虚拟现实技术-第四章-绘制建模及开发工具.pdfVIP

绘制、建模及 软件工具 光电信息技术与颜色工程研究所 刘越 (liuyue@bit.edu.cn) • 图形、触觉绘制流水线 • 几何、运动、物理、行为建模 • 模型管理 • VR工具包 • 小结 • 图形、触觉绘制流水线 • 几何、运动、物理、行为建模 • 模型管理 • VR工具包 • 小结 VR 引擎 • 定义：是VR系统的关键部分，从输入设备中 读取数据、访问与任务相关的数据库、执行 任务要求的实时计算、实时更新虚拟世界的 状态、把结果反馈给输出显示设备 • VR世界是实时创建和实时删除的，平滑显示 需24-30fps(33ms) • 与其他任务(与I/O通信和存储)并行处理的计 算负载非常大 VR 引擎 • VR系统的延迟是传感器延迟、传送延迟和计 算显示新的世界状态的时间之和。 • 延迟大于100ms时仿真质量下降，产生仿真病 • 低延时以及快速图形、触觉、听觉刷新率要求 VR具有强健的计算机体系结构 • VR系统结构的设计通常围绕绘制流水线进行 图形绘制流水线 •根据给定的虚拟摄像机、三维物体、光源、 光照模型、纹理等绘制一幅二维图像。 应用程序阶段 几何处理阶段 光栅化阶段 FI FI FO FO 输 缓 缓 出 CPU 冲 GE 冲 RU 缓 区 区 冲 区 图形绘制流水线 – 图形绘制流水线的各阶段使用并行体系结构 – 应用程序阶段：多个CPU并行处理 – 几何阶段：采用一组几何处理引擎GE分别处理 场景的一部分 – 光栅化阶段：采用双缓冲减少由于显示硬件刷 新引起的闪烁 FI FI FO FO 输 缓 缓 出 CPU 冲 GE 冲 RU 缓 区 区 冲 区 图形流水线瓶颈 • 当流水线每一阶段的输出与下一阶段的输入 速度不匹配时，会造成系统瓶颈 • 理想情况，刷新频率与场景复杂度成反比 • 场景复杂度较低时瓶颈出现在应用程序阶段 • 减少场景中光源的数目并增加图像帧的刷新 率，瓶颈出现在几何处理阶段 • 降低显示窗口的尺寸或分辨率增加流水线的 输出，瓶颈出现在光栅化阶段 图形流水线优化 – 采用高速CPU – 增加CPU数量