分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書是信息技術(shù)發(fā)展的一個嶄新階段，在教育、產(chǎn)品設(shè)計、虛擬展示、娛樂等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用?！斗植际教摂M現(xiàn)實技術(shù)》比較系統(tǒng)全面地介紹了分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)，主要內(nèi)容包括分布式虛擬現(xiàn)實的概念、體系結(jié)構(gòu)、分布式虛擬現(xiàn)實國際標(biāo)準(zhǔn)等理論，重點介紹了分布式虛擬現(xiàn)實中的圖形繪制技術(shù)、交互技術(shù)以及多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)，闡述了開發(fā)分布式虛擬現(xiàn)實的主流開發(fā)工具，最后介紹了分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的兩個開發(fā)實例，分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺和LED分布式虛擬現(xiàn)實系統(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)實概述
1.1 分布式虛擬現(xiàn)實的概念
1.2 分布式虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷史與進(jìn)展
1.3 分布式虛擬現(xiàn)實的研究內(nèi)容
1.4 分布式虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用領(lǐng)域
2 分布式虛擬現(xiàn)實體系結(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)實通用模型
3 分布式虛擬現(xiàn)實國際標(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 運動建模
4.1.3 物理建模
4.1.4 對象行為建模
4.1.5 模型分割
4.2 真實感圖形顯示技術(shù)
4.2.1 可見性判定和消隱技術(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 實時繪制技術(shù)
4.3.1 層次細(xì)節(jié)顯示
4.3.2 實時消隱
4.3.3 實例技術(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)實交互技術(shù)
5.1 視覺顯示設(shè)備
5.2 聽覺顯示設(shè)備
5.3 位姿傳感器設(shè)備
5.4 力覺和觸覺顯示設(shè)備
6 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)
6.1 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實體系結(jié)構(gòu)
6.2 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)分區(qū)算法
6.2.1 基于系統(tǒng)響應(yīng)的分區(qū)評價函數(shù)
6.2.2 基于任務(wù)聚類的動態(tài)自適應(yīng)分區(qū)算法
6.2.3 實驗結(jié)果分析
6.3 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實負(fù)載平衡技術(shù)
6.3.1 負(fù)載平衡機(jī)制原理
6.3.2 被動負(fù)載平衡算法
6.3.3 主動動態(tài)負(fù)載平衡算法
6.3.4 系統(tǒng)性能實驗分析
6.4 多服務(wù)器分布式虛擬現(xiàn)實興趣過濾技術(shù)
6.4.1 興趣域管理技術(shù)
6.4.2 分組管理算法
6.4.3 實驗結(jié)果分析
6.5 分布式虛擬現(xiàn)實中的狀態(tài)-致性維護(hù)技術(shù)
6.5.1 分布式虛擬現(xiàn)實中的狀態(tài)-致性定義
6.5.2 分布式虛擬現(xiàn)實的-致性控制算法
6.5.3 基于時間包圍盒的-致性控制技術(shù)
6.5.4 實驗結(jié)果分析
7 分布式虛擬現(xiàn)實開發(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
8.1 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺的軟硬件配置
8.2 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
8.3 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺的交互技術(shù)
8.4 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺的數(shù)據(jù)通信技術(shù)
8.5 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺的高質(zhì)量實時渲染技術(shù)
8.6 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺的部分場景示例
8.6.1 動態(tài)陰影變化效果
8.6.2 早晚時間系統(tǒng)效果
8.6.3 高泛光效果
8.6.4 模擬水的真實波紋效果
8.7 分布式3D虛擬環(huán)境集成支撐平臺性能測試
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)實系統(tǒng)
9.1 LED分布式虛擬現(xiàn)實系統(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)實系統(tǒng)實現(xiàn)與展示
9.2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)
9.2.2 系統(tǒng)展示
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　可用性問題：對數(shù)據(jù)資源的訪問效率要求高。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，實現(xiàn)靈活的用戶認(rèn)證和訪問控制，保證高效安全的數(shù)據(jù)訪問，是實現(xiàn)分布式虛擬環(huán)境海量數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵問題。　　3.大規(guī)模分布式虛擬環(huán)境的時空一致性　　分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要采用基于復(fù)制的方式實現(xiàn)。由于系統(tǒng)中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的客觀存在，不同節(jié)點的處理能力和傳輸延時也不盡相同，使得分布式虛擬環(huán)境時空一致性成為國際上目前尚未解決的難題，主要表現(xiàn)為環(huán)境中各計算結(jié)點在仿真過程中對虛擬環(huán)境認(rèn)識不一致，發(fā)生了某些在現(xiàn)實世界中根本不可能發(fā)生的事情，破壞虛擬環(huán)境的真實感，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方面：各計算結(jié)點的系統(tǒng)時間不同步、各計算結(jié)點的仿真坐標(biāo)系不一致、結(jié)點計算延遲和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時。目前，基本解決了時間不同步和仿真坐標(biāo)系不一致導(dǎo)致的時空不一致問題。減少結(jié)點計算和網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲導(dǎo)致時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)過濾、實體遷移。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滿足各項要求的滯后量；回卷策略不適合實時仿真，會給用戶造成仿真結(jié)果自相矛盾的印象；推算定位策略有時會造成推算結(jié)果與仿真結(jié)果的不一致；相關(guān)過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)實系統(tǒng)中通過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)實系統(tǒng)的高交互性和實時性相比，網(wǎng)絡(luò)通信的帶寬、延時就成為DVR系統(tǒng)的主要限制。分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)要支持快速實時的網(wǎng)絡(luò)通信，主要有兩方面的問題：一方面是當(dāng)DVR的規(guī)模變大時，多個虛擬實體之間的通信量會激增，在DVR中，大量分布于不同地點的計算機(jī)通過網(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?！　?.大規(guī)模分布式虛擬實體行為建模與仿真　?。?）分布式虛擬實體行為建?！　嶓w的實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，感知模塊用來接受外界的信息；認(rèn)知處理模塊包括形勢評估、決策制定、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等；行為輸出模塊用來輸出行為并對外界環(huán)境加以影響?！　》植际教摂M實體行為建模研究的重點是指對認(rèn)知處理模塊的建模。其中，認(rèn)知處理技術(shù)包括形勢評估和決策制定技術(shù)。形勢評估是對當(dāng)前所處形勢的估計以及對未來形勢的預(yù)測，它的實現(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現(xiàn)的一個部分，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)行了實現(xiàn)。常見的學(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內(nèi)容，包括：通信、交互作用語言與協(xié)議；群體協(xié)同關(guān)系和實體組織建模；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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