虛擬現實軟件平臺
InVision
InVision
InVision是一款面向三維場景環境構建、渲染、編輯、沉浸式顯示和實時交互應用的虛擬現實及3D可視化仿真平臺。系統基于OpenGL三維圖形工業標準，采用靈活高效的“微內核+模塊化”架構設計，并配備獨立的二次開發包（API），支持二次開發與功能擴展。
InVision軟件系統基于所見即所得圖形化界面設計、系統功能強大、架構科學靈活，是一款具有極高性能價格比的虛擬現實軟件應用平臺，同時也是一種所見及所得的3D可視化仿真軟件開發平臺。
InVision是功能先進的虛擬現實與3D可視化應用解決方案，經過多年的應用實踐和不斷的升級, InVision已被廣泛應用于各大高等院校和科研院所的虛擬現實實驗室建設、教學與職業技術實訓、工業設計與機械仿真、風景園林仿真、建筑設計可視化、工程設計仿真等領域。
InVision功能模塊與技術架構
InVision系統內置多線程優化算法、多層次細節顯示技術（LOD）和多線程并行繪制技術，能提供億萬級多邊形的實時繪制、渲染和顯示能力。在超強繪制和渲染能力基礎上，InVision具備了包括場景構建基礎模塊、3D模型導入導出模塊、場景數據管理模塊、環境特效仿真模塊、3D場景編輯器模塊、沉浸式顯示模塊、實時交互模塊、多通道分布式同步渲染模塊、物理屬性模塊、二次開發模塊等功能于一體的強大的模塊化功能體系。
InVision系統技術和功能構成
- 三維模型導入模塊：支持Pro/E、SolidWorks、UG、CATIA V5等主流CAD軟件模型應用。同時支持10種以上主流3D模型格式；
- 3D場景編輯器模塊：支持場景創建、3D模型編輯、紋理編輯、燈光處理、動畫（動作）設計、渲染和共享等功能，支持布爾運算、擠壓、沿路徑移動、相機動畫、剖面顯示；
- 環境特效模塊：可仿真光照、雨、霧、雪、煙、火、鏡像、爆炸、動態水面等仿真特效；
- 實時交互模塊：支持漫游、飛行、行走、駕駛、6自由度軌跡球等交互模式
- 交互設備接口模塊：6自由度光學位置跟蹤交互系統、6自由度交互球、駕駛方向盤、操縱桿、數據手套和力反饋器；
- 沉浸式顯示模塊：支持CAVE、HoloSpace、PowerWalls、Stereoscopic Walls, zSpace,3D TVs、HTC Vive HMD、Oculus Rift HMD、主動或被動立體投影顯示、多通道集群同步顯示、360度全景顯示、球面顯示系統；
- 多通道集群同步渲染模塊：支持基于PC-Cluster架構的多機多通道集群渲染計算，支持C/S架構下的多機動態互聯和協同交互顯示，支持Gen-Lock、Fram-Lock等“多通道圖像幀”同步渲染顯示機制；
- 動態視頻紋理：用戶可為虛擬場景中的某一特定的“節點”實時添加并保存動態視頻；
- 三維音效模塊：支持三維音源播放，用戶可根據需要任意配置三維音源“位置”和音源文件，并進行關聯節點的綁定、保存或修改；
- 動態相機編輯模塊：用戶可根據需要快速部署并保存多個三維相機，保存后的不同視點，用戶可以通過點擊鼠標快速復位和切換視點。被設置的視點可以是第一人稱視點或第三人稱視點。用戶也可根據需要設置三維相機參數，如：水平張角（FOV）、視椎頂點坐標、縱橫比例和相機姿態參數等；
- 支持二次開發，提供完整的二次開發包；
- 應用輸出模塊：可將三維場景導出可交互式的3D PDF文件；可直接導出用于瀏覽器渲染的3D HTML格式文件；可編輯發布開發好的VR應用程序；
