Управление Информационных Технологий




Виртуальная реальность в различных сферах ее применения

В 2013 году в УГАТУ появилась Комната Виртуальной Реальности. Пользователи погружаются в среду моделирования, которая подстраивается под оператора и взаимодействует с ним. В зависимости от модели, оператор может оказаться на оживлённом участке города, в работающем заводе или же в дикой природе. В зависимости от задачи, оператор может манипулировать объектами модели и наблюдать за результатом своих действий. Иными словами – быстро и беспрепятственно делать то, на что уйдут реальные силы и время. Для особых ценителей, оператор может оказаться в моделях, похожих на «Матрицу» или сеть «Нейроманта» с соответствующими возможностями. На данный момент Комната Виртуальной Реальности обеспечивает пользователей трёхмерным отображением модели, отслеживанием положения тела оператора для создания его трёхмерной модели во время моделирования объектов, а также демонстрирует визуальную обратную связь с оператором.

Возможности Комнаты Виртуальной Реальности УГАТУ ограничены лишь возможностями отображаемой модели. На сегодняшний день, Виртуальный стенд поддерживает такие редакторы, как 3DS-Max, Maya, AutoCAD Inventor, математические пакеты ANSYS, Deform, нефтяные пакеты RMS, Tempest, графические пакеты UNITY, пакеты инфраструктуры GIS, CityEngine и т.д. Комната Виртуальной Реальности УГАТУ оборудована современной техникой: система стереоизображения NVidia, система проецирования типа Cave от компаний Barco и Ve-Group, система позиционирования ART-Track. Таким образом, возможности и подробность виртуального отображения определяется целью и задачами модели, и задаются авторами модели.

Список возможностей Комнаты Виртуальной Реальности по-настоящему огромен. Сюда входят симуляторы, инженерные вспомогательные средства, механизмы оценки деятельности, планировка архитектурных сооружений, и даже терапевтическое средство. Широко известно использование визуализации для обучения и тренировки авиа-пилотов. Дешевый и безопасный способ создания внештатной ситуации обеспечивает персонал самолёта неоценимым опытом, который маловероятно получить в обычной практике. То же касается и специалистов в других областях. В МГУ создана модель реальной нефтяной платформы, на которой любой желающий может отточить свои навыки работы в случаях аварии, крушения и других внештатных ситуаций. Маркетологи используют Комнату Виртуальной Реальности, для симуляции обыкновенного магазина. Пользователь должен наполнить свою цифровую корзину, проходя мимо стеллажей с товарами, в то время как положение тела и взгляда записывается позиционирующими устройствами. Полученная информация используется, чтобы понять, как влияет внешний вид товара на выбор покупателя. Университет Флориды создал виртуального пациента с болями в животе, предназначенного для студентов-медиков с целью повышения их коммуникационных навыков. Через год после запуска проекта, виртуальный актёр стал не менее достоверным, чем его живые аналоги. Силами студентов УГАТУ была создана модель реальной газоперекачивающей станции ГазПрома, с помощью которой можно проследить течение потоков и определить эффективность установки.

Комната Виртуальной Реальности в УГАТУ представляет собой мощный инструмент для визуализации расчетных моделей и получения бесценного научного и практического опыта.

Сферы применения:

1. Технологии виртуальной реальности для PLM, иммерсионные центры
Технологии виртуальной реальности используются при проектировании сложных систем (авиация, автомобили и т.д.) для визуализации комплексных архитектурных решений, при планировании развития городов (urban planning), то есть там, где выработка концепции, увязка компонентов и даже тестирование (вплоть до получения виртуального опыта эксплуатации) должны быть проведены задолго до этапа создания физического прототипа.

2. Применение технологий и систем виртуальной реальности для нефтегазовой отрасли, 3D сейсмики и ГИС
Мощные 3D визуализационные комплексы используются для интерпретации сейсмических данных, описания и моделирования запасов природных ископаемых. Использование трехмерных моделей позволяет осуществлять качественное планирование мест бурения скважин в рамках комплексной разработки месторождений.

3. Применение технологий виртуальной реальности для обучения и исследований
Виртуальная реальность — идеальная обучающая среда (тренажеры и симуляторы). Восприятие виртуальной модели с высокой степенью достоверности позволяет качественно и быстро готовить специалистов в различных областях: авиация, управление технологическими процессами, медицина, дистанционное управление техническими средствами и т.д.

Некоторые процессы протекают так скоротечно, что человеческий глаз не успевает их заметить. Некоторые объекты настолько сложны, что чтение их схемы может занять часы или больше. Некоторые исследования стоят слишком много, чтобы их воплощать в жизнь. Для таких задач используется моделирование.

Описание системы и её характеристик

На сегодняшний день проекционные системы виртуальной реальности класса CAVE (Computer-Aided Virtual Environment) или комната виртуальной реальности являются самыми мощными и реалистичными.

Комната виртуальной реальности (или Virtual Reality Room) представляет из себя проекционную систему виртуальной реальности, у которой 3D визуализация осуществляется на специальные экраны (4 экрана в виде комнаты — полное погружение). Как правило, комната VR имеет размер 3 на 3 метра, и позволяет 1-5 пользователям находиться в виртуальном окружении с наибольшим эффектом погружения, доступным на данный момент в мире.Комнаты виртуальной реальности комплектуются всей необходимой VR периферией и сопутствующим оборудованием, позволяющим отслеживать движение головы, движения самого пользователя в комнате, а также интерактивно управлять виртуальными объектами.

Условно всю систему можно разделить на следующие подсистемы:

  1. Подсистема визуализации Barco I-Space c 4-мя экранами
    (на основе стереоскопических видеопроекторов Barco Galaxy NW-7 и проекционных экранов);
  2. Подсистема генерации изображений
    (на основе графических станций НР Z820 Workstation Base Unit/ Xeon E5-2665х2/32GB DDR3-1600 / HDD 2x450GB SAS 15000rpm/ Win7Pro x64-bit с профессиональным графическим ускорителем PNY NVIDIA Quadro 6000 и дополнительной платой синхронизации PNY G-Sync II Board for FX4600&5600);
  3. Подсистема коммутации видеосигналов
    (удлинители DVI-D SL интерфейса по оптоволокну Opticis M1-2R2-TR и кабель оптический 4LC MM/40m);
  4. Кластерное Программное Обеспечение
    (программный продукт TechViz XL с набором дополнительных опций для кластерной системы из 5 узлов);
  5. Система оптического трекинга
    (система контроллеров ARTtrack 2, ИК-камер, костюма AER MoCap и программного обеспечения Dtrack2).