十几年前笔者就曾接触VR(虚拟现实)方面的项目,当时还有另一个比较常用的词—— “视景仿真”(或称视觉仿真),到今天还有人将其称为 “虚拟仿真” 。在计算机图形图像领域中,它们所指的基本上是一回事。 
在NVIDIA Quadro专业显卡驱动的优化选项中有一个 “Visual Simulation” 分类,以前曾经叫做 “Visualization”(可视化),VR就属于这个类别。对于显卡来说,这里的“3D App”已经不是单纯按行业应用来划分,比如游戏开发、SDI和视频编辑就被从媒体/娱乐行业划分出来。相应的,有些游戏、3D应用制作到后期会有VR化的需求,制造业CAD(PLM)软件也不只是建模、装配那些基本功能了
近年来VR的应用越来越广,本文还是先集中于制造业讨论——也是图形工作站应用最多的领域之一
在10年或者更早之前,VR虚拟现实还显得有些阳春白雪。一方面硬件投入成本较高——包括立体投影、环幕、施工等,有时工作站主机在其中还算不上“烧钱”的。而受限于当时CPU、显卡等方面的处理能力,高分辨率/全景立体显示输出往往需要多台主机协同工作(即多通道),进而带来显示同步、图像边缘融合的需求,进一步推高了总体拥有成本。同时VR也离不开软件生态圈,当年有几款在工业可视化领域大名鼎鼎的软件,如价格不菲的RTT、Opticore等。传统3D CAD软件制作的模型,需要导入其中处理再输出(VR化)。这整套复杂的流程提高了VR应用的门槛,也限制其进一步的普及。然而随着技术的不断发展和创新,软硬件两方面的瓶颈都在不断被突破
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一款超级便利的VR插件
最近我看到一段视频,是在去年SolidWorks World大会上的Dell公司展台,参展ISV合作伙伴TechViz的VR软件内容。这让我想起去年的戴尔科技峰会(DTF17)合作伙伴展台上也出现过他们的Demo。
简单来说,TechViz以插件的形式与三维软件配合,能够实现的价值主要包括:
沉浸式可视化;
无数据导入出或转化;
支持异构多通道可视化:大型洞穴式 CAVE虚拟显示系统、VR 头显、3D 电视、投影墙 ;
支持PC集群;
提升图形性能;
对模型大小无限制。
其最大的特点是:从本机 3D 应用软件直接显示完全的沉浸式可视化。
TechViz已经支持超过200个3D应用软件,包括达索、西门子、Autodesk、PTC、Adobe、InterGraph、ANSYS、CEI、RTT、ESRI、Google、Landmark(现属于哈里伯顿石油公司)、Schlumberger等知名公司的产品。
TechViz的主要功能模块包括:Fusion融合模块;
对多种工业设计应用程序进行 无数据转换 的同画面融合显示;
在可视化过程中原始应用软件进行数据修改;
在合并窗口立即看到效果。
多应用程序同画面融合显示模块;数字样机综合评审模块;360度VR快照 / 视频录制;Collaborative协同工作模块;虚拟参观模块;Ergonomics人机工效模块(包括人体追踪、手指追踪、虚拟装配等)。
看到这些丰富的功能,TechViz显然不只是一个轻量级的插件而已,它的应用案例覆盖了包括建筑,航空制造,能源,工业制造和汽车等各大主要行业。
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改变使用习惯:设计过程中即时可视化
正如我们在本文第一段所谈,以往需要额外增加专用VR工作站来实现的功能,通过TechViz中间件(插件)能够很便捷地实现。除了轻量级软件、将设计和VR合在同一台工作站上运行之外,改变使用习惯还给使用者带来了哪些价值呢?首先,用户需要投入的学习成本显著降低。另外也是更重要的一点,传统制造业的VR设计评审往往是到一定进度阶段化进行,因为将模型导出并VR化是个相对繁琐的过程。而这样也带来一个问题——会让一些错误较晚被发现,因未能及时处理而导致“返工”。TechViz则较好地解决了这个矛盾,沉浸式VR审核可以在模型设计过程中随时调用。这样就可以做到在设计流程早期,修改模型来避免未来产生错误,使用户能够并行处理设计工作和使用VR。让PLM流程更加完善合理,提高工作效率,加快产品(设计目标)的上市速度。
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不可忽视的工作站+VR硬件发展
说完软件再简单聊聊硬件。经历这些年的发展,VR设备从大型化/重投资逐渐拓宽到轻量级/单人个性化体验。谈到HMD(头戴式显示)VR设备的普及,我来举个例子。我们10年前使用的手机屏幕分辨率是多少,普遍达不到1024×600吧?在这种情况下,将2块液晶屏幕放在贴近眼睛的位置,看到的图像精细度能有多高呢。
属于Windows MR(混合现实)阵营的Dell Visor HMD套装
再看看今天的手机屏幕分辨率,当然我都是指的主流应用达到普及价格的水平。如今在VR头盔的方寸空间内,就可以输出到每眼1440×1440的分辨率,而这还只是普及的开始。注:显示屏只是VR套件技术含量的一部分,还有更多的头部定位,手柄上的操控、6自由度定位传感器等等。
如今消费领域的VR应用,已经对PC硬件性能特别是显卡提出了较高要求。专业图形领域的VR往往对硬件更为苛刻,除了要在工作站上选择中高端NVIDIA Quadro、AMD Radeon Pro专业显卡之外,根据场景/模型的复杂程度,CPU、内存和存储I/O(SSD)子系统的要求也不低。记得在15年前,我遇到有位用户在他们的数字地图应用中浏览操作,随着场景不断加载进内存,不久便达到了32位Windows 2000系统3GB的限制。这时再遇到新加载的数据就会有读盘带来的延时。相比之下,如今最新一代的Dell Precision T7920工作站已经可以最大支持到3TB内存,在其它配置方面同样也有了巨大的进步优秀的软、硬件在VR应用中是相互依赖、不可或缺的,就像TechViz与Dell工作站的合作那样。
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VR Ready,面向未来的新一代Precision工作站
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