三维虚拟安防系统解决方案

Sumwie

简    介：
    我们将3D模型、2D图片、声音、视频等多媒体元素导入该平台，即可实现诸如大楼安全防范虚拟仿真系统、虚拟法庭庭审速录环境、各类虚拟案件现场场景、3D汽车模拟驾驶系统中实景路面等3D漫游和虚拟交互。

项目详情：

三维虚拟安防系统解决方案

根据仿真系统要求，实现功能的要求需要VIRTOOLS如下几个模块：基本平台（Virtools dev）、物理模块（Physics Library）、虚拟现实开发及发布模块（VR Library/VR Publisher）、多用户开发模块（Multiuser  Library）、网络扩展开发模块（Extend & Connect Library）、渲染器模块（Shaderfarm）。它们分别承担不同的功能，最终模拟出高仿真、高交互的3D数字内容。下面详细介绍这些模块及其在三维虚拟安防系统中起到的作用。
Virtools dev
最直觉的图形化程序介面，最真实的多样化虚拟体验


该模块是虚拟现实基本开发模块，我们将3D模型、2D图片、声音、视频等多媒体元素导入该平台，即可实现诸如大楼安全防范虚拟仿真系统、虚拟法庭庭审速录环境、各类虚拟案件现场场景、3D汽车模拟驾驶系统中实景路面等3D漫游和虚拟交互。
支持各种全屏特效。包括BLOOM、HDR、全屏泛光、运动模糊、景深等。
支持各种生物特效，可模拟火焰、爆炸、水流、喷泉、烟火、霓虹灯，电视等、天空盒、雾效、太阳光晕、体积光、实时环境反射、实时镜面反射、花草树木随风摆动、群鸟飞行动画、雨雪模拟、全屏运动模糊、实时水波等。

Virtools ™ 5.0--全方位 3D for All 开发平台的革新，为个人电脑、游戏机、局域网络以及网际网络的 3D 研发和部署带来了全新的解决方案，充分展现了法国达索系统集团（ Dassault Systémes ）为全方位用户提供高性能 3D 软件的决心。

Virtools 5.0 的开放结构支持多种 3D 文件格式。3D Content Capture 外挂工具支持大多数通用的 DCC 软件格式（3ds max®、maya®、XSI®、Lightwave®、Collada®）以便于输入或输出 3D XML 档，使即时 3D 技术的应用变得更轻松整合。

通过全新的 PCS（Product-Context-Scenario）方式，Virtools 5.0 提供使用者更便捷的整合设计、分享和体验高互动的 3D 内容。PCS 方式下采用非常直觉化的方式呈现 3D 内容，因而能使所有参与研发的专业或非专业人士都能体验到产品和环境，提供了便捷的整合沟通与分享三维体验的开发平台。有了 PCS，Virtools 5.0 Life Platform 就可以很轻松地开发例如驾驶、购物、产品测试维护和行销市调等虚拟体验内容。

除此之外，Virtools 5.0 还延伸了 3D 内容的体验范围，包括：Microsoft™ Windows® 和 Apple™ MacOS® 系统的电脑、Microsoft™ Xbox® 游戏机和 Sony™ psP® 游戏控制器、 3D Office 和 3D XE Players 支持局域网络播放、3D Life Player 支持网际网络分享，还可以利用 VR Library 将作品整合至沉浸式的 VR 系统中。这样广泛的应用范围增加了内容呈现的多样性，并且为不同需求的使用者提供了一种整合开发与分享体验 3D 内容的强大解决方案。

轻松即可完成的尖端技术
Virtools 独特而成熟的开发系统，将 3D 物件视为单独的元件，并可以使与 3D 物件相关联的资料同样地分离出来作为单独的元件，进行制作任务的分配和重复使用。在这种灵活结构之下，可以让开发者为物件添加模组化的行为并且轻松而高效率的管理。

开发者只需要在一个直觉式图形开发介面中拖曳行为模组，即可产生丰富的、具有高质量图像和互动性的应用程序。对高阶的程序开发人员而言，Virtools 5.0 提供 SDK 和程序语言 VSL（Virtools Scripting Language），通过相应的 API 介面，可以创建自行定义的互动行为模组和应用程序。

在 Virtools 中通过外挂模组套件，即可扩充丰富的互动应用，例如复杂的 Physics 物理学模组、AI 人工智能、Multi-users 多用户制作和编辑环境…等，另外还包括使用者自行撰写的行为程序应用，让创意需求无限扩充。Virtools 5.0 强大的绘图引擎，可以让开发者制作更多令人震撼的视觉特效，使用更多高阶的面画渲染技术（Shaders、 HLSL 和 CgFX、DX 9.c 以及 OpenGL 2.0）。

缩短制作周期、降低研发成本，获取更高的投资报酬
由于物件独立于资料和脚本，开发者可以借由 Virtools 5.0 更经济地同时开发多种应用模组，进而缩短产品上市的时间。有了 Virtools 超过 700 余种可重复使用的行为模组文件，更可以有效缩短研发时程。Virtools 多重的工作方式 (人机交互介面 , VSL, SDK) ， 使非专业的开发者和高阶程序设计人员都可以组合复杂的行为模组来创造丰富的互动程序应用。即使应用程序越来越复杂，脚本也依然易于管理。过去需要一年多开发时间的应用程序，现在仅仅需要几个月即可完成。

