桌面系统三维平台综述Unity3DVRP等.docx
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桌面系统三维平台综述Unity3DVRP等
桌面系统三维平台综述（Unity3D、VRP等）
王琨博
三维平台一般分为桌面系统以及WEB平台，而我们现在主要介绍一下桌面系统三维平台：
桌面型虚拟现实系统是由一台普通的计算机系统组成，使用者通过键盘和鼠标便可与虚拟环境进行交互这种系统的特点是结构简单价格低廉，易于普及推广，是一套经济实用的系统此种系统又分为两类：
基于全景照片的虚拟现实和基于三维造型的虚拟现实前者在实景中用鱼眼镜头拍摄全景照片进行制作；后者一般通过三维建模工具来构造实体模型，由图形图像工具制作模型的纹理贴图，然后由虚拟现实引擎来模拟真实的场景交互前者制作简单，后者的交互性强，是虚拟技术发展的方向本文将围绕基于三维造型的虚拟现实技术，探讨虚拟现实系统场景优化的问题。
计算机上运行的虚拟现实场景每一帧画面的显示都是靠显卡和中央处理器实时运算出来的，如果场景中模型的面数太多，会导致虚拟现实场景的运行速度急剧降低，甚至无法正常运行，对于场景的模型面数要进行优化另外，很多桌面型虚拟现实系统是建立在网络平台模式下的，当上网浏览用户过多，将大大影响虚拟漫游速度，更需要对制作完成的虚拟场景进行优化，这将是解决网络虚拟展示方法。
全球化网络化和虚拟化已成为制造业发展的重要特征实现虚拟设计（VirtuslDesign）是制造业虚拟化的重要内容近年来，为了缩短产品的开发周期降低生产成本，人们提出了各种各样的制造模式计算机技术的发展为这些制造模式的应用提供了有力的支持，虚拟现实（VirtuslReality，简称VR）技术的引入更是加快了各种敏捷制造模式的实现虚拟现实技术与已经高度发展的CAX（CAD及CAM,CAE）等系统的有机结合，为产品的创意变更以及工艺优化提供了虚拟的三维环境设计人员借助于这样的虚拟环境可以在产品的设计过程中，对产品进行虚拟加工装配和评价，进而避免设计缺陷，有效地缩短产品的开发周期，同时降低产品的开发成本和制造成本初步的实践证明：
这项技术对产品的概念设计装配设计和人机工程学评价特别有益虚拟设计技术充分利用了模拟仿真技术，但它又不同于一般的模拟仿真技术，它具有虚拟现实的特征，如自主性交互性沉浸感等可以说虚拟设计技术是虚拟制造技术的重要组成部分，它目标明确支持技术较为成熟易于启动相信这项技术的优先发展定会有助于实现真正意义上的虚拟制造
自1965年计算机图形学奠基者IvanSutherland在论文”TheUltimateDisplay”中提出虚拟技术概念至今，软硬件的不断发展实践与理论的不断创新为虚拟现实的概念注入了丰富的内涵世纪年代由于虚拟现实系统的硬件成本过高，软件开发周期过长，一直无法得到推广与普及虚拟现实的初期应用主要集中在军事仿真系统和航空航天领域世纪年代以来，随着计算机硬件性能的提高与价格的下降，软件开发系统理论的形成，虚拟现实技术的应用打开了全新的局面打破了以前仅应用于高端领域的局限性，在软硬件的共同支持下，开始在科学计算建筑设计游戏开发产品包装培训娱乐气象和水利等方面得到广泛的应用
目前主要的桌面系统三维平台简介：
一、Unity3D
Unity3D是一个多平台的游戏开发工具，是一个全面整合的专业三维游戏引擎。
它能在工业产品设计阶段，将各种不同产品设计软件所产生的工业产品三维模型，通过数据转换成虚拟展示的场景主体模型，再通过模型识别和Lod高阶渲染等技术，实现工业产品三维模型的在线虚拟展示。
Unity3D具有更优越的效果和更高的扩展空间，它对和DirectX和OpenGL拥有高度优化的图形渲染管道。
Unity支持所有主要文件格式，并能和大部分相关应用程序协同工作，低端硬件亦可流畅运行广阔复杂的场景。
