CAVE顯示系統(tǒng)
　　CAVE以VR-Platform CAVE虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)為代表。CAVE是一種基于投影的沉浸式虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)，其特點是分辨率高，沉浸感強，交互性好。CAVE沉浸式虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)的原理比較復(fù)雜，它是以計算機圖形學(xué)為基礎(chǔ)，把高分辨率的立體投影顯示技術(shù)、多通道視景同步技術(shù)、音響技術(shù)、傳感器技術(shù)等完美地融合在一起，從而產(chǎn)生一個被三維立體投影畫面包圍的供多人使用的完全沉浸式的虛擬環(huán)境。另，CAVE亦指游戲公司或蜂窩認證和語音加密算法。
　　CAVE系統(tǒng)的構(gòu)想是于1992年提出,最初的開發(fā)動機是為了獲得 一種全新的科學(xué)數(shù)據(jù)可視化手段. 然而，當(dāng)時處理大量的可視化數(shù)據(jù)并實時生成立體影像需要在大型UNIX圖形工作站的支持下才能完成,這就使得整個系統(tǒng)的造價十分昂貴。當(dāng)時這類大型專業(yè)UNIX圖形工作站(可視化系統(tǒng))的價位約在幾十萬到百萬美金，這使得CAVE系統(tǒng)的使用范圍局限在大型的研究所或?qū)W術(shù)單位中.

　　近年來,高性能PC在計算能力和圖形處理能力已經(jīng)能夠逐漸接近甚至超越專業(yè)UNIX圖形工作站.以多臺具有較高性能價格比的高性能PC作為圖形處理核心代替CAVE系統(tǒng)中的大型專業(yè)UNIX圖形工作站無疑是一個非常好的構(gòu)思，.華堂科技所推出的基于高性能PC架構(gòu)的CAVE系統(tǒng)正是在此背景下開發(fā)的. 基于高性能PC架構(gòu)的CAVE系統(tǒng)既能保持高性能的圖形處理能力,又能夠大幅度降低成本, 無疑為CAVE系統(tǒng)的更廣泛應(yīng)用掃清了障礙。
　　通常，我們的系統(tǒng)是以4臺或6臺高性能連網(wǎng)PC作為一個并行計算集群系統(tǒng)來替代傳統(tǒng)CAVE配置中昂貴的UNIX圖形工作站，采用高性能的主動或被動式立體顯示技術(shù)，每臺PC工作站分別負責(zé)CAVE系統(tǒng)中一個投影面的立體影像繪制工作. 并通過網(wǎng)絡(luò)同步控制技術(shù)和變形矯正算法，使每臺工作站繪制的場景分別同步無失真地顯示輸出，并投射在相應(yīng)的立方體投影面上。從而產(chǎn)生一個完全沉浸的虛擬仿真可視協(xié)同環(huán)境。

　　CAVE虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成部分：
　　高性能圖形工作站。所需的計算機系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計算速度和圖形處理能力。HTCK-GPS系列圖形工作站是虛擬現(xiàn)實和系統(tǒng)仿真的最佳計算機平臺，它采用S2MP體系結(jié)構(gòu)，不僅具有可擴性好、編程容易和計算能力強等優(yōu)點，而且它的圖形處理速度極快，具有多管道(Pipe)、多通道(Channel)圖形輸出能力。SGI ONYX2的每個圖形管道可以驅(qū)動多達八個圖形通道，每個圖形通道輸出一個畫面到CAVE的一個投影面。
　　投影設(shè)備：從CAVE系統(tǒng)圖示可以看出，四臺三槍投影機分別接收來自O(shè)NYX2的圖形信號，然后把信號直接(或通過反射鏡反射后)投影到CAVE的四個投影屏幕上。每個投影幕的大小為 (可根據(jù)用戶的需要進行調(diào)整)，故CAVE是一個 的立方體結(jié)構(gòu)。若CAVE系統(tǒng)所在機房的空間不夠，可使用反射鏡。反射鏡應(yīng)具有很好的光學(xué)反射率和平面度。三槍投影機不僅要求可靠性好，而且要求具有投影距離長、圖形分辨率高、亮度高、水平和垂直方向具有一定的光學(xué)可調(diào)整性等性能。BARCO 松下 麗訊等投影機都比較適合在CAVE中使用。背投影幕要求具有較好的光學(xué)性能和視角范圍，保證各投影光互不影響。整個CAVE中的圖象應(yīng)具有較高的完整性和清晰度。

