10.

Сравнение вариантов создания шлемов VR
HTC Vive
Sensics DSight
Качество
изображения
1920*1080 на каждый глаз,
3D
1920*1080 на каждый глаз,
3D
Угол обзора
110 градусов по вертикали
140 градусов по вертикали
Датчики трекинга
акселерометр, гироскоп и
датчики позиционирования
9 датчиков трекинга,
включая акселерометр,
гироскоп
Программная
поддержка
ОС Linux, Mac, Windows
ОС Linux, Mac, Windows +
OpenSource ПО