Unity内置的NVIDIA、PhysX物理引擎带能够带来逼真的互动感觉，实时三维图形混合音频流，视频流。
Unity提供了具有柔和阴影与烘焙lightmaps的高度完善的光影渲染系统。
Unity3D引擎具备开发过程技术要求高，高级渲染效果和用户定制支持远远高于其它的优势，非常适合产品虚拟展示在交互访问和逼真表现的需求。
图1运行模式下的南京大学三维数字校园
图2编辑模式下的南京大学三维数字校园
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二、VRMap
2.1VRMap是什么？
VRMap产品系列是北京灵图软件技术有限公司拥有完全自主知识版权且核心技术国际领先的三维地理信息系统平台软件，可以在三维地理信息系统与虚拟现实领域提供从底层引擎到专业应用的全面解决方案，其海量数据处理能力、高级仿真效果、跨平台通信、数据管理、匹配技术，二次开发支持等关键技术指标均全面领先于国内外其他同类产品。
与国内外同类产品相比，VRMap能够为政府部门、企事业单位、专业领域用户提供性能更优、持有与维护成本更低、扩展性更好的三维地理信息和虚拟现实应用解决方案，是“数字城市”建设最佳的基础软件平台之一。
目前VRMap产品系列已在数字城市、军事作战指挥、电子沙盘及地形仿真、智能大厦、房地产展示、水利与自然灾害等专题分析与仿真、遥感测绘与土地管理、环保、气象、地质、石油化工、电信基站管理等领域获得广泛应用。
2.2VRMap能创造何种独特的用户价值？
凭借在三维领域多年深入的研究，VRMap已经成为用以构建符合工业标准的三维地理信息系统和虚拟现实应用的最好的软件平台，在VRMap的帮助下，数以千计的用户构建了高质量的三维应用，获得了极好的回报。
那么VRMap究竟能够创造何种独特的用户价值呢？
l借助核心技术国际领先的三维ＧＩＳ引擎，实现性能优异的三维应用。
l在普通ＰＣ上运行稳定，性能优异，用户可以低成本拥有与维护。
l多种数据格式支持，快速利用已有数据建立真实世界的数字对照体，实现数据增值。
l企业级的支持服务，为用户提供从基本应用到底层扩展的全方位支持
l二次开发功能强大，借助工业标准的VBA和ＣＯＭ组件技术等，用户可以按照自己的实际需要，灵活定制与构建个性化的三维解决方案。
l成功案例众多，用户广泛，拥有丰富的各行业应用经验，用户可以方便获得良好的技术支持与咨询服务。
l拥有完全核心底层技术，可以为客户扩展与优化底层核心代码，不存在采用国外平台二次开发而存在的技术瓶颈与安全顾虑。
2.3VRMap发展历程
l2000年初，VRMap1.0诞生，第一次在微机平台上再现三维真实景观。
l2001年6月，VRMap2.0推出，奠定了高扩展性、高开放性3DGIS的基础。
l2002－2003年，VRMap2.X推出，支持海量数据浏览、快速建模以及更加
炫目的可视化效果，并大幅增强了二次开发的功能，另外在科学计算可视化
l功能也投入了实际应用。
此时VRMap企业版推出，为用户提供企业级的支持和服务，与用户共同开拓三维GIS与虚拟现实应用市场。
l2004年8月，VRMap3.0推出，全力挖掘海量数据引擎的潜力，着重行业应用的实用性和可用性；丰富了GIS分析功能和皮肤技术等数据分析手段，提供了丰富的空间信息与属性信息的叠加分析手段，使vrmap不仅能够解决三维空间数据的观看与管理，而且可以用于空间信息的综合管理分析。
2.4VRMap荣誉
凭借VRMap的卓越性能和高度的客户满意度，VRMap获得了如下荣誉：
l列入2001年度国家重点新产品计划
l获得科技部国家遥感中心2001年度国产软件测评优秀奖，
l中国软件协会2000年度优秀推荐软件产品奖
l中国软件协会2001年度优秀推荐软件产品奖
l中国软件协会2001年度优秀推荐软件产品奖
l中国软件协会2003年度优秀推荐软件产品奖
