CZ/EN

Aktuality

Nové učebny pro 3D výuku a práci s 3D předměty

Publikováno: 07. 12. 2021

Fakulta strojní ČVUT v Praze pružně reaguje na celosvětově narůstající význam virtuální reality, a kromě nových špičkově vybavených učeben, rozšiřuje výuku v této oblasti o nové předměty, spojené s virtuální realitou. Špičkově vybavenou učebnu virtuální reality zrealizovala firma AV MEDIA SYSTEMS, a.s. pro Ústav automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel Fakulty strojní ČVUT v Praze. Jedná se o realizaci dvou učeben v budově A na Karlově náměstí 13 v Praze, kdy jedna učebna bude sloužit pro frontální výuku a druhá speciální učebna bude vybavená technologií 3D CAVE.

MÍSTNOST S FRONTÁLNÍ VÝUKOU

Na čelní stěně místnosti jsou umístěny dva centrální interaktivní displeje s  úhlopříčkou obrazu 80“ a 4K rozlišením. Ovládání displeje je možné provádět dotykem prstu, dlaně nebo popisovače. Dodávka interaktivního displeje obsahuje i softwarový balíček pro přípravu interaktivních cvičení. Ozvučení je realizováno pomocí 2 aktivních soundbarů umístěných nad displeji.

Místnost je dále vybavena stoly s 16 pracovními stanicemi přímo určenými pro 3D výuku a práci s 3D předměty.
Učebna je přizpůsobena pro praktické procvičování a výuku ve skupině. Každý ze studentů má na svém stole akviziční zařízení a dotykovou vrstvu s přesným perem (stylus). Součástí vybavení je 3D skenovací systém, který za pomocí kalibrované kamery a fotogrammetrického software umožňuje měření a 3D sken prostorových objektů, současně systém může sloužit i pro přenos obrazu na frontální displeje. Pracoviště jsou navíc vybaveny i brýlemi pro virtuální realitu (typ Windows Mixed Reality) pro plně Immersive Learning na individuálním pracovišti.

Každý student má tak možnost, za pomocí speciálních ovladačů, procházet vloženým virtuálním 3D prostorem nebo si prohlížet 3D objekty. Volitelně může vyučující kdykoliv přepnout výstup z tohoto softwaru na jeden z čelních zobrazovačů.

MÍSTNOST S 3D CAVEM

3D Cave je umístěn v prostoru učebny. Konstrukce Cave je tvořena kovovými/hliníkovými profily na které jsou instalovány projekční plochy vhodné pro zobrazovaní 3D obsahu ve vysokém rozlišení. Celá konstrukce je kotvena do podlahy.

Projektory určené pro simultánní promítání 3D obrazu na projekční plochy i podlahu jsou osazeny objektivem s krátkou projekční vzdáleností. Na konstrukci Cave je zároveň zavěšeno 6 trackovacích kamer pro sledování pohybu osoby uvnitř Cave a IR vysílač pro 3D brýle a ozvučení.

Pro ovládání AV techniky týkající se 3D Cave je použit řídicí systém skládající se z řídicí jednotky a touch panelu umístěného na řídícím pracovišti vedle Cave.

Prostor 3D CAVE slouží pro zobrazování a ověřování virtuálních prototypů. Díky prostorovému uspořádání je v tomto prostoru možné porovnávat skutečné fyzické díly konstrukčních částí s virtuálním prototypem. Prakticky je prostor vybaven soustavou synchronních aktivních projektorů a tracking systém pro virtuální pomůcky a 3D brýle účastníků. V prostoru se pohybuje jeden účastník s aktivními brýlemi, 3D zobrazení všech projektorů se přizpůsobuje jeho aktuální pozici a pohledu. Celkový dojem je takový, že jej scéna plně obklopuje (je zanořen do prostoru). Pomocí virtuálních bezdrátových pomůcek může uživatel manipulovat s vybranými objekty 3D scény a provádět anotaci virtuálních 3D objektů, jejich řezy a virtuální měření. V prostoru CAVE se může pohybovat více účastníků, ale jen ten, který má brýle s tracking targetem (sledovaný objekt na brýlích) má pohled na scénu ideální

Softwarové vybavení odpovídá popsaným účelům, tj. každý projektor obsahuje softwarový systém zobrazení 3D scény (rendering node), který je synchronizován a řízen centrálním softwarem na hlavním počítači (master node).

PROSTOR S TRACKOVACÍMI KAMERAMI A BACKPACKY

Volný prostor před 3D CAVE systémem je určen pro plně impresivní výuku a virtualizaci protypů. Jedná se o kooperativní prostředí pro virtuální realitu umožňující mj. fyzický pohyb a zkoumání virtuálních 3D scén a interakci s ní. Uživatelé mají k dispozici speciální výkonné mobilní pracovní stanice umístěné v „batůžcích“ na zádech, napojené na brýle pro virtuální realitu (tzv. HMD – Head Mounted Displays). Tento systém je určen pro více uživatelů najednou, v našem případě je pracoviště navrženo pro celkem 4 současně kooperující osoby. Speciální batůžky (dále jen VRBackpacks) umožní volný pohyb, přičemž díky tracking kamerám se účastníci „vidí“ i ve virtuálním prostoru, kde sdílí shodnou scénu.

Zobrazení ostatních participantů v totálně imersivním prostředí zabraňuje fyzickým kolizím a zároveň je tak možná vzájemná kooperace. Uvnitř virtuálního prostoru je možné ukazovat na 3D model ve virtuální scéně, anotovat jeho vybrané části, manipulovat s vybranými objekty, dělat virtuální měření (kóty) a virtuální řezy 3D objektů.

VR Backpacks jsou univerzální výpočetní jednotky, které lze použít nejen v sledovaném (tracking prostoru).
Způsob práce uvnitř tohoto prostoru je znám pod pojmem „experience reality“ (xR) a kombinuje principy virtuální reality, totální imerse a kooperativní práce ala videokonference.

Zdroj: AV MEDIA Systems: https://www.avmedia.cz/reference/vysoke_skoly/59_4814-vse-zacina-kvalitnim-projektem_vysoke-skoly

 


 

Učebna 3D CAVE a učebna pro 3D frontální výuku