Комната CAVE в Вычислительном центре им. Лейбница

Leibniz-Rechenzentrum (LRZ), где установлена необычная система CAVE, располагается в Гархинге, близ Мюнхена. Это общий дата-центр Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Мюнхенского технического университета и Баварской академии естественных и гуманитарных наук. Несколько раз в неделю сюда поступают заявки от ученых, работающих в самых разных областях: археологов, архитекторов, программистов, инженеров-строителей, инженеров-механиков, зоологов и так далее. Все они готовят программные модели, которые необходимо визуализировать в 3D внутри специально оборудованной проекционной комнаты. Одев 3D-очки с активным затвором, пользователи погружаются в проекцию. Ввиду разнообразия научных направлений через комплекс проходит огромное количество различных приложений.

В октябре 2012 года был открыт Центр виртуальной реальности и визуализации (V2C), который позднее оборудовали пятисторонней комнатой с десятью проекторами Christie®, оснащенными системой active stereo. Участник проекта доктор технических наук Кристоф Антес из LRZ считает, что создание комплекса еще не закончено. «В июле 2012 года состоялся первый предварительный показ, в октябре – торжественное открытие, но работа над комплексом продолжается, так как постоянно всплывают все новые и новые вопросы. Пока еще сложно сказать, что такое "нормальная работа" комплекса».

Комплекс предназначен для полного погружения пользователей в трехмерное пространство. Для этого он оборудован системой трекинга из главного контроллера и двух узлов контроллера, с четырьмя камерами, к которым можно добавить еще четыре передвижные камеры. Положение пользователя отслеживается, так что выводимое изображение воссоздает его зрительную перспективу в режиме реального времени. Когда пользователь перемещается внутри комнаты CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), изображение соответствующим образом меняется.

Оборудование в новой лаборатории виртуальной реальности установила компания Kraftwerk Living Technologies GmbH из Вельса (Австрия), которая специализируется на аудиовизуальных решениях. Менеджером проекта стал дипломированный инженер Йоханнес Шмидмайр. Около года группа из шести человек под его руководством осуществляла планирование и разработку проекта.

Площадь комнаты составляет 12 х 13 метров, высота – 12 метров. Часть пространства занимает проекционная кабина. Пространство высотой 12 метров используется полностью, так как проекторы установлены и над проекционным кубом, и под ним.

Десять проекторов Christie Mirage WU3 служат для создания обратной проекции внутри активной 3D системы: изображение проецируется не только на переднюю стену и две боковые стены, но также на пол и потолок.

Christie Mirage WU3 ‒ это 3DLP® проектор с системой active stereo, создающий изображения с частотой до 120 Гц при разрешении WUXGA 1920 х 1200 пикселей и яркости в 3 000 ANSI люмен. Таким образом, он прекрасно подходит для решения подобных задач. Все проекторы Mirage оборудованы системой Christie Twist ™, обеспечивающей бесшовное соединение изображений. Ввиду ограниченных размеров помещения используются объективы с проекционным отношением 1,4:1 ‒ 1,8:1.

Йоханнес Шмидмайр так обосновывает выбор проекторов: «Решающим фактором было наличие активных 3D технологий, поэтому мы отдали предпочтение проекторам из линейки Mirage. Кроме того, наши расчеты показали, что при размере экрана 2,7 х 2,7 метра световой поток в 3000 люмен, который выдает Mirage WU3, ‒ идеальный показатель, позволяющий достичь необходимой яркости и контрастности изображения».

Особую сложность у Kraftwerk Living Technologies вызвало крепление проекторов, поскольку они не должны были соприкасаться с конструкциями проекционной кабины. Шмидмайр отмечает: «При входе в CAVE могут возникать вибрации, которые порой становятся довольно заметными. После установки проекционной кабины нам пришлось спроектировать, изготовить и собрать специальные настенные крепления, сконструированные так, что механическое соприкосновение с кабиной отсутствует».

Из-за особенностей пространственной конфигурации для формирования всех обратных проекций употребляется система зеркал, при этом на каждом экране изображения налагаются друг на друга горизонтально.

В качестве медиаплеера выступает кластерная система SGI 10:2. Ведущий компьютер системы используется для работы, а второй является резервным. Десять рендер-узлов подготавливают контент для проекторов. Для передачи сигнала применяется Crestron DigitalMedia, изображения проецируются на пять экранов Stewart Filmscreen. Полом служит стеклянная плита толщиной 70 миллиметров.

Установка проекторов Christie не вызвала проблем, однако после этого Kraftwerk Living Technologies пришлось решать очередную сложную задачу, связанную с установкой на кластере различных пакетов программного обеспечения.

Выводы Шмидмайера однозначны: «Работать с проекторами Christie было приятно, поскольку устройства из линейки Mirage обладают многочисленными функциями: например, встроенной системой размывки контуров и коррекции деформаций изображения. Это сильно облегчает решение практических задач. Кроме того, проекторы создают превосходные по качеству изображения и отличаются надежностью.

В течение всего периода эксплуатации не возникло никаких технических проблем. Проекторы работали и продолжают работать надежно, поэтому мы, безусловно, планируем использовать их в аналогичных системах. Мы уже применяли эти проекторы, реализуя аналогичный проект для известного автомобильного концерна».

Д-р Кристоф Антес из LRZ также полностью удовлетворен работой проекторов: «Регулятор стереоразделения работает безупречно, изображение достаточно яркое, контрастность и резкость поражают. После установки проекторы работают, не требуя никакого ухода. Разумеется, это очень важно для нас».