l第三届中国北京高新技术产业周10大IT创新产品。
三、Converse3D
现实引擎是由北京中天灏景网络科技有限公司自主研发的具有完全知识产权的一款三维虚拟现实平台软件，可广泛的应用于视景仿真、城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、娱乐、艺术与教育等行业。
该软件适用性强、操作简单、功能强大、Converse3D虚拟现实引擎的问世给中国的虚拟现实技术领域注入了新的生命力。
Converse3D核心引擎
核心引擎是整个虚拟现实系统的核心部分，采用DirectX9.0和C++编写。
包括场景管理、资源管理、角色动画、Mesh物体生成、3dmax数据导出模块、粒子系统、LOD地形、UI、服务器模块等。
采用多叉树结构组织各种资源节点、动态载入、卸载资源、视见体裁切技术，这为渲染海量三角面而性能不减提供了支持；支持3dsmaxMesh物体、角色动画、相机动画、烘焙贴图等各种数据的导出与引用；使用脚本配置粒子系统和UI，功能强大而灵活；支持顶点渲染和像素渲染。
Converse3D-虚拟现实引擎特色
采用多线程加载、卸载技术
同时支持B/S、C/S两种系统架构
支持动态实时光照、软件抗锯齿
可用于虚拟现实和游戏制作与开发
LOD地形管理技术，支持超大范围地形
支持城市级大场景的网络展示
动态内存（显存）管理技术
独有的模型、贴图压缩技术、数据压缩比高
骨骼动画系统，支持Skin和Physique蒙皮
矩阵动画、相机动画、纹理动画、柔体动画
二次开发包（SDK）强大稳定、适用面广
内嵌高性能物理引擎,粒子特效系统
C3D-Creator三维场景编辑器
构建三维场景，是C3D虚拟现实系列产品所共同依赖的场景编辑器，在其中创建模型、界面、调整材质、设置交互及各种特殊效果。
C3D-SDK二次开发工具包
用于虚拟现实项目的二次开发，可构建系统级大型项目，广泛应用于工业、农业、石油、电力、虚拟会展、虚拟商城等行业。
C3D-Web3D三维网络展示平台
实现三维场景的网络展示，用户通过IE等主流浏览器便可浏览三维场景。
广泛应用于电子产品、工业产品、数字城市等的分布式网络展示。
C3D-Community虚拟社区
可实现基于网页的多人在线角色扮演互动交流系统，用于多人协同应急演练、虚拟会展、虚拟商城等。
C3D-Traveller旅游实训系统
实现多通道环幕立体显示软硬件系统，具有景点切换、导游回放、试题汇编、方向盘接入等功能。
广泛应用于大中专院校的导游专业。
C3D-PhycX物理引擎
用于模拟物理现象，可模拟刚体运动、流体运动、布料等物理效果，物体之间的相互作用精准而高效。
涵盖了现实世界中几乎所有的物理运动。
Converse3D多通道环幕立体投影系统
用于多通道环幕立体展示，软件弧形矫正、边缘融合，被动式立体投影，高速帧同步。
C3D-Industry工业仿真
可实现工业领域中诸如虚拟培训、虚拟装配、虚拟生产线等功能。
Converse3D三维场景编辑器
一、脚本编辑器
Converse3D脚本编辑器以中天灏景自主研发的c3d-JS脚本语言为依托，以简单易用的方式帮助用户定制开发功能性交互性强大的大型项目，它的出现摆脱了一般虚拟现实软件交互性单调乏味的现状，使本软件的交互性提升到了程序开发级别。
脚本编辑器操作简单，嵌入方式灵活，用户可以在编辑器中、在Web浏览器端、在Exe可执行场景文件里多种场合使用，大大提高了开放效率。
有了脚本编辑器本软件所适用的行业将大大扩展，以前通过二次开发工具包（SDK）实现的功能现在也可以通过脚本编辑器实现，脚本编辑器可应用于工业仿真项目、三维网页游戏、多人在线应急演练、虚拟商城等系统的开发。
c3d-JS脚本语言具有非常完备的语法结构，与三维引擎紧密融合为一体，可以通过开放的几百个API操控三维场景的几乎所有的元素，同时也可接收来至三维场景的各种触发事件。
