基于多通道虚拟现实环境的应用开发研究

第9卷%第8期

软件导刊

2010年8月SoftwareGuide

Vol.9No.8Aug.2010

基于多通道虚拟现实环境的应用开发研究

崔新友1，閣大海2

（1．武汉军械士官学校，湖北武汉430075；2.长江工程职业技术学院，湖北武汉430212）

摘

要：研究了基于多通道虚拟现实环境的网络通讯模块实现方法，以及复制式网络模型下的应用开发方法，并给

出了三维城市地质信息系统的具体应用实例。网络通讯模块采用面向对象（OO）技术对TCP、UDP协议进行封装，以消息形式通过网络传输客户端与服务器端的交互信息。应用程序框架采用虚拟现实插件技术实现功能的即插即用。关键词：多通道；虚拟现实；应用开发中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1672-7800（2010）08－0008－03

0引言

当前，以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的虚拟现实技

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通道的输入／输出操纵进行管理，允许多个通道信息共享。集中式结构的特点是结构简单，易于实现，但数据交换量较大，对网络通信带宽有较高的要求，高度依赖于中心服务器，对系统的规模有很大的限制。

复制式结构是在每个节点上都复制中心服务器，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节点的输入信息，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。它的优点是数据交换量较小，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。本系统采用复制式的网络结构。

术是一个热点研究领域，广泛应用于娱乐行业和专业研究。和其他计算机系统不同的是，虚拟现实系统利用计算机模拟产生一个三维空间虚拟世界，提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，可以使得用户实时地与虚拟世界交互，获得身临其境的感觉。

多通道虚拟现实系统是一种沉浸式虚拟仿真环境，一般采用环形的投影屏幕作为投射载体。可为用户提供团体式参与，集体观看具有高度临场感的沉浸型虚拟空间环境。此类系统通常用于一些大型的虚拟仿真应用，比如数字城市规划、虚拟战场环境等。

然而，其多通道显示特征导致了它的技术复杂性，除了需要解决数字几何矫正（即非线性失真矫正）技术、多通道视景同步控制技术、数字图像边缘融合技术、实时渲染技术之外，进行多通道虚拟现实环境下的应用开发也十分困难。本文结合上海市三维城市地质信息系统介绍了复制式网络结构下，进行多通道应用开发的一般方法，并给出了具体实例，取得了比较好的应用效果。

1.2复制式网络模型下通讯模块的开发

设计一个VRNetPrj模块对底层网络通讯进行封装，并用

面向对象的方法对TCP和UDP协议进行封装，以消息广播与接收的接口提供给用户。

数据传送使用两种方式：一种是基于TCP协议，一种是基于UDP协议。通常在传送正确性要求较高的使用TCP，对于实时性要求较高的数据使用UDP。

这里的消息广播对于TCP来说，由于网络协议限制，实际上采用的是一种顺序广播，即逐个向客户端发送消息，所以在高频广播时，在客户端会有停顿现象发生。对于UDP来说，则使用组播技术，理论上可以达到真正意义上的广播，但不能保证传输质量。

1

1.1

多通道网络通讯的实现

网络模型选择

多通道虚拟现实系统是基于网络的虚拟环境，在这个环境

中，虽然各个通道显示的是同一个虚拟环境，但却是同一个环境的不同部分。根据多通道系统环境下所运行的共享应用系统的个数，可以把其网络模型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。

TCP基本原理是：服务器端建立一个监听套接字用来管理

服务器与客户端的数据传输。首先建立服务器监听端口，等待

作者简介：崔新友（1982－），男，河南商水人，硕士，武汉军械士官学校助教，研究方向为三维GIS技术与应用工程、虚拟现实技术与应用工程；閣大

海（1981－），男，湖北武汉人，硕士，长江工程职业技术学院助教，研究方向为三维可视化。