Vega实时三维视景仿真技术.pdf-资料库

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前言当前，信息技术飞速发展，三维可视化视景仿真技术在科研、生产、生活中的应用越来越广泛，各种三维视景仿真软件不断涌现。由真行业应用特点开发的实时可视化三维视景仿真软件系统公司专门针对可视化仿系列软件以其强大的视景仿真功能得到众多用户的青睐，越来越多的科研单位和科技人员应用该软件作为三维可视化仿真应用和开发的基础。现在，已经成功应用于城市规划仿真、建筑设计漫游、飞行仿真、海洋仿真、地面战争模拟、车辆驾驶仿真、三维游戏开发等方面，并不断地向新的领域扩展。是一套完整地用于开发交互式、实时可视化仿真应用的软件平台，其最基本的功能是驱动、控制、管理虚拟场景并支持快速复杂的视觉仿真程序，快速创建各种实时交互的三维环境，快速建立大型沉浸式或非沉浸式的虚拟现实系统。从整体上而言，具有如下特点：易用性、高效性、集成性、可扩展性、跨平台性。针对上述情况，本书将三维视景仿真的理论与方法与软件使用功能融为一体，并结合实例深入浅出地加以阐述。全书共分章，包括仿真技术概述、使用快速定制应用程序、编程指南、扩展模块简介及应用实例、视景仿真综合应用实例、的高级应用等内容。三维视景仿真技术、虚拟现实技术的发展异常迅速，新的概念、方法和研究成果不断出现，各种视景仿真软件系统也不断推陈出新。为此，虽然作者在编写过程中作了很大努力，书中仍难免出现缺点和错误，敬请广大读者批评指正。编者年月于华中科技大学

第章仿真技术概述本章简要回顾了的发展历程，从整体上介绍了的基本功能和特点，以及的应用范围和应用前景。通过阅读本章，读者还能熟悉图形界面的基本使用方法，认识应用程序定义文件的概念，了解的基本构成。本章的主要内容包括“ 综述 ”、概览 ”、简介”。综述的发展历程的英文原意是织女星的意思。成立于年的首先在软件的基础上开发出了一套完整的可用于实时仿真应用的渲染引擎，随后不久发布了的第一个商业化版本。年月，公司与开发了系列等著名实时三维模型制作工具的合并，组建了现在的。合并后的公司凭借其在实时三维可视化方面强大的技术优势，很快成为世界上在虚拟现实和视景仿真及其他相关领域最成功的系统解决方案提供商之一。作为公司的旗舰产品之一，也逐渐成为可视化仿真领域的世界领先级应用软件环境。目前，的最新版本为，又增加了许多新特性，提供了新的可选模块，并进一步提高了系统的稳定性和执行效率。同时，针对不同的用户需求，又分为多种不同版本的产品：对于不同的应用平台，分为用于平台）和（用于理器）和平台）；就本身运行机制而言，又分为仅支持单个处支持多个处理器）；从开发和应用的角度来说，又可分为（包含完整的开发包）和（仅包括运行库）两种版本。的基本功能和特点是一套完整地用于开发交互式、可视化仿真应用的软件平台和工具集，它最基本的功能是驱动、控制、管理虚拟场景并能够方便地实现大量特殊视觉和声音效果。具体而言，的核心功能模块如表所示。

表的核心功能模块

续表此外，还提供了多种方便实用的可视化编辑设置工具，常用的基本工具包括：模型对象查看器；模型对象属性编辑器；虚拟场景观测器；输入设备调试具；运动路径设置工具。可以很好地支持多处理器、多通道渲染、多格式数据块调入和其他的附加可选模块以及第三方提供的模块产品，支持快速复杂的视觉仿真程序，可以快速创建各种实时交系统（沉浸式还可以直接支持立体显示、系统（虚拟洞穴）、互的三维环境。虚拟桌面）、球面柱面屏幕，可以快速建立大型沉浸式或非沉浸式的虚拟现实系统。包含了一整套可以提供最充分的软件控制同时又具有最大灵活性的语言应用程，一个可以大大简化应用程序开发过程的图形环境用户界面序接口便实用的可视化编辑工具，以及丰富的实用库函数、大量的可供使用和参考的源程序，详它把简单的工具和先进的仿真功能有机地结合在一起，所以无尽的帮助文档资料，等等，多种方论对于专业的程序员还是普通的仿真爱好者，都可以通过使用快速创建、编辑和运行

