CAVE沉浸式投影系统是一种基于投影的沉浸式虚拟现实大型显示系统，是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起，从而产生一个被三维立体投影画面包围的供多人使用的完全沉浸式的虚拟环境，其特点是分辨率高，沉浸感强，交互性好。

沉浸式CAVE虚拟现实系统是一种基于完全沉浸式的虚拟现实显示系统、人机跟踪交互系统是一种基于多通道视景同步技术、三维空间整形校正算法、立体显示技术的洞穴式（CAVE）可视协同环境，系统提供一个房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间，供多人参与交互，所有参与者均完全沉浸在一个被三维立体场景包围的虚拟仿真环境中，借助相应的虚拟现实交互设备（如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等），参与者可获得完全身临其境的沉浸式三维交互式体验。

CAVE沉浸式投影一种全新的视觉可视化并实时生成立体影像需要在大型UNIX图形工作站的支持下才能完成，高性能PC在计算能力和图形处理能力已经能够逐渐接近甚至超越专业UNIX图形工作站.以多台具有较高性能价格比的高性能PC作为图形处理核心代替CAVE系统中的大型专业UNIX图形工作站无疑是一个非常好的构思，基于高性能PC架构的CAVE系统正是在此背景下开发的. 基于高性能PC架构的CAVE系统既能保持高性能的图形处理能力,又能够大幅度降低成本, 无疑为CAVE系统的更广泛应用扫清了障碍。

CAVE沉浸式投影通常以4台或6台高性能连网PC作为一个并行计算集群系统来替代传统CAVE配置中昂贵的UNIX图形工作站，采用高性能的主动或被动式立体显示技术，每台PC工作站分别负责CAVE系统中一个投影面的立体影像绘制工作. 并通过网络同步控制技术和变形矫正算法，使每台工作站绘制的场景分别同步无失真地显示输出，并投射在相应的立方体投影面上。从而产生一个完全沉浸式的体验空间。

高性能图形工作站计算机系统应具有很高的计算速度和图形处理能力。系列图形工作站是虚拟现实和系统仿真的最佳计算机平台，它采用S2MP体系结构，不仅具有可扩性好、编程容易和计算能力强等优点，而且它的图形处理速度极快，具有多管道、多通道图形输出能力。SGI ONYX2的每个图形管道可以驱动多达八个图形通道，每个图形通道输出一个画面到CAVE的一个投影面。多台高清激光投影机分别接收来自ONYX2的图形信号，然后把信号直接投影到CAVE的四个投影屏幕上。故CAVE是一个 的立方体结构。若CAVE系统所在机房的空间不够，可使用反射镜。反射镜应具有很好的光学反射率和平面度，投影机不仅要求可靠性好，而且要求具有投影距离长、图形分辨率高、亮度高、水平和垂直方向具有一定的光学可调整性等性能，整个CAVE中的图象应具有较高的完整性和清晰度。

投影机到投影幕的光程控制需要在3.7~5.8m之间的范围内，投影机放于每个投影幕的后面，投影机和投影幕之间的相对位置可由理论计算再辅以现场调试来完成。投影机的位置必须非常精确。若地面投影面采用正投，由于地面上的屏幕为反射型，与其余三个透过型屏幕的物理性能不一样，为了达到色调均匀一致，同时又要使地面上的屏幕能承受人体的重量，故需对地面上的这一面屏幕做特殊处理。为了保护地面屏幕，必须脱掉鞋子并穿上干净的袜子。屏幕的框架宜采用木质材料或铝质材料以防止磁性干扰传感器。

CAVE是一种基于投影的沉浸式虚拟现实设备，它的沉浸感强，交互性好。如果你的空间纵深够大，纵深感就越强，一个空间的布局，需要一支强大的影片制作团队，构思和制作出一个好影片小型CAVE的画面完整度、层次感、沉浸式交互体验、全方位感受画面和其身临其境的效果已经极好，大型CAVE是在足以完美的小型CAVE上带来更强的视觉冲击感，更震撼的沉浸式体验，更立体的画面。

沉浸就是让人专注在当前的目标情境下感到愉悦和满足，而忘记真实世界的情境。由于CAVE显示环境能覆盖的参与者全部视野,所以能提供给使用者一种前所未有的沉浸感。沉浸感是虚拟现实技术的内在要求，沉浸式显示也是虚拟现实系统的高级形态。CAVE正是基于这一需求的高级别、沉浸式虚拟现实系统整体解决方案，旨在为专业用户提供面向教学与科研的虚拟现实实验室科技创新平台，为行业用户的可视化分析、验证、决策提供最直观的沉浸式体验环境。

CAVE系统由硬件系统和软件系统两部分组成

硬件包括立体投影系统、图形渲染系统与中控系统，涵盖投影机、分割器、融合机、图形集群系统等。支持语音、文字、图片和视频图像等多媒体展现形式。

软件系统通过虚拟仿真，对原有系统进行图像分割、透视投影矩阵计算、四通道图像生成及无缝拼接，达到视点变换的效果，配合硬件设备进行多通道输出，并完成同步计算，创建CAVE形式虚拟现实环境，营造出逼真的沉浸感和裸眼立体观赏体验。

