InVision虚拟现实软件平台
VR SoftWare Platform - InVision
InVision是一款面向三维场景环境构建、渲染、编辑、沉浸式显示和实时交互应用的虚拟现实及3D可视化仿真平台。系统基于OpenGL三维图形工业标准,采用灵活高效的“微内核+模块化”架构设计,并配备独立的二次开发包(API),支持二次开发与功能扩展。
InVision软件系统基于所见即所得图形化界面设计、系统功能强大、架构科学灵活,是一款具有极高性能价格比的虚拟现实软件应用平台,同时也是一种所见及所得的3D可视化仿真软件开发平台。
InVision是功能先进的虚拟现实与3D可视化应用解决方案,经过多年的应用实践和不断的升级, InVision已被广泛应用于各大高等院校和科研院所的虚拟现实实验室建设、教学与职业技术实训、工业设计与机械仿真、风景园林仿真、建筑设计可视化、工程设计仿真等领域。

InVision功能模块与技术架构
InVision系统内置多线程优化算法、多层次细节显示技术(LOD)和多线程并行绘制技术,能提供亿万级多边形的实时绘制、渲染和显示能力。在超强绘制和渲染能力基础上,InVision具备了包括场景构建基础模块、3D模型导入导出模块、场景数据管理模块、环境特效仿真模块、3D场景编辑器模块、沉浸式显示模块、实时交互模块、多通道分布式同步渲染模块、物理属性模块、二次开发模块等功能于一体的强大的模块化功能体系。

InVision系统技术和功能构成
  • 三维模型导入模块:支持Pro/E、SolidWorks、UG、CATIA V5等主流CAD软件模型应用。同时支持10种以上主流3D模型格式;
  • 3D场景编辑器模块:支持场景创建、3D模型编辑、纹理编辑、灯光处理、动画(动作)设计、渲染和共享等功能,支持布尔运算、挤压、沿路径移动、相机动画、剖面显示;
  • 环境特效模块:可仿真光照、雨、雾、雪、烟、火、镜像、爆炸、动态水面等仿真特效;
  • 实时交互模块:支持漫游、飞行、行走、驾驶、6自由度轨迹球等交互模式
  • 交互设备接口模块:6自由度光学位置跟踪交互系统、6自由度交互球、驾驶方向盘、操纵杆、数据手套和力反馈器;
  • 沉浸式显示模块:支持CAVE、HoloSpace、PowerWalls、Stereoscopic Walls, zSpace,3D TVs、HTC Vive HMD、Oculus Rift HMD、主动或被动立体投影显示、多通道集群同步显示、360度全景显示、球面显示系统;
  • 多通道集群同步渲染模块:支持基于PC-Cluster架构的多机多通道集群渲染计算,支持C/S架构下的多机动态互联和协同交互显示,支持Gen-Lock、Fram-Lock等“多通道图像帧”同步渲染显示机制;
  • 动态视频纹理:用户可为虚拟场景中的某一特定的“节点”实时添加并保存动态视频;
  • 三维音效模块:支持三维音源播放,用户可根据需要任意配置三维音源“位置”和音源文件,并进行关联节点的绑定、保存或修改;
  • 动态相机编辑模块:用户可根据需要快速部署并保存多个三维相机,保存后的不同视点,用户可以通过点击鼠标快速复位和切换视点。被设置的视点可以是第一人称视点或第三人称视点。用户也可根据需要设置三维相机参数,如:水平张角(FOV)、视椎顶点坐标、纵横比例和相机姿态参数等;
  • 支持二次开发,提供完整的二次开发包;
  • 应用输出模块:可将三维场景导出可交互式的3D PDF文件;可直接导出用于浏览器渲染的3D HTML格式文件;可编辑发布开发好的VR应用程序;
  • 场景树数据管理工具模块:系统提供可视化目录式数据管理工具,用户可配置调用配置文件,可对3D场景进行添加、删除、记忆和保存功能,用户可随时修改并保存场景信息;
  • 其他插件或模块(选项):三维运动仿真与骨骼动画模块;虚拟拆装;功能模块支持3DMAX软件建模过程的立体显示;Google earth 3D GIS数据立体显示模块;ArcGIS 3D数据的沉浸式立体显示模块;物理属性(重力、弹性、碰撞检测)仿真模块;
3D场景数据的组织与管理

