aixCAVE der RWTH Aachen

  Foto der fünf-seitigen virtuellen Umgebung aixCAVE Virtual Reality Group

Die aixCAVE am IT Center der RWTH Aachen University ist eine fünfseitige Virtual-Reality-Installation zur Darstellung immersiver, virtueller Umgebungen. Sie wurde im August 2012 von der Firma Barco N.V. in Zusammenarbeit mit der Virtual Reality Group aufgebaut und in Betrieb genommen. (Einen kleinen Eindruck dieser Bauarbeiten bietet dieses Video.) Mit einer Grundfläche von mehr als 5 x 5 Quadratmetern und einer Höhe von über 3 Metern ist das System nicht nur das Größte weltweit, sondern es setzt auch neue Standards im Hinblick auf die Projektionsqualität: Eine Kombination aus hochauflösenden Projektoren mit hoher, einheitlicher Helligkeit, speziell beschichteten Leinwänden, einer ausgefeilten mechanischen Konstruktion sowie aktiver Stereo-Technologie erzeugt ein hohes Maß an Immersion und somit Präsenz in der virtuellen Umgebung. Die aixCAVE wird insbesondere von zahlreichen Instituten der RWTH Aachen University und deren Kooperationspartnern aus Industrie und akademischer Welt genutzt.

Die stereoskopische Projektion der aixCAVE wird mithilfe von vier digitalen Projektoren je Seitenwand und acht Projektoren für die Bodenfläche erzeugt. Die Anordnung der Projektionsflächen ermöglicht eine 360-Grad-Rundumsicht, die eine fast perfekte Immersion erzeugt und weiterhin natürliche Bewegungen in der virtuellen Umgebung erlaubt.

Die 24 HD-DLP Projektoren haben eine Auflösung von 1920 x 1200 Pixeln und ermöglichen daher die Wiedergabe von scharfen, hoch-aufgelösten Bildern, was vor allem für die interaktive Analyse komplexer technischer und physikalischer Prozesse wichtig ist. Sie werden mit einem 24-Knoten Visualisierungscluster mit 48 NVIDIA GPUs betrieben. Jeder Knoten verfügt über zwei Intel Xeon Westmere CPUs (sechs Kerne mit 2,7 Gigahertz) und 24 Gigabyte Arbeitsspeicher. Die Knoten haben außerdem zwei NVIDIA Quadro 6000 GPUs pro Slave-Knoten und eine auf dem Master-Knoten. Die Knoten sind mit einem hoch-performantem Infiniband QDR-Netzwerk (quad data rate) verbunden. Der GPU-Cluster selbst ist Teil des RWTH Compute Cluster.

 

Seit 2015 ist zusätzlich zur Visualisierung ein Akustiksystem in Betrieb genommen worden, welches zur Beschallung des Benutzers eingesetzt wird und eine multimodale Darbietung virtueller Umgebungen ermöglicht. Hierzu sind insgesamt 21 Lautsprecher an der Decke montiert worden. Diese Erweiterung ist in einem kurzen Video festgehalten worden.

Eine passive Optimierung der Raumakustik durch großflächige Absorber verringert den Nachhall innerhalb der aixCAVE und schirmt zusätzlichen Schall aus dem Außenbereich ab, um z.B. Lüftergeräusche der Projektoren zu dämpfen. Durch 22 in die Decke eingelassene Mikrofone können akustische Signale jederzeit abgegriffen werden, um so Kommunikation herzustellen oder Interaktion zu ermöglichen. Der Betrieb sowie die softwaretechnische Erweiterung des Systems wird in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Akustik umgesetzt.

 

Allgemeine Beschreibung der aixCAVE

  • Installation im August 2012 durch Barco N.V.
  • Fünf Projektionsflächen mit Rückprojektion
    • Vier Acryl-Leinwände in den Abmaßen 5,25 m x 3,30 m mit einer Spezialbeschichtung für eine einheitliche Helligkeit; Vier Projektoren pro Wand.
    • 6,5cm dicke Glas-Bodenplatte, Acryl-Oberfläche mit Spezialbeschichtung, in den Abmaßen 5.25m x 5.25m mit acht Projektoren
  • 24 HD dynamische Stereo-Projektoren: Barco Galaxy NW 12 ( Drei-Chip-DLP, Auflösung: W-UXGA 1920x1200, 12000 ANSI Lumen, Passiv-Aktiv-Stereo-Konverter mit 120Hz)
  • ‚Edge blending' für nahtlose Ausrichtung der Projektoren auf jeder Leinwand
  • Pixelabstand: 1.5mm
  • Active stereo NVIDIA 3DVision Pro Shuttering bei 120Hz
  • ART IR-optisches Tracking mit acht Kameras
  • Energieverbrauch: ~67 kW
  • Automatische Schiebetür

Allgemeine Beschreibung des Akustiksystems

Software

Das Virtual-Reality-Toolkit 'ViSTA' (Virtual Reality for Scientific Technical Applications) ermöglicht die Entwicklung von Anwendungen für die gesamte Bandbreite an VR-Eingabegeräten und -Anzeigesystemen im Allgemeinen sowie der aixCAVE im Speziellen.
ViSTA ist eine objektorientierte (C++), plattformunabhängige, Open-Source-Bibliothek, die die Integration von VR-Technologien und interaktiven 3D-Visualisierungen in technische und wissenschaftliche Anwendungen anstrebt. Ursprünglich von der Virtual Reality Group initiiert, wird das Toolkit nun kontinuierlich von einer Kooperation zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und der Virtual Reality Group weiterentwickelt. ViSTA basiert auf offenen Standards und ist hinsichtlich Computerplattformen und Displaytechnologien skalierbar.