VR虚拟汽车驾驶仿真模拟是指利用三维图像生成技术,以高科技为手段,通过物理系统的实时车辆动力学仿真、大视场显示技术(如多通道立体投影系统)、三自由度或六自由度运动平台、用户输入硬件,音响控制系统,使得在虚拟驾驶环境中实现接近真实的视觉、听觉的驾驶体验。曾经VR虚拟驾驶模拟由于技术复杂、成本高等原因停留在科研实验室中,随着软、硬件技术的普及和完善,近年来虚拟驾驶技术应用范围越来越广,逐渐进入娱乐、民用、高校、博物馆等领域。
VR汽车虚拟驾驶模拟系统核心技术:
1.三维图像即时生成技术
三维立体影片(Stereoscopic 3D)制作流程与传统平面电影制作不同,立体影片制作与平面影片制作不同,它在前期制作的时候必须有立体图形师(stereographer)创建的深度脚本(depth script),它与故事板配合以确定后续的Layout制作并预览立体效果。这一步对与整个影片的立体效果来说显得至关重要。一方面,它帮助决定了每一个镜头的景深度;另一方面,有利于前后镜头间的深度衔接,确保观众能观看到舒适的画面。
按传统平面影片制作流程走到2D故事板环节,则必须使用至少由3个虚拟摄像机的camera rig来制作动画Layout。其中位于最中央的摄像机为观测摄像机,其余的为渲染摄像机用以渲染出左右眼图像。 一般使用2个渲染摄像机,这两个摄像机之间的距离,也就是产生左右两幅画面差别的原因,它对于立体效果有最直接的影响。摄像机之间的距离值需与深度脚本相适配以产生舒适的立体效果。
2.汽车动力学物理仿真技术
汽车动力学仿真物理系统,做为汽车运动仿真中最核心的环节,成为模拟驾驶中最为关键的部分。物理系统,为这个功能提供了良好的技术支撑。可以模拟逼真的刚体动力学特性,如运动物体具有密度、质量、速度、加速度、旋转角速度、冲量等各种现实的物理动力学属性。在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中,不同的动力学属性能得到不同的运动效果。
3.六自由度运动平台
六自由度运动平台是由六支油缸,上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六只油缸的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态。六自由度平台是各领域操作模拟器的重要组成部分,可由数字计算机实时控制提供俯仰、偏航、滚转、升降、纵向和横向平移的六自由度瞬时运动仿真。
4.大视场显示技术
多通道环幕(立体)投影系统是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统,它比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率,以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。
5.用户输入和座椅硬件系统
舒适安全的座椅,仿真的方向盘、档位、油门和刹车,这些也是模拟驾驶系统必不可少的元件。
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