通常虚拟世界生成设备主要分为基于高性能个人计算机、基于高性能图形工作站、高度并行的计算机系统和基于分布式计算机的虚拟现实系统四大类。基于高性能个人计算机虚拟现实系统主要采用普通计算机配置图形加速卡,通常用于桌面式非沉浸型虚拟现实系统;高度并行的计算机系统采用高性能并行系统;而基于分布式计算机的虚拟现实系统采用网络连接的分布式结构计算机系统。
虚拟世界生成设备的主要功能应该包括:
·视觉通道信号生成与显示。在虚拟现实系统中生成显示所需三维立体、高真实感复杂场景,并能根据视点的变化进行实时绘制。
·听觉通道信号生成与显示。该功能支持三维真实感声音生成与播放。所谓三维真实感声音是具有动态方位感、距离感和三维空间效应的声音。
·触觉与力觉通道信号与显示。在虚拟现实系统中,人与虚拟世界之间自然交互的实现,就必须要求支持实时人机交互操作的功能,三维空间定位、碰撞检测、语音识别以及人机实时对话功能。
由于听觉通道的显示对计算机要求不是很高,触觉与味觉通道的显示等还处于研究阶段,应用还不是很多。现有的虚拟现实系统主要考虑视觉通道,所以,在虚拟现实计算机系统中主要考虑视觉通道的要求。
(1)基于PC机的VR系统。虚拟现实要让一般公众接受,将通过“发展现有技术”,而
不是“革命”。发展意味着升级现有的计算系统,产生虚拟现实所要求的新功能。当前,比较大的计算系统就是遍布全世界的几千万台PC。利用PC平台的优点在于价格低,容易普及与发展。对于基于PC环境的虚拟现实系统来说,一方面计算机CPU和三维图形卡的处理速度在不断提高,系统的结构也在发展以突破各种瓶颈(如总线带宽等);另一方面可以借鉴大型UNIX图形工作站的并行处理技术:通过多块 CPU和多块三维图形卡,将三维处理任务分派到不同的CPU和图形卡,可以将系统的性能成倍地提高。
(2)基于图形工作站的VR系统。在当前计算机应用中,仅次于PC应用较多的计算系统是工作站。与PC相比它有更强的计算能力,更大的磁盘空间和更快的通讯方式。有一些公司在其工作站上开发了某些虚拟现实功能。Sun和SGI采用的一种途径是用虚拟现实工具改进现有的工作站,像基于PC的系统那样。Division Ltd.采用的另一个途径是设计虚拟现实专用的“总承包”系统,如Provision 100。这是基于工作站的虚拟现实机器的两种发展途径。
(3)高度并行的VR系统。因为计算能力成为VR系统计算设备的瓶颈之一,所以各个工作站厂商都在发展高度并行的虚拟现实机器,以便提高计算能力。
(4)基于分布式结构的VR系统。分布式结构式把任务分布到LAN或Intemet连接的多个工作站上,可以利用现有的计算机运程访问,多个用户参与工作,容易扩充。
在虚拟现实世界中,有些现象(如流体分析、风洞流体、复杂机械变形等)涉及复杂的物理建模与复杂的求解,因此数据量十分巨大,需要有用超级计算机计算出场景数据结果,再通过网络发送到显示它们的图形“前端”工作站去进行显示。
超级计算机又称巨型机,是计算机中功能较强、运算速度较快、存储容量较大和价格较贵的一类计算机。多用于国家高科技领域和国防尖端技术的研究,如核武器设计、核爆炸模拟、反导弹武器系统、空间技术、空气动力学、大范围气象预报、石油地质勘探等。在国内,“银河”“曙光”和“神威”系列超级计算机相继投入使用,我国在超级计算机硬件技术方面已经达到国际先进水平。
超级计算机通常分为6种实际机器模型:单指令多数据流(SIMD)机、并行向量处理机(PVP)、对称多处理机(SMP)、大规模并行处理机(MPP)、工作站群(COW)以及分布共享存储器(DSM)多处理机。
注:本文出自《多媒体应用设计师教程》,清华大学出版社出版,李振华主编。我在这里分享是因为它深深触动了我,并希望更多人能够受益于它的智慧和启发。请尊重原创者的知识产权并前往原文阅读完整内容。
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