CAVE沉浸式投影相比普通的大屏幕投影主要有这些优势：

1、视觉冲击强：CAVE投影使用多台投影机投射画面，结合高质量影片，营造场景环境，通过视觉艺术直击体验者的视觉感官；

2、分辨率高：普通投影是将画面通过一台投影机投影到一块固定的位置，而CAVE投影特点是每台投影机投射画面都是一个部分，场景由几个画面拼接而成，并不是将图片进行拉伸，所以画质还是很清晰。

3、画面层次感强：由于采用了边缘融合技术，画面的分辨率，亮度得到增加，同时配合高质量的投影屏幕，就可以使得整个显示系统的画面层次感和表现力明显增强。

4、沉浸式交互性体验好：Cave沉浸式系统技术已十分成熟，可适应不同的展示环境，制造出好的现场氛围，给体验者带来100%的沉浸式体验，是展示场所不错的吸睛神器。

CAVE系统是目前先进虚拟现实系统，能为用户提供一个具有身临其境感的完全沉浸的、1:1的仿真验证分析的沉浸式体验环境，对于验证、分析、仿真数据的可视化等具有重要的辅助决策功能。

应用范围

广泛应用与对空间感和视觉效果要求较高的领域应用于科技馆、博物馆、多媒体展厅、房地产展厅、多功能会议室、指挥中心、建筑展示、室内装修、设备结构研究、模拟训练、科研、餐厅、KTV等等对城市规划的展示。

BIM环境行为研究虚拟仿真实验室解决方案：建筑感性设计、环境行为、室内设计、人居环境研究等；

交互设计虚拟仿真实验室解决方案：虚拟规划、虚拟设计、虚拟装配、虚拟评审、虚拟训练、设备状态可视化等；

军工国防武器装备人机环境虚拟仿真实验室解决方案：武器装备人机环境系统工程研究以及军事心理学应用，军事训练、军事教育、作战指挥、武器研制与开发等；

用户体验与可用性研究虚拟仿真实验室方案：游戏体验、体验类运动项目、影视类娱乐、多人参与的娱乐项目；

虚拟购物消费行为研究实验室方案；

安全人机与不安全行为虚拟仿真实验室方案；

驾驶行为虚拟仿真实验室方案；

人因工程与作业研究虚拟仿真实验室方案；

可以说，CAVE系统可以应用于任何具有沉浸式需求的专业领域，它是一种全新的、高级的、完全沉浸式体验效果。

沉浸式投影系统是一种成熟的高度虚拟现实系统，通过多通道的投影融合，巧妙利用虚拟现实、全息投影等多媒体技术，将投影画面投射到大型或者多面的投影幕上，营造出缤纷的立体影像。在这一效果下，虚拟影像跃然于眼前，栩栩如生，令人难辨虚实，视觉效果强烈。同时，在沉浸式投影中营造出虚拟与现实的双重影像世界，实现观众与影像的真实互动，更让现场观众的视听感官应接不暇，恍惚身临其境。巧妙的设计与舞台效果让观众参与其中，给人奇妙而梦幻的体验。其表现手法灵活多变，很好的活跃了现场的气氛，同时也受到越来越多观众的青睐。

沉浸式投影特点

1、视觉震撼

沉浸式投影系统利用特制的大型画面，配以立体声效呈现出震撼的场景。强烈的视觉冲击力使观众沉浸其中。

2、气势恢宏

沉浸式投影采用多台投影机，通过投影融合技术使得画面场景形成上下左右前后，全方位包容立体的气势恢宏效果。

3、层次感强

采用边缘融合技术提高了画面的亮度及分辨率，使得整个画面有较强的层次感。

4、性价比高

沉浸式投影取代传统的装修投入，配合多变的数字内容形成不同风格的装饰场景。不断给人耳目一新的感觉。

沉浸式投影原理

沉浸式投影是一种基于多通道视频同步技术和立体显示技术，构成一个房间的四面(或六面)立方体投影显示空间，观众完全沉浸在一个被立体画面包围的环境中，结合音响系统和动作采集系统，获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和360度交互感受，给观众一种前所未有的身临其境的震撼感受。

沉浸式投影表现形式

沉浸式投影表现形式有：折幕沉浸投影、环幕沉浸式投影、球幕沉浸式投影、异形沉浸式投影等。

智慧展厅数字展项——沉浸式投影系统解决方案

折幕沉浸式投影

环幕沉浸式投影

球幕沉浸式投影

异形沉浸式投影

沉浸式投影应用领域:

VR虚拟漫游展厅、沉浸式餐厅、沉浸式KTV、纪念馆、规划馆、博物馆、文化馆、档案馆、科技馆、企业展馆、数字图书馆、旅游区展馆、主题馆、消防队史馆、房地产展馆、学校校史馆、非遗历史文化展馆、数字主题餐饮馆、地震局展馆、气象局展馆、党建馆、智慧医疗展馆、盐文化展馆、智慧城市展馆、矿产展馆、数字汽车展馆、数字城市建设展馆、数字机场展馆、历史抗战馆、体验馆、人文发展展馆、城市市民中心展馆、廉政教育馆

视频案例：

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