InVision系统采用“目录式场景树”对纷繁复杂的3D场景数据进行科学的管理(如下图所示)。“目录式场景树”数据管理结构中,每一个模型节点都将是一个独立可控的对象,而且,模型节点能清晰体现其所在场景中的位置和层级关系,用户可以获取清晰的文件结构,便于文件的组织、查询、显示和管理。

开发过程中,用户可以根据项目需要构建三维场景数据库,场景数据可按属性分类、按区域分割、按规则命名,并在目录式场景树结构中对三维场景进行有效的组织、管理和独立的场景驱动。

同时,用户可根据设置好的空间位置关系,在统一的空间坐标系中对三维场景自动地进行集成、总装与整合,使分散的模型节点形成一个整体的三维场景,最后按照一个统一的3D数据格式进行场景的渲染、显示和输出。

同时系统还提供配置文件设置和调用、模型添加、删除、记忆和保存功能,用户可随时修改并保存场景信息。

InVision 数据文件输入
InVision是一款应用于虚拟现实领域的协同应用工作平台,它可以使用户毫无障碍的将多种格式的三维模型应用于虚拟现实环境中,特别是对于CAD领域的用户,以及其他领域的模型设计用户。
3D文件导入导出
输入支持
  • Solidworks (.sldprt, .sldasm, All-> R19)
  • SolidEage(ST9)
  • STEP (.stp, 203/214)
  • IGES (.igs, 3 & 5 )
  • OSG、IVE、VRML、FBX、 OBJ、3DS、STL、DXF、DWG、U3D、DWF/DWFX
  • Catia V5 ( .CATPart, .CATProduct)
  • Catia V6 ( 3DXML Binary, R2011x )
  • Siemens NX (JT: JtOpen 7.0 -> 9.5 )
  • Collada(*.dae)
  • Rhino5.0
  • PDF 3D(U3D Based)
  • InVentor(2017)
  • ACIS、 IFC、Parasolid

InVision 数据文件输出
3D场景模型输出
InVision可根据需要输出类型众多的三维场景格式文件,如OSG、IVE、3DS、3DXML 、VRML、OBJ 、FBX、Collada(*.dae)。
PDF数据文件输出
除了输出多种3D模型文件之外,InVision还允许用户导出可交互式的3D PDF文件,该文件可以通过PDF阅读器打开并浏览三维模型。
网页浏览器数据导出
InVisioin内置基于JavaScript语言的WebGL API,允许GPU加速物理和图片处理效果,可直接导出用于浏览器端渲染的2D/3D文件(HTML格式文件),可以在Web浏览器(如Google Chrome、IE、Safari等等)直接打开并浏览,无需使用任何第三方插件。
其他文件输出
系统支持可自定义分辨率的效果图渲染输出和视频录制功能,并即时输出相应的图(*.JEP、*.TIF、*.BMP、*.PNG等 )片或视频文件(*.AVI、*.MPEG等),也可以根据项目需要编辑输出相应的可执行文件(*.EXE),用于项目应用。

环境特效仿真模块
InVision系统出了提供功能强大的三维场景编辑模块外,还配置了参数化场景环境仿真工具,用户在完成三维场景创建的基础上,可以进一步仿真虚拟现实世界的自然环境,如;背景、灯光、雨、雾、雪、烟、火、镜像、爆炸、动态水面等仿真特效,并实现环境特效仿真与三维场景的高度融合。

