分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書是信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)嶄新階段，在教育、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬展示、娛樂(lè)等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?！斗植际教摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)》比較系統(tǒng)全面地介紹了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，主要內(nèi)容包括分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的概念、體系結(jié)構(gòu)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等理論，重點(diǎn)介紹了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中的圖形繪制技術(shù)、交互技術(shù)以及多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，闡述了開(kāi)發(fā)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的主流開(kāi)發(fā)工具，最后介紹了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的兩個(gè)開(kāi)發(fā)實(shí)例，分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)和LED分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。本書可以作為高等院校和科研院所從事有關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的教材，也可供相關(guān)研究人員參考使用。

書籍目錄

1 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)概述
1.1 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的概念
1.2 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷史與進(jìn)展
1.3 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的研究?jī)?nèi)容
1.4 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域
2 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)體系結(jié)構(gòu)
2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
2.3 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)通用模型
3 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
3.1 分布式交互仿真
3.1.1 DIS
3.1.2 高層體系結(jié)構(gòu)HLA
3.2 Web3D技術(shù)
3.2.1 VRML／X3D
3.2.2 其他Web3D技術(shù)
4 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中的圖形繪制技術(shù)
4.1 建模技術(shù)
4.1.1 幾何造型
4.1.2 運(yùn)動(dòng)建模
4.1.3 物理建模
4.1.4 對(duì)象行為建模
4.1.5 模型分割
4.2 真實(shí)感圖形顯示技術(shù)
4.2.1 可見(jiàn)性判定和消隱技術(shù)
4.2.2 顏色模型
4.2.3 光照模型
4.2.4 紋理映射技術(shù)
4.3 實(shí)時(shí)繪制技術(shù)
4.3.1 層次細(xì)節(jié)顯示
4.3.2 實(shí)時(shí)消隱
4.3.3 實(shí)例技術(shù)
4.3.4 基于圖像的繪制
4.3.5 單元分割
5 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)
5.1 視覺(jué)顯示設(shè)備
5.2 聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備
5.3 位姿傳感器設(shè)備
5.4 力覺(jué)和觸覺(jué)顯示設(shè)備
6 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
6.1 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實(shí)體系結(jié)構(gòu)
6.2 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分區(qū)算法
6.2.1 基于系統(tǒng)響應(yīng)的分區(qū)評(píng)價(jià)函數(shù)
6.2.2 基于任務(wù)聚類的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)分區(qū)算法
6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.3 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實(shí)負(fù)載平衡技術(shù)
6.3.1 負(fù)載平衡機(jī)制原理
6.3.2 被動(dòng)負(fù)載平衡算法
6.3.3 主動(dòng)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡算法
6.3.4 系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)分析
6.4 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實(shí)興趣過(guò)濾技術(shù)
6.4.1 興趣域管理技術(shù)
6.4.2 分組管理算法
6.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.5 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中的狀態(tài)-致性維護(hù)技術(shù)
6.5.1 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中的狀態(tài)-致性定義
6.5.2 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的-致性控制算法
6.5.3 基于時(shí)間包圍盒的-致性控制技術(shù)
6.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
7 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具
7.1 三維建模工具
7.1.1 基于3DS MAX的三維建模
7.1.2 基于Maya的三維建模
7.2 三維圖形繪制工具
7.2.1 OpenGL
7.2.2 Open Inventor
7.2.3 DirectX
7.2.4 VRML
7.3 專業(yè)開(kāi)發(fā)軟件
7.3.1 MultiGen Creator／Vega
7.3.2 Virtools
7.3.3 MAK系列
8 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)
8.1 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)的軟硬件配置
8.2 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
8.3 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)的交互技術(shù)
8.4 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)
8.5 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)的高質(zhì)量實(shí)時(shí)渲染技術(shù)
8.6 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)的部分場(chǎng)景示例