复杂的仿真应用程序，甚至不需要编写任何代码。图所示为一个典型的应用环境示例。图应用环境示例从整体上而言，包括如下特点。）易用性：使用图形界面可以方便快捷地设定和预览应用程序。是一种基于的点击式图形环境，用户只需利用鼠标就可以快速而显著地改变应用程序的性能和表现方式，可实时调整通道、窗口、视点、观察者等的状态，随时改变时间设定、系统配置，加入特殊效果、模型数据库等。）高效性：与仿真业界的标准文件格式无缝结合，可以对虚拟三维场景中的模型进行精确而有效的控制；在环境下，跟紧密配合，可以充分发挥图形硬件的能力；使用的动态预览功能，用户可以及时地看到完成操作后所产生的效果；中的统计数据模块可以实时地在终端上看到系统各部分的执行情况，以便更有效地进行系统配置。实践证明，可以显著提高工作效率，并大幅度减少源代码的开发时间。）集成性：通过精巧的设计把实时仿真应用的许多复杂烦琐的步骤清晰、紧密、高效地集成在一个框架下，使得系统集成者可以在预算内完成预定的功能和效果，并能更好地维护和支持应用系统；支持多种格式数据的调入，允许多种不同格式数据的综合显示，还提供了高效的数据转换工具，从而把开发人员、工程师、设计师、模型制作者和管理人员有机联系起来。）可扩展性：采用了扩展性极好的模块机制来不断完善和补充自身的功能，常用的附加模块包括特殊效果模块、音响环境模块、人体动作模拟模块、面板仪表模拟模块、大地形数据库管理模块等。同时，用户也可以自己开发满足一定标准的特殊模块或使用第三方提供的专用模块，而且还能够方便地与原有的系统集成在一起使用。

跨平台性：所有的基本模块及其大多数可选模块均同时支持平台，在不同平台下开发的应用程序也具有相当高的兼容性　　另外，为平台和适应图形工作站的不同配置，分为多处理器和单处理器两种发行版本。，即多处理器版本，通过在多个处理器上逻辑分配进程和系统任务，以最大限度地利用多处理器环境，用户也可以针对应用程序的要求分别对处理器进行自定义设定，以满足特的需要。是公司为满足那些既需要全部特性又只配备单独处理器计算机的用户而特别推出的单处理器版本，具有很高的性价比。的应用范围和前景主要用于虚拟现实、实时可视化仿真和普通的视觉模拟应用等领域。除了上面提到的几个常用可选模块外，公司还提供了和紧密结合的特殊应用模块，包括海浪模拟模块、红外传感器模拟模块、引航导向光源模拟模块、面板仪表模拟模块、分布式交互仿真模块等。这些附加模块可以使很容易满足诸如航空、航海、意外事故、红外线雷达效果、高级照明系统以及人物动作等多种特殊模拟的要求。现在，已经成功应用于建筑设计漫游、城市规划仿真、仿真、海洋仿真、传感器仿真、地面战争模拟、车辆驾驶仿真、虚拟训练模拟、三维游戏开发等方面，并不断向新的领域扩展，如图所示。图在各个领域的应用实例随着虚拟仿真应用不断的大型化、复杂化和普及化，公司新近开发出了新一代的仿真应用环境平台虽然与一脉相承，但它并不是的简单升级，而是一种全新的软件环境：它不是基于平台，而是直接建立在公司自己的跨平台场景渲染引擎之上，并集成了全新的应用程序设置图形界面，如图所示。

图全新的界面可以快速开发出更加精确、更加复杂的仿真应用程序，提供更高的稳定性和兼容性，而且用户可以很方便地过渡到使用。由于是刚刚推出不久的产品，所以还有相当的功能和模块需要完善。但可以预见，系列产品的用户将会涉及更多更新的领域，应用前景也将会更加广阔。概览应用程序定义文件任何一个交互式可视化仿真应用程序，都需要大量相关参数的支持才能可靠运行举例来说，这些参数包括观察者的位置、场景内的角色和物体的起始状态和位置、场景内的灯光和环境的设置、硬件平台的属性配置等等同理，应用程序要运行也需要在初始化阶段设置大量参数的初始值，在运行阶段也要保持或更新大量的参数值将这些数据信息储存为应用程序定义文件（）格式的文件这些参数对应用程序会产生很大的影响以至于同一个，应用程序通过解释不同的文件，可以产生完全不同的仿真效果。从本质上讲，是一个功能强大的创建和编辑文件的编辑器，这还不包括它的应用程序动态预览功能。实际上，用户可以用任何一种文本编辑器来查看、修改和保存文件，当然，使用操作是最直观和方便的。图形界面是提供的一个界面友好、使用方便的点击式应用程序定义配置和动态预览工具。它的最主要功能是定义虚拟场景中的元素属性及其相互关系，并可以实时预览参数设置的效果，最后生成用于程序的应用程序定义文件文件。

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