基于PC-cluster的并行绘制及其分布式输入虚拟现实环境

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虚拟现实技术是计算机技术高度发展的综合技术,它朝着沉浸,交互,想象的特征方向发展。多台PC机的集群机器驱动的基于大屏幕投影的虚拟现实环境在国内出现,并在视景仿真,教学,娱乐等方面广泛使用。使用目前常用的场景图API开发的软件平台,虽然有着比较丰富的功能高效的性能,但在节点之间同步,设备交互通信等诸多方面仍然存在着不足。20世纪90年代出现的CAVE自动化虚拟现实环境是基于共享内存的高端工作站驱动的沉浸式虚拟现实环境。共享内存的模式会造成价格昂贵,不方便扩展等问题,而通过分析CAVE的软件设计,将它做面向集群环境的扩展是有可能的。另一方面,以传统流水线中分布元素的阶段的方法划分出了sort-first,sort-middle,sort-last三种模式,并在这一理论的指导下产生了许多实例系统,同时,还出现了sort-first分布图元定义和sort-last合并象素混合的新模式。WireGL系统将这一模式中sort-first的对象改为OpenGL指令流中的指令并着眼于节点间的指令流级的同步问题。为了挖掘新的集群环境下的软件体系,又出现了对流水线中场景管理和场景绘制的划分:场景管理阶段包括设备输入并同步,系统对输入数据响应,定义场景;场景绘制是在定义的场景之上流水线的后续工作。从而有了在不受场景管理阶段变化影响,在场景绘制的阶段,指令与操作系统通信时同步的新体系。而通过对流水线划分阶段标准的讨论以及说明新的划分方法出现,文本最终分别以保留模式和立即模式为例论述了分布式输入虚拟现实环境与并行绘制机制结合的可能。做为CAVE系统的后续开源项目VR Juggler的集群环境扩展,ClusterJuggler主要着眼于场景管理阶段,即从设备输入到场景定义时的节点间同步问题。OpenSceneGraph是集群环境下分布场景定义的软件体系。它们的结合从理论上是可行而有效的方案。在实验过程中,首先说明了VR Juggler软件包的各个组件的名称功能,然后说明了在Windows操作系统的集群环境下VR Juggler软件的编译,安装和设置问题,接着说明了VR Juggler提供的API的二次开发方法和场景漫游实例的应用程序开发过程,并给出了相应的XML文件配置方法,最后给出了实验的效果。总结全文的基础上,给出了工作不足之处,并且对未来的工作做了简要的展望。
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