本脚本语言具备以下功能：
变量声明与赋值循环控制语句：
while循环、do...while循环、for循环、for...in循环条件控制语句：
if条件语句、if多重结构、switch结构跳转语句：
break语句、continue语句、return语句自定义函数数据类型包括:
字符串、布尔型、数值型、浮点型、数组各种运算符：
算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符、条件运算符。
多种注释方式：
单行注释、多行注释不限数量创建定时器调试信息完善，程序编译错误、运行错误都会有相应的提示。
二、GUI脚本编辑及调用
Gui脚本编辑器用来创建复杂用户界面，在编辑器中我们可以可视化方式创建按钮、静态图片、导航图等，然而使用Gui脚本编辑器，我们可以创建更为丰富多彩的界面控件，比如：
列表框、复选框、单选框、界面动画、进度条、滑动条、文本框等。
这些控件不仅可以单独使用，也可以多种混合成组使用，丰富的Gui接口函数提供了对每种控件的操控和对控件组的操控。
界面触发事件可以通过回调函数的形式把场景中发生的事件传递给脚本编辑器（比如单击按钮事件），脚本编辑器里可以提供这些事件的处理函数。
三、新增三维音频的添加与控制
可以在场景中添加任意多个三维音频，三维音频具有音源位置、远近衰减距离等属性，当我们远离音源时，声音为渐弱，反之渐强，多个音频同时播放会出现混声效果，使三维场景更加丰富多彩。
四、新增NPC角色控制函数和虚拟社区函数
二次开发工具包（SDK）接口函数及脚本编辑器中所用到的接口函数均增添了对角色控制和对虚拟社区控制的若干接口函数，有了这些函数，用户在开发具有大量NPC角色或主角的项目时可以灵活控制人物的各种行为，方便用户开发三维游戏、虚拟社区等项目。
五、新增动态添加、删除、复制物体函数
二次开发工具包（SDK）接口函数及脚本编辑器中所用到的接口函数均增添了动态添加、删除、复制物体、动态变换物体函数。
使用这些函数开发动态变换的场景非常方便，可以轻松开发动态布置房间、动态更换商品或展品等应用。
六、新增骨骼控制函数
可以控制每块骨骼的移动、选择、缩放等变换，变换后的骨骼根据父子关系，会顺次将变换影响到它们的子骨骼。
其接口函数在二次开发包里有所体现，骨骼控制函数可以广泛应用于面部表情的调节、人体体型的调节、数据手套对虚拟手的控制等。
七、虚拟装配及关键点捕捉
可以在Web浏览器端或Exe可执行场景文件端进行模型组装与拆分，并具有中心点、最近点等关键点捕捉的功能。
八、新增若干三维几何体绘制函数
除了采用3dsMax导出模型外，本软件还提供了创建圆柱、圆锥等几何体的接口函数，有了这些函数可以模拟一些动态变换物体的功能，比如：
管道模拟、绳索模拟等。
四、CityMaker
4.1CityMaker介绍
CityMaker系列产品是北京伟景行数字城市科技有限公司研发的，拥有完全自主知识版权，且核心技术处于国际领先水平的三维地理信息系统平台软件。
CityMaker系列软件致力于全空间、逼真、完美的虚拟三维可视化的极致体验，并将二维信息融入三维场景中，将传统的二维分析运算扩展成三维分析运算，实现可视化、分析功能的二三维一体化。
CityMaker为单用户或多用户在桌面、服务器、Web上应用3DGIS功能，提供了一个完整、可伸缩的框架。
CityMaker是一整套3DGIS软件产品，这些产品构成了一个完整的3DGIS平台。
CityMaker系列产品包括CityMakerBuilder，CityMakerServer，CityMakerExplorer，CityMakerSDK。
4.2CityMakerBuilder—3DGIS数据生产与维护平台
