分布式虚拟现实系统
概述
分布式虚拟现实系统简称DVR，是虚拟现实系统的一种类型，它是基于网络的虚拟环境，在这个环境中，位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相连接，或者多个用户同时参加一个虚拟现实环境，通过计算机与其他用户进行交互，并共享信息。系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。简单的说是指一个支持多人实时通过网络进行交互的软件系统，每个用户在一个虚拟现实环境中，通过计算机与其它用户进行交互，并共享信息。
系统的特征
①共享的虚拟工作空间
②伪实体的行为真实感
③支持实时交互，共享时钟
④多个用户以多种方式相互通信
⑤资源信息共享以及允许用户自然操作环境中对象
系统的需求
DVR系统有4个基本组成部件：图形显示器、通信和控制设备、处理系统和数据网络。DVR系统是分布式系统和VR系统的有机结合，其需求可从以下两个方法来阐述：VR本身需求和分布式系统的需求。
产生和发展
分布式虚拟现实的研究开发工作可追溯到80年代初。如1983年美国国防部（DOD）制定了SIMENT的研究计划；1985年SGI公司开发成功了网络VR游戏DogFlight。到了90年代，一些著名大学和研究所的研究人员也开展了对分布式虚拟现实系统的研究工作，并陆续推出了多个实验性DVR系统或开发环境，典型的例子有美国NPS开发的NPSNET（1990）、美国斯坦福大学的PARADISE/Inverse系统（1992）、瑞典计算机科学研究所的DIVE（1993）、新加坡国立大学的BrickNet（1994）、加拿大Albert大学的MR工具库（1993）及英国Nottingham大学的AVIARY（1994）。
模型结构
分布式虚拟现实系统是基于网络的虚拟环境，在这个环境中，位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相联结。根据分布式系统环境下所运行的共享应用系统的个数，可把DVR系统分为集中式结构和复制式结构。集中式结构是只在中心服务器上运行一份共享应用系统。该系统可以是会议代理或对话管理进程。中心服务器的作用是对多个参加者的输入/输出操纵进行管理，允许多个参加者信息共享。它的特点是结构简单，容易实现，但对网络通信带宽有较高的要求，并且高度依赖于中心服务器。
复制式结构是在每个参加者所在的机器上复制中心服务器，这样每个参加者进程都有一份共享应用系统。服务器接收来自于其它工作站的输入信息，并把信息传送到运行在本地机上的应用系统中，由应用系统进行所需的计算并产生必要的输出。它的优点是所需网络带宽较小。另外，由于每个参加者只与应用系统的局部备份进行交互，所以，交互式响应效果好。但它比集中式结构复杂，在维护共享应用系统中的多个备份的信息或状态一致性方面比较困难。
DVR的网络通信
我们在设计和实现DVR系统时，必须考虑以下网络通信因素：
带宽：网络带宽是虚拟世界大小和复杂度的一个决定因素。当参加者增加时，带宽需求也随着增加。这个问题在局域网中并不突出，但在广义网上，带宽通常限制为1.5Mbps，而通过Internet访问的潜在用户数目却比较大。
分布机制：它直接影响系统的可扩充性。常用的消息发布方法为广播、多播和单播。其中，多播机制允许任意大小的组在网上进行通信，它能为远程会议系统和分布式仿真类的应用系统提供1－多和多－多的消息发布服务。
延迟：影响虚拟环境交互和动态特性的因素是延迟。如果要使分布式环境仿真真实世界，则必须实时操作，从而增加真实感。对于DVR系统中的网络延迟可以通过使用专用联结、对路由器和交换技术进行改进、快速交换接口和计算机等来缩减。
可靠性：在增加通信带宽和减少通信延迟这两方面进行折衷时，则要考虑通信的可靠性问题。可靠性由具体的应用需求来决定。有些协议有较高的可靠性，但传输速度慢，反之亦然。
多协议模型
由于在DVR系统中需要交换的信息种类很多，单一的通信协议已不能满足要求，这时就需要开发多种协议，以保证在DVR系统中进行有效的信息交换。协议可以包括：联结管理协议、导航控制协议、几何协议、动画协议、仿真协议、交互协议和场景管理协议等。在使用过程中，可以根据不同的用户程序类型，组合使用以上多种协议。
系统的应用
分布式虚拟现实系统在远程教育、科学计算可视化、工程技术、建筑、电子商务、交互式娱乐、艺术等领域都有着极其广泛的应用前景。利用它可以创建多媒体通信、设计协作系统、实境式电子商务、网络游戏、虚拟社区全新的应用系统。
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