VR技术下的CFD速度等值线沉浸式体验

你是否梦想过穿越古埃及的热沙，与法老同住，感受尼罗河吹来的寒风；但是因为这个梦想与现实相去甚远而感到沮丧吗？虚拟现实可以通过身临其境的计算机生成的图像和全感官体验来帮助人们体验任何虚构的场景。医疗保健、教育、旅行和旅游以及娱乐已经在利用这项技术，一些新领域正在朝着实施该技术以实现更好的用户交互迈出第一步。CFD就是其中之一！

虚拟现实的历史

我们今天所知道的虚拟现实是根据可追溯到 1800 年代的摄影创意或概念构建的。实用摄影术的开端是立体镜的发明，它使用双面镜来反射图像。这最终导致了View-Master 的出现，这是一种带有彩色卷轴的特殊格式立体镜。即使在今天，这些立体镜仍在生产。电影摄影师兼虚拟现实先驱 Morton Heilig 决心提供全感官电影体验，因此在 1950 年代打造了Sensorama 。Sensorama 是 Heilig 于 1962 年获得专利的机械装置，它为用户提供了卷轴的真实体验。这在 1960 年代是一项令人印象深刻的发明，被称为“电影的未来”。 Heilig 还发明了一种名为 Telesphere Mask 的头戴式设备，它就像是通往虚拟世界的窗口。他的想法被电影摄影领域的许多其他发明家采纳和研究。

在 70 年代和 80 年代，触觉设备（一种连接用户和计算机的设备）和光学设备取得了巨大进步。在 NASA 艾姆斯研究中心，为了实现触觉交互，他们开发了一个虚拟界面环境工作站 (VIEW)系统，该系统由一个头戴式支架和一副手套组成。但正是 VPL Research 的创始人 Jaron Lanier 创造了虚拟现实这个术语，他开发的设备（包括护目镜和手套）可以帮助用户体验他们在卷轴中观看的内容。

虚拟现实和增强现实之间的区别

尽管 VR 和 AR 听起来像是同父异母的兄弟姐妹，但 两者在提供的体验和所需的设备方面存在显着差异。虚拟现实为用户在计算机生成的环境或虚拟环境中提供身临其境的体验，而增强现实则使用感官刺激技术或数字视觉技术在真实环境中提供增强的体验。

用户在使用 AR 时可以自由控制自己的存在，但 VR 则不然，用户由系统控制。与用户可以使用智能手机访问该技术的 AR 不同，在 VR 中，享受虚拟环境需要耳机。此外，AR 技术可以增强虚拟和现实世界的场景或外观，而 VR 只能即兴创作一个虚构的世界。

虚拟现实 CFD

用于准确预测特定问题背后的物理学的后处理 CFD 解决方案可能是一项沉闷的任务。平移或缩放仿真结果以研究车辆后方的再循环或更好地了解设计问题所花费的时间可能非常耗时，并且永远无法满足 CFD 分析师的要求。但是随着虚拟现实被应用到后处理中，用户现在可以与模型交互来研究物理，并且可以提供关于如何即兴创作模型的见解。爱荷华州立大学的一组研究人员成功开发了名为 VR-CFD 的应用程序这有助于使用表面、两粒子流的混合、流线、矢量场等特征可视化 CFD 模拟的结果。该应用程序的愿景是促进更大的交互，增强智能探索并帮助理解数据。

该团队正在努力将应用程序的功能扩展到后处理之外，并将其开发为一种设计工具。为此，我们探索了 CFD 近似技术，并将此功能添加到 VR-CFD 工具中。用户可以选择逼近的方法、为响应面生成的参数以及结果比较的方法。为了获得更好的交互解决方案，该团队实施了并行计算，但在计算进行时保持交互功能可能会损害应用程序提供的体验。

CFD 中的虚拟现实尚未在很大程度上进行过实验，因为在计算过程中不受干扰地显示图像只能以大量计算资源为代价，并且可用的网络效率不足以减轻客户体验。随着科技公司朝着开发用于 8K 体验的无线 VR 耳机和最新的 5G 标准迈进，预计 VR 技术将发生一场革命。

我们在 Cadence 还没有为 CFD 或我们的传统 EDA 设计投资 VR 技术。到目前为止，InspectAR是适用于 PCB 的最佳可用内部 AR 技术，可以帮助团队有效地与其设计交互，以查看设计数据在 PCB 上的叠加。它有助于定位用于测量的权限引脚，并且项目中的多个用户可以同时访问数据。用户还可以留下必要的评论以供阅读。AR 可以应用于 CFD 模拟和后处理，以实现用户友好的可视化和数据交互。

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虚拟现实将继续存在，今天我们可以想象自己与我们最喜欢的明星共舞或进行滑翔伞等极限运动，这在现实生活中对于恐高症患者来说几乎是不可能的。VR不再只是科幻小说的技术；这可能是我们的未来！

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