- 場景樹數據管理工具模塊：系統提供可視化目錄式數據管理工具，用戶可配置調用配置文件，可對3D場景進行添加、刪除、記憶和保存功能，用戶可隨時修改并保存場景信息；
- 其他插件或模塊（選項）：三維運動仿真與骨骼動畫模塊；虛擬拆裝；功能模塊支持3DMAX軟件建模過程的立體顯示；Google earth 3D GIS數據立體顯示模塊；ArcGIS 3D數據的沉浸式立體顯示模塊；物理屬性（重力、彈性、碰撞檢測）仿真模塊；
3D場景數據的組織與管理
InVision系統采用“目錄式場景樹”對紛繁復雜的3D場景數據進行科學的管理（如下圖所示）。“目錄式場景樹”數據管理結構中，每一個模型節點都將是一個獨立可控的對象，而且，模型節點能清晰體現其所在場景中的位置和層級關系，用戶可以獲取清晰的文件結構，便于文件的組織、查詢、顯示和管理。
開發過程中，用戶可以根據項目需要構建三維場景數據庫，場景數據可按屬性分類、按區域分割、按規則命名，并在目錄式場景樹結構中對三維場景進行有效的組織、管理和獨立的場景驅動。
同時，用戶可根據設置好的空間位置關系，在統一的空間坐標系中對三維場景自動地進行集成、總裝與整合，使分散的模型節點形成一個整體的三維場景，最后按照一個統一的3D數據格式進行場景的渲染、顯示和輸出。
同時系統還提供配置文件設置和調用、模型添加、刪除、記憶和保存功能，用戶可隨時修改并保存場景信息。
InVision 數據文件輸入
InVision是一款應用于虛擬現實領域的協同應用工作平臺，它可以使用戶毫無障礙的將多種格式的三維模型應用于虛擬現實環境中，特別是對于CAD領域的用戶，以及其他領域的模型設計用戶。
3D文件導入導出
輸入支持
- 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 數據文件輸出
3D場景模型輸出
InVision可根據需要輸出類型眾多的三維場景格式文件，如OSG、IVE、3DS、3DXML 、VRML、OBJ 、FBX、Collada(*.dae)。
PDF數據文件輸出
除了輸出多種3D模型文件之外，InVision還允許用戶導出可交互式的3D PDF文件，該文件可以通過PDF閱讀器打開并瀏覽三維模型。
網頁瀏覽器數據導出
InVisioin內置基于JavaScript語言的WebGL API，允許GPU加速物理和圖片處理效果，可直接導出用于瀏覽器端渲染的2D/3D文件（HTML格式文件），可以在Web瀏覽器（如Google Chrome、IE、Safari等等）直接打開并瀏覽，無需使用任何第三方插件。
其他文件輸出
系統支持可自定義分辨率的效果圖渲染輸出和視頻錄制功能，并即時輸出相應的圖（*.JEP、*.TIF、*.BMP、*.PNG等 ）片或視頻文件（*.AVI、*.MPEG等），也可以根據項目需要編輯輸出相應的可執行文件（*.EXE）,用于項目應用。
環境特效仿真模塊
InVision系統出了提供功能強大的三維場景編輯模塊外，還配置了參數化場景環境仿真工具，用戶在完成三維場景創建的基礎上，可以進一步仿真虛擬現實世界的自然環境，如；背景、燈光、雨、霧、雪、煙、火、鏡像、爆炸、動態水面等仿真特效，并實現環境特效仿真與三維場景的高度融合。
煙火爆炸效果
光照效果
三維云效果
海洋及水面特效
雨
雪
霧
實時交互模塊