实时交互模块
系统内置实时交互模块,支持漫游、飞行、行走、驾驶、6自由度轨迹球等交互模式,同时系统还配置了虚拟外设接口模块,用户可以实时接入各种交互设备用于场景交互(如下图所示),如:6自由度光学位置跟踪交互系统(OptiTrack、ART等)、6自由度交互球、驾驶方向盘、操纵杆、数据手套和力反馈器等经典交互设备。用户可借助沉浸式立体视觉,利用不同的交互设备和交互模式,身临其境的置身于虚拟世界中,与虚拟场景进行实时地人机交互。
6自由度轨迹球
飞行摇杆
驾驶方向盘
数据手套
力反馈器
漫游操纵杆

6自由度光学位置跟踪交互系统

沉浸式显示与多通道集群渲染同步显示
系统内置基于三维视锥的沉浸式显示模块,支持各种显示模式和沉浸式虚拟现实显示系统,如:沉浸式柱面立体投影系统、CAVEs、HoloSpace、PowerWalls、Stereoscopic Walls, zSpace,3D TVs、HTC Vive HMD、Oculus Rift HMD、主动或被动立体投影显示、多通道集群同步显示、360度全景显示、球面显示系统等。
InVision多通道集群渲染模块支持基于PC-Cluster架构,渲染节点可无限扩展,支持C/S架构下的多机动态互联和协同交互显示,支持多通道3D视锥定义和多通道图像拼接定义,支持Gen-Lock、Fram-Lock等“多通道图像帧”同步渲染显示,可为超大场景的渲染和超高分辨的三维图形显示提供完美的解决方案。
同步机制示意图
基于PC-Cluster架构的多机多通道集群渲染

场景编辑器模块
InVision不仅是一款VR& 3D虚拟现实仿真平台,同时配备了功能强大的三维模型编辑工具,用户可在基础上快速、直观地进行三维场景的创建和模型编辑,如第三方CAD模型导入、场景构建、模型编辑、纹理编辑、灯光处理、相机编辑、坐标定义、动画设计、渲染等。

动态视频纹理
用户可为虚拟场景中的某一特定的“节点”实时加载动态视频,并保存,如:在电视模型的屏幕上加载动态广告视频、虚拟监控视频等,可让虚拟场景动静结合、栩栩如生。

三维音效仿真模块
系统支持三维音效处理和播放,用户可以利用“场景数据管理工具”,根据需要任意配置三维音源“位置”和音源文件,并进行关联节点的绑定、保存或修改,也可以建立三维音效数据库和音效配置文件,根据场景需要配置和实时调用相应的音源文件并实时播放。系统将根据视点位置和距离的远近自动匹配关联的音效和音量大小。三维音效的配置过程无须任何编程步骤和代码过程。

动态相机编辑系统
GeoSapce系统内置动态相机编辑系统,可对三维仿真视点的位置、姿态、数量和相机参数进行定义和控制,并实现相机与仿真场景同步、跟随等。
用户可根据需要在不同的位置快速部署并保存多个三维相机,保存后的不同视点,用户可以通过点击鼠标快速进行视角切换和视点复位,也可根据需要设置三维相机参数,如:水平张角(FOV)、视椎顶点坐标、纵横比例和相机姿态等。
同时,用户可通过设置多个相机视角之间的关联关系,对同一场景进行多角度同步监控,可应用于屏幕阵列拼接、精密场景过程监视等方面。被定义设置的视点可以是第一人称视点,也可以是第三人称视点,每个不同视点都可以作为一个独立的视窗进行全屏显示,也可以画中画的方式作为一个辅助窗口布局于整个屏幕的某一个位置,如图:

资源库(选项)
InVision提供了丰富的虚拟现实三维模型场景数据库(包括三角面或多边形三维模型和映射纹理贴图),其中的场景模型均按照虚拟现实三维模型构建的技术要求进行了科学的整合和节点从属关系分类,用户可根据项目要求,直接获取并驱动这些场景模型。