CityMakerBuilder提供全面的三维模型编辑功能，可快速整合多源、海量的空间数据，并生成具有高效空间索引机制的空间数据集，为单机、网络应用提供优质的数据支持。
4.3CityMakerServer—3DGIS服务平台
CityMakerServer是一个专业的3DGIS服务聚合与发布平台，它基于面向服务体系构架（SOA）创建、组织和管理各种空间数据服务。
CityMakerServer通过高效的空间索引机制组织数据，通过动态负载均衡技术响应海量并发访问请求，通过高效的流媒体压缩技术和网络传输技术，将三维空间数据快速的推送到系统应用终端，从而实现为海量并发访问的网络用户提供高质量的网络数据服务。
4.4CityMakerExplorer—3DGIS应用平台
CityMakerExplorer采用最新的CityMaker渲染引擎和空间索引技术，可实现海量模型的高性能绘制、丰富的场景特效，用户可在全空间的、逼真、完美的三维空间环境中，流畅的漫游，并应用模型编辑、各种三维空间分析、矢量数据可视化、矢量数据驱动建模等功能。
CityMakerExplorer可自定义程序界面，并加载Gvitech公司提供的CityMakerExplorer扩展模块（CityMakerExtensions）；也可以通过CityMakerSDK二次开发组件库，开发自定义的拓展。
4.5CityMakerSDK—3DGIS二次开发组件库
CityMakerSDK（CityMakerSoftwareDevelopmentKits）采用标准的COM控件技术，提供了3DGIS应用所需的相机控制、三维漫游交互、空间分析、地形分析、特征要素绘制等功能接口，可满足不同用户的开发需要。
通过CityMakerSDK，开发用户可以快速开发独立的三维应用系统，或者开发CityMakerExplorer扩展模块（CityMakerExplorerExtensions），实现应用系统开发、3DGIS系统集成开发、CityMakerExplorer定制开发。
4.6CityMaker解决方案
CityMaker提供平台级的解决方案，涵盖3DGIS平台建设的整个流程，包括3DGIS数据生产与维护、3DGIS服务聚合与发布、3DGIS行业应用与公众参与应用、3DGIS系统集成与拓展等，相对应的，CityMaker提供了3DGIS数据平台产品、3DGIS服务平台产品、3DGIS应用平台产品、3DGIS开发平台产品，无论企业用户还是个人用户，都可基于CityMaker平台产品搭建单机或者网络3DGIS应用系统。
五、Virtools
5.1概述
Virtools是3D虚拟和互动技术的集成。
Virtools由以下部分构成：
创作应用程序行为引擎渲染引擎Web播放器SDK
5.2创作应用程序
VirtoolsDev是一个创作应用程序，允许你快速容易的生成丰富、对话式的3D作品。
通过Virtools的行为技术，给符合工业标准的模型、动画、图像和声音等媒体带来活力。
VirtoolsDev不能产生模型。
VirtoolsDev不是一个建模工具，然而，简单媒体如摄像机，灯光，曲线，接口元件和3D帧（在大多数3D应用中被叫做哑元和补间）能简单的通过点击图标创建。
5.3交互引擎
Virtools是一个交互引擎-即Virtools对行为进行处理。
行为是某个元件如何在环境中行动的描述。
Virtools提供了许多可再用的行为模块，图解式的介面几乎可以产生任何类型交互内容，而不用写一行程序代码。
对于习惯编程者，提供VSL语言，它通过存取SDK，作为对图形编辑器的补充。
Virtools也有许多管理器，它帮助交互引擎完成它的任务。
某些管理器（例如SoundManager）对于动作引擎是外部的，一些管理器（例如TimeManager）对于动作引擎是内部的。
5.4渲染引擎