　　投影機—反射鏡—投影幕的光程控制需要在3.7~3.8m之間的范圍內(nèi)，投影機和反射鏡放于每個投影幕的后面，反射鏡與投影幕需調(diào)成一定的角度。投影機和投影幕之間的相對位置可由理論計算再輔以現(xiàn)場調(diào)試來完成。投影機的位置必須非常精確。若地面投影面采用正投，由于地面上的屏幕為反射型，與其余三個透過型屏幕的物理性能不一樣，為了達到色調(diào)均勻一致，同時又要使地面上的屏幕能承受人體的重量，故需對地面上的這一面屏幕做特殊處理。為了保護地面屏幕，必須脫掉鞋子并穿上干凈的襪子。屏幕的框架宜采用木質(zhì)材料或鋁質(zhì)材料以防止磁性干擾傳感器。
立體眼鏡。為了看到虛擬環(huán)境中的三維立體圖象，用戶需戴上液晶立體眼鏡。
　　立體發(fā)射器(Stereo Emitters)：立體發(fā)射器是一種外形如白色小方盒的設(shè)備，它們放于CAVE的周圍，目的是使立體眼鏡和投影面上圖象的刷新頻率同步(120HZ或96HZ)。
　　Wand三維鼠標(biāo)器。Wand是一種具有三個按扭的交互輸入設(shè)備，它可看成是一種三維鼠標(biāo)器，Wand通常采用Ascension Flock of Birds公司的跟蹤系統(tǒng)。新式的Wand具有三個按扭和一個具有壓感的操縱桿，它通過一臺連接于ONYX2串行口的微機與CAVE系統(tǒng)相連。微機上的一個服務(wù)程序讀取按扭和操縱桿的數(shù)據(jù)并把他們傳到ONYX2機器。
跟蹤系統(tǒng)。CAVE支持多種不同的跟蹤系統(tǒng)，通常具有兩套傳感器，一套用于跟蹤用戶的頭部，另一套用于Wand。
聲音系統(tǒng)。由如下部分組成：一臺圖形工作站、一套音箱、一個MIDI用戶界面和聲音合成器。其中Indy圖形工作站作為CAVE系統(tǒng)的“聲音服務(wù)器”。命令通過網(wǎng)絡(luò)輸入到Indy圖形工作站，Indy根據(jù)需要或者生成內(nèi)部聲音，或者控制聲音合成器。音箱位于CAVE的角落，它由聲音合成器來控制.

　　CAVE虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)概念
　　CAVE投影系統(tǒng)是由3個面以上（含3面）硬質(zhì)背投影墻組成的高度沉浸的虛擬演示環(huán)境，配合三維跟蹤器，用戶可以在被投影墻包圍的系統(tǒng)近距離接觸虛擬三維物體，或者隨意漫游“真實”的虛擬環(huán)境。CAVE系統(tǒng)一般應(yīng)用于高標(biāo)準(zhǔn)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。至紐約大學(xué)94年建立第一套CAVE系統(tǒng)以來，CAVE已經(jīng)在全球超過600所高校、國家科技中心、各研究機構(gòu)進行了廣泛的應(yīng)用。
　　以VR-Platform CAVE為例，VR-Platform CAVE系統(tǒng)是一種基于多通道視景同步技術(shù)和立體顯示技術(shù)的房間式投影可視協(xié)同環(huán)境，該系統(tǒng)可提供一個房間大小的最小三面或最大七十面（2004年）立方體投影顯示空間，供多人參與，所有參與者均完全沉浸在一個被立體投影畫面包圍的高級虛擬仿真環(huán)境中，借助相應(yīng)虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、位置跟蹤器等），從而獲得一種身臨其境的高分辨率三維立體視聽影像和6自由度交互感受。由于投影面幾能夠覆蓋用戶的所有視野,所以VR-PLATFORM CAVE系統(tǒng)能提供給使用者一種前所未有的帶有震撼性的身臨其境的沉浸感受。

典型系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：
◆ 虛擬樣機、虛擬制造、虛擬設(shè)計、虛擬裝配
◆ 模擬駕駛、訓(xùn)練、演示、教學(xué)、培訓(xùn)等
◆ 虛擬生物醫(yī)學(xué)工程(虛擬手術(shù)/醫(yī)學(xué)分析;基因/遺傳/分子結(jié)構(gòu)研究)
◆ 地質(zhì)、礦產(chǎn)、石油
◆ 航空航天、科學(xué)可視化
◆ 軍事模擬、指揮、虛擬戰(zhàn)場、電子對抗
◆ 地形地貌、地理信息系統(tǒng)(GIS)
◆ 建筑視景與城市規(guī)劃
◆ 地震及消防演練仿真