Исходные данные
Тилбургский университет реализовал в своей технологической лаборатории DAF, расположенной в новом учебном корпусе в Тилбурге, Нидерланды, два полностью иммерсивных пространства для проведения занятий и исследований под названием CAVE (Cave Automatic Virtual Environments). Они имеют идентичную конструкцию и сочетают в себе иммерсивное визуальное окружение, позволяющее просматривать VR-контент не персонально в очках виртуальной реальности, а коллективно в составе группы, с иммерсивным звуком, который, как и видеоряд, способен динамически изменяться, реагируя на перемещения присутствующих. Для воплощения проекта в жизнь был привлечен системный интегратор Levtec.
Реализация проекта
Для формирования бесшевного изображения, окружающего студентов и преподавателей со всех сторон, в каждом из пространств были применены четыре лазерных проектора Digital Projection E-Vision 4K, установленные на высоте 4,5 метра. За счет использования короткофокусных объективов присутствующие могут приближаться к любой из стен на расстояние до 50 см, не опасаясь, что они попадут в световой поток и на экране возникнет тень. Выбранные модели поддерживают вывод 3D-контента, который можно просматривать в активных 3D-очках Volfoni.
Для точного определения местоположения и отслеживания движений людей в CAVE задействованы специальные инфракрасные камеры OptiTrack, что дает возможность в реальном времени адаптировать видеоряд и аудиосопровождение под их перемещения, тем самым усиливая эффект погружения. Генерация контента производится с помощью программного обеспечения Unity 3D и Unreal Engine. В него же поступают сигналы с системы отслеживания и контроллеров Xbox. Чтобы изображение равномерно покрывало стены со всех четырех сторон, интегратор спроектировал и реализовал дверь на основе ширмы, которая полностью закрывает вход.
Отдельного внимания заслуживает и система объемного звука. Она состоит из установленных по периметру 42 громкоговорителей Genelec 4420 Smart IP и двух активных сабвуферов Genelec 7360, получающих аудиосигналы и питание по единственному Ethernet-кабелю, при этом размещены они не в самом помещении, а за его пределами. Чтобы звук беспрепятственно проходил сквозь стены были задействованы перфорированные проекционные экраны Gerriets. Система звукоусиления интегрирована с Unity 3D и Unreal Engine, что позволяет динамически перемещать звуковые образы при движении присутствующих из одной точки пространства в другую.
Дополнительно к этому под потолком был размещен микрофонный массив Sennheiser Teamconnect Ceiling 2, отвечающий за захват голосов и позволяющий находящимся в CAVE комфортно общаться. Для этого аудиосистема настроена таким образом, что речь воспроизводится не сразу во всем пространстве, а только в зонах, отличных от той, где в данный момент расположен говорящий. Также иммерсивная реализация системы звукоусиления допускает имитацию акустического окружения других помещений. Таким образом, можно достичь эффекта, что присутствующим будет казаться, как будто они находятся в гораздо большем пространстве, чем есть на самом деле, особенно если это будет демонстрировать и видеоряд.
Управление звуком, проекторами, светом, системой автоматизации дверей и обработка аудиосигналов производятся в инсталляции с помощью процессора QSC, а пользовательский интерфейс для контроля основных параметров выведен на настенную тач-панель Extron.
Отзывы заказчика
Комментирует профессор Макс Лоуверс, основатель и научный директор технологической лаборатории DAF:
«Я провел исследование и пришел к выводу, что образовательный процесс будет более эффективным, если контент приблизить к учащемуся, а учащегося – к контенту, но не в индивидуальной обстановке виртуальной реальности, а коллективном пространстве. Так родилась идея создания CAVE, в котором мы можем при помощи проекции демонстрировать VR-презентации в иммерсивной среде. В спроектированном нами помещении изображение бесшевно покрывает по периметру все стены, в отличие от других проектов, где используются только три стены. При этом видеоряд дополнен объемным звуком и системой отслеживания, что делает CAVE полностью иммерсивным».
Дополняет Маартен Хорден, консультант Технологической лаборатории DAF:
«Для реализации системы объемного звука мы впервые применили IP-громкоговорители, что позволило существенно сократить кабельную инфраструктуру. Вопреки опасениям специалистов Levtec, все они работают без задержек. Одной из главных сложностей стала интеграция системы с платформами Unity 3D и Unreal Engine для того, чтобы аудиосопровождение реагировало на движения присутствующих. Также непросто было переместить звук за экраны. Считается, что иммерсивная система не может работать в такой конфигурации, но оказывается может, достаточно лишь найти акустически прозрачный материал для покрытия стен.
Единственное, что нам было недоступно, так это установка громкоговорителей под полом. Тем не менее, иммерсивная система в сочетании с правильно подобранным видеорядом позволяет обмануть зрителя, создав иллюзию, что звук есть и снизу. Мы даже можем поместить их в любую акустическую среду, будь то церковь, концертный зал или стадион. Другими сложностями стали создание специальной двери, делающей невидимым вход в помещение, которая открывается и закрывается вместе с прикрепленными к ней акустическими системами, и необходимость синхронизации между собой с точностью до тысячной доли секунды проекции, звука, системы отслеживания, 3D-очков и исследовательского оборудования».