Virtools有一渲染引擎，在VirtoolsDev的三维观察窗口中可以所见即所得的查看图像。
Virtools的渲染引擎通过SDK可以由你自己或者订制的渲染引擎来取代。
注意，存取Virtools渲染引擎的源码受制於一个附加的授权协议书。
5.5Web播放器
在成为一种伟大的技术之前,好的技术一定要能被容易地理解和接近。
Virtools提供一个能自由下载的Web播放器-而且下载量少於1MB！
Web播放器包含回放交互引擎和完全渲染引擎。
更一步的关於VirtoolsWeb播放器的资讯可在在线参考中得到。
5.6SDK
VirtoolsDev包括一个SDK，提供对行为和渲染的处理。
藉由SDK,你可以:
产生新的交互行为（动态链接库-DLL方式）修改已存在交互行为的操作写新的文件导入或导出插件，支持你选择的建模文件格式替换,修改或扩充VirtoolsDev渲染引擎（需要服从授权协议）VSL在Dev内具有和SDK的接口，因此可以在不用运行自定义动态连接库（DLLs）下，能容易快速地测试新的概念，执行自定义编码。
六、VRP
通用路由平台VRP（VersatileRoutingPlatform）是华为公司数据通信产品的通用操作系统平台，它以IP业务为核心，采用组件化的体系结构，在实现丰富功能特性的同时，提供基于应用的可裁剪能力和可扩展能力。
下表列出了本章所包含的内容。
6.1简介
本节介绍VRP的基本知识，具体包括：
zVRP概述
zVRP体系结构
zVRP功能特性列表
6.1.1VRP概述
VRP以TCP/IP协议栈为核心，在操作系统中集成路由技术、QoS技术、MPLS技术、VPN技术和安全技术等数据通信技术，并以IPTurboEngine（一种快速的查表算法）技术为路由设备提供出色的数据转发能力。
VRP为用户提供灵活丰富的应用解决方案。
同时，VRP是一个可持续发展的平台，
能够最大程度保护用户投资。
6.1.2VRP体系结构
VRP体系结构以TCP/IP模型为参考，实现数据链路层、网络层和应用层的多种协议，如图1-1所示。
七、Quest3D
Quest3D是一个容易且有效的实时3D建构工具。
比起其它的可视化的建构工具，如网页、动画、图形编辑工具来说，Quest3D能在实时编辑环境中与对象互动。
Quest3D提供您一个建构实时3D的标准方案。
Quest3D让您透过稳定、先进的工作流程，处理所有数字内容的2D/3D图形、声音、网络、数据库、互动逻辑及A.I.，完全是您梦想中的设计软件巨擘。
使用Quest3D，您可以不花任何程序的功夫，建构出属于您自己的实时3D互动世界。
在Quest3D里，所有的编辑器都是可视化、图形化的。
真正所见即所得，实时让您见到作品完成后执行的样子。
您将可更专注于美工与互动，而不用担心程序错误及Debug。
过去需要几天才能完成的项目，现在您只需要几小时。
Quest3D是一款强大的工业或游戏用实时图形渲染引擎。
这是其2.1的完整企业破解版。
以前可能也有人发过Quest3D引擎，不过可能没有我的这一份完整，而且附带完美破解包。
Quest3D由Act-3D公司开发，是其头号图形产品。
其特点是：
1、拥有一款强大的编辑器，几乎可以不用手写什么代码，就能创建出图形应用程序。
2、高超的性能。
相比同类产品，Quest3D的性能是最高的。
3、强大而漂亮的图形效果。
通过Quest3D编辑器简单编辑便能展示出来的令人惊叹的高质量的图形效果。
4、拥有真实的物理引擎，仿真物理模型。
5、人工智能，数据库操作等附加功能。
6、支持力反馈的设备。
7、强大的网络模块支撑。
8、漂亮的粒子特效系统。
等等，还有许许多多的特性，就不在此一一列出了。
Quest3D2.1基于DirectX8.1制作，算是将
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