系統內置實時交互模塊，支持漫游、飛行、行走、駕駛、6自由度軌跡球等交互模式，同時系統還配置了虛擬外設接口模塊，用戶可以實時接入各種交互設備用于場景交互（如下圖所示），如：6自由度光學位置跟蹤交互系統（OptiTrack、ART等）、6自由度交互球、駕駛方向盤、操縱桿、數據手套和力反饋器等經典交互設備。用戶可借助沉浸式立體視覺，利用不同的交互設備和交互模式，身臨其境的置身于虛擬世界中，與虛擬場景進行實時地人機交互。
- 6自由度軌跡球
- 飛行搖桿
- 駕駛方向盤
- 數據手套
- 力反饋器
- 漫游操縱桿
6自由度光學位置跟蹤交互系統
沉浸式顯示與多通道集群渲染同步顯示
系統內置基于三維視錐的沉浸式顯示模塊，支持各種顯示模式和沉浸式虛擬現實顯示系統，如：沉浸式柱面立體投影系統、CAVEs、HoloSpace、PowerWalls、Stereoscopic Walls, zSpace,3D TVs、HTC Vive HMD、Oculus Rift HMD、主動或被動立體投影顯示、多通道集群同步顯示、360度全景顯示、球面顯示系統等。
InVision多通道集群渲染模塊支持基于PC-Cluster架構，渲染節點可無限擴展，支持C/S架構下的多機動態互聯和協同交互顯示，支持多通道3D視錐定義和多通道圖像拼接定義，支持Gen-Lock、Fram-Lock等“多通道圖像幀”同步渲染顯示，可為超大場景的渲染和超高分辨的三維圖形顯示提供完美的解決方案。
同步機制示意圖
基于PC-Cluster架構的多機多通道集群渲染
場景編輯器模塊
InVision不僅是一款VR& 3D虛擬現實仿真平臺，同時配備了功能強大的三維模型編輯工具，用戶可在基礎上快速、直觀地進行三維場景的創建和模型編輯，如第三方CAD模型導入、場景構建、模型編輯、紋理編輯、燈光處理、相機編輯、坐標定義、動畫設計、渲染等。
動態視頻紋理
用戶可為虛擬場景中的某一特定的“節點”實時加載動態視頻，并保存，如：在電視模型的屏幕上加載動態廣告視頻、虛擬監控視頻等，可讓虛擬場景動靜結合、栩栩如生。
三維音效仿真模塊
系統支持三維音效處理和播放，用戶可以利用“場景數據管理工具”，根據需要任意配置三維音源“位置”和音源文件，并進行關聯節點的綁定、保存或修改，也可以建立三維音效數據庫和音效配置文件，根據場景需要配置和實時調用相應的音源文件并實時播放。系統將根據視點位置和距離的遠近自動匹配關聯的音效和音量大小。三維音效的配置過程無須任何編程步驟和代碼過程。
動態相機編輯系統
InVision系統內置動態相機編輯系統，可對三維仿真視點的位置、姿態、數量和相機參數進行定義和控制，并實現相機與仿真場景同步、跟隨等。
用戶可根據需要在不同的位置快速部署并保存多個三維相機，保存后的不同視點，用戶可以通過點擊鼠標快速進行視角切換和視點復位，也可根據需要設置三維相機參數，如：水平張角（FOV）、視椎頂點坐標、縱橫比例和相機姿態等。
同時，用戶可通過設置多個相機視角之間的關聯關系，對同一場景進行多角度同步監控，可應用于屏幕陣列拼接、精密場景過程監視等方面。被定義設置的視點可以是第一人稱視點，也可以是第三人稱視點，每個不同視點都可以作為一個獨立的視窗進行全屏顯示，也可以畫中畫的方式作為一個輔助窗口布局于整個屏幕的某一個位置，如圖：
資源庫（選項）
InVision提供了豐富的虛擬現實三維模型場景數據庫（包括三角面或多邊形三維模型和映射紋理貼圖），其中的場景模型均按照虛擬現實三維模型構建的技術要求進行了科學的整合和節點從屬關系分類，用戶可根據項目要求，直接獲取并驅動這些場景模型。