8.6.1 動(dòng)態(tài)陰影變化效果
8.6.2 早晚時(shí)間系統(tǒng)效果
8.6.3 高泛光效果
8.6.4 模擬水的真實(shí)波紋效果
8.7 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺(tái)性能測(cè)試
8.7.1 渲染質(zhì)量及性能比較
8.7.2 解決方案完整性比較
9 LED分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
9.1 LED分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
9.1.1 系統(tǒng)核心技術(shù)
9.1.2 系統(tǒng)集成框架
9.2 LED分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與展示
9.2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
9.2.2 系統(tǒng)展示
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　可用性問(wèn)題：對(duì)數(shù)據(jù)資源的訪問(wèn)效率要求高。如何建立數(shù)據(jù)資源的源數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)眾多異構(gòu)數(shù)據(jù)資源的精確數(shù)據(jù)定位；如何建立信任域，實(shí)現(xiàn)靈活的用戶認(rèn)證和訪問(wèn)控制，保證高效安全的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，是實(shí)現(xiàn)分布式虛擬環(huán)境海量數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵問(wèn)題。　　3.大規(guī)模分布式虛擬環(huán)境的時(shí)空一致性　　分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要采用基于復(fù)制的方式實(shí)現(xiàn)。由于系統(tǒng)中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的客觀存在，不同節(jié)點(diǎn)的處理能力和傳輸延時(shí)也不盡相同，使得分布式虛擬環(huán)境時(shí)空一致性成為國(guó)際上目前尚未解決的難題，主要表現(xiàn)為環(huán)境中各計(jì)算結(jié)點(diǎn)在仿真過(guò)程中對(duì)虛擬環(huán)境認(rèn)識(shí)不一致，發(fā)生了某些在現(xiàn)實(shí)世界中根本不可能發(fā)生的事情，破壞虛擬環(huán)境的真實(shí)感，甚至導(dǎo)致仿真結(jié)果不可用。其產(chǎn)生的原因大致有以下三個(gè)方面：各計(jì)算結(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)間不同步、各計(jì)算結(jié)點(diǎn)的仿真坐標(biāo)系不一致、結(jié)點(diǎn)計(jì)算延遲和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。目前，基本解決了時(shí)間不同步和仿真坐標(biāo)系不一致導(dǎo)致的時(shí)空不一致問(wèn)題。減少結(jié)點(diǎn)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲導(dǎo)致時(shí)空不一致的方法大致包括：本地滯后技術(shù)、回卷技術(shù)、推算定位、相關(guān)數(shù)據(jù)過(guò)濾、實(shí)體遷移。然而，這些方式具有一些固有的不足之處：滯后策略很難確定一個(gè)滿足各項(xiàng)要求的滯后量；回卷策略不適合實(shí)時(shí)仿真，會(huì)給用戶造成仿真結(jié)果自相矛盾的印象；推算定位策略有時(shí)會(huì)造成推算結(jié)果與仿真結(jié)果的不一致；相關(guān)過(guò)濾只能在一定范圍內(nèi)減少而不能消除網(wǎng)絡(luò)延遲；虛擬環(huán)境中存在大量不能遷移的實(shí)體。目前廣泛采用的一致性控制技術(shù)是在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中通過(guò)添加一些約束條件或者采取一定的措施以保證系統(tǒng)中盡量不出現(xiàn)或者少出現(xiàn)狀態(tài)不一致的情況?！　?.網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議　　與分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的高交互性和實(shí)時(shí)性相比，網(wǎng)絡(luò)通信的帶寬、延時(shí)就成為DVR系統(tǒng)的主要限制。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要支持快速實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信，主要有兩方面的問(wèn)題：一方面是當(dāng)DVR的規(guī)模變大時(shí)，多個(gè)虛擬實(shí)體之間的通信量會(huì)激增，在DVR中，大量分布于不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，要使各工作站保持連續(xù)狀態(tài)是DVR頗具挑戰(zhàn)性的課題之一；另一方面是一些傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并不能滿足DVR的需求，必須研究新的面向DVR的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。　　5.大規(guī)模分布式虛擬實(shí)體行為建模與仿真　?。?）分布式虛擬實(shí)體行為建模　　實(shí)體的實(shí)體行為模型包括感知模塊、認(rèn)知處理模塊和行為輸出模塊三部分組成。其中，感知模塊用來(lái)接受外界的信息；認(rèn)知處理模塊包括形勢(shì)評(píng)估、決策制定、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等；行為輸出模塊用來(lái)輸出行為并對(duì)外界環(huán)境加以影響。　　分布式虛擬實(shí)體行為建模研究的重點(diǎn)是指對(duì)認(rèn)知處理模塊的建模。其中，認(rèn)知處理技術(shù)包括形勢(shì)評(píng)估和決策制定技術(shù)。形勢(shì)評(píng)估是對(duì)當(dāng)前所處形勢(shì)的估計(jì)以及對(duì)未來(lái)形勢(shì)的預(yù)測(cè)，它的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要包括黑板系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、基于范例的推理機(jī)制和貝葉斯信任網(wǎng)技術(shù)。決策制定主要是基于效用理論的決策方法，包括基本的效用理論、多屬性效用理論以及隨機(jī)效用模型等。規(guī)劃模型的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要包含：產(chǎn)生式規(guī)則或決策表方法、組合式搜索或遺傳算法、采用規(guī)劃模板或基于范例的推理、基于仿真的規(guī)劃方法。學(xué)習(xí)模型是行為建模中最難實(shí)現(xiàn)的一個(gè)部分，目前的大多數(shù)仿真系統(tǒng)中都還不具備學(xué)習(xí)這一功能，即使有，也只是在局部進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的學(xué)習(xí)模型包括：基于規(guī)則的模型、基于范例的模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他方法?！　×硗?，群體和組織行為建模研究的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)群體和組織行為的連貫性，這也是分布式人工智能要研究的重點(diǎn)內(nèi)容，包括：通信、交互作用語(yǔ)言與協(xié)議；群體協(xié)同關(guān)系和實(shí)體組織建模；群體決策任務(wù)的描述、分解與分配；多主體學(xué)習(xí)等?！　　?/pre>








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