采用 Virtools 5.0 为开发轴心，可以组织一个具有美术与程序人员最佳平衡的开发团队。由于其强大的软件功能，大大优化了互动 3D 应用的开发，根据经验，Virtools 客户都明显地降低了开发的成本。Virtools 独特的开发过程，可以让制作团队协同工作。可重复使用的 Virtools 行为模组，使研发工作能便于管理，更能确保开发团队在专案制作流程中的优化，亦使专案制作更加科学与便捷。

产品特色
• 基于独立物件、资料和行为的编程系统，通过组合物件和行为模组创建应用程序
• 直觉式图形开发介面、即时视觉化窗口、图形化编程
• 支持可程序 Vertex 顶点和 Pixel 像素的 Shaders 着色技术
• 用高度直觉的 PCS 方式创造具有高互动性的逼真体验
• 利用 Virtools Scripting Language（Virtools 脚本语言）或 Virtools C++ SDK 进行多层级编程，轻松使用定制功能、定制设备、定制 2D 和 3D 档格式以及第三方技术
Virtools 5.0 包含五个关键元件：以视觉化的编辑方式和流程图的思维方式进行开发应用的 Graphical User Interface（图形化使用者介面），用于执行互动式应用的 Behavior Engine （行为引擎），用于即时绘图的 Render Engine（绘图引擎），无需 C++ 编程即可创建低阶功能的 Virtools Scripting Language（Virtools 脚本语言），以及用于创造自定义行为模组与应用的 SDK。
Physics Library

Virtools Physics Library整合了 Havok 公司顶尖的物理属性引擎，使得 Virtools 的使用者在制作 3D 互动场景的过程中更形便利。Virtools Physics Library 包含了 29 个新的行为模组 ( Building locks，简称BB)，提供使用者多种物理属性的运用，诸如重力、质量、摩擦力、弹力、物体间的物理限制、浮力、力场与车辆的动态物理属性等功能。这些功能大大缩短使用者制作的时程，减少美术设计师繁复冗长的物体动态制作过程与程序设计师撰写演算法的实作。
Virtools Physics Library 提供开发者高阶行为模组来处理复杂的物理模拟模型。使用 Virtools Physics Library，开发者可轻易表现联机互动的全新境界，场景中的物件将不用通过下载全部的行为模组即可以栩栩如生的表现，所有类型刚体的摩擦力与重力作用也都可以自动立即查看。
在互动应用上加入物理属性的步骤，就如同在物体中加入其它行为模组般容易，只需要简单的拖-拉-放，没有程序语言基础的设计师也能轻易使用。这项最先进的元件，可顺利的被整合于 Virtools 结构中，提供开发者一个单一的使用者介面来整合多样化的技术。
VR Library / VR Publisher


» 『沈浸式虚拟实境』的完整解决方案

VR Library 是一个附属于 Virtools 5.0 的外挂模组，目的在协助使用工业标准的虚拟实境周边配备以及丛集式 PC 为基础配备的企业，开发完全沈浸式的、逼真的虚拟实境体验。在本案中，可以将VIRTOOLS开发的3D交互内容与3通道环幕立体投影系统结合。VR Publisher 用于播放由 VR Library 研发的应用程序，包含远端控制与登入的功能，为了管理方便、也为管理人员与终端用户提供完整的配置管理工具。
“ 由我们的 CAVE 开发经验证实，Virtools 技术是开创虚拟实境应用的最佳整合开发平台。电脑程序可以在一个非常高阶而且开放式的环境中完成，消除了 CAVE 开发固有的复杂性障碍、解决了技术整合问题。运用创新的 Virtools 科技，我们可以专心致力于开发丰富多样的应用内容。＂DAVID Routier，DSIN CAD & Visualization 经理，PSA Peugeot Citroën。

完整的沉浸式场景
建立在开放式的 VRPN 标准上 ( 更多的信息请参阅 http://www.vrpn.org ) ，VR Publisher 提供了简单、易用的解决方案，有效支持管理多款工业标准的 VR 硬件配备。VRPN 服务器安装在 PC 上以作为设备输入的管理程序，硬件的状态信息都定义在一个设置档中，包含了必要的轴向修正与空间位置追踪器 / 讯号接收器的偏移量控制。再通过 Virtools 5.0 使用者熟悉的行为模组接收资料，并应用至 Virtools 场景中。利用头部追踪器，可以设置以使用者为中心的透视效果，且无论是利用主动式或是被动式设备（快门闪烁式立体眼镜、快门闪烁式立体屏幕、偏光滤镜或者偏光眼镜）都可以通过立体视效技术获得完全沉浸式的体验。

在丛集式PC上的分散式计算功能
VR Library/Publisher 可以在丛集式 PC 使用分散式计算，在高画质的展示下也可以大幅降低虚拟实境的开发成本。场景的同步经由读取主场景所设置的参数控制，并将参数传送至其他的次场景。这些参数皆可由使用者自行设置，或从行为模组编辑器也可以很容易的存取参数。

丛集式 PC 的分散式运算可以计算不同角度的视点，运用在高质量的被动式立体影像或是多屏幕场景的着色计算。若是 具备两张显示卡的、或是单张显示卡上具有两个输出讯号的 PC，可以一次计算两个视点的画面。

VR Library/Publisher 也可以利用像 Orad DVG 这类的可扩充丛集式平台，为每个屏幕添加更多数量的着色机器，以提高场景可着色的面数或像素，甚至是更高质量的反锯齿效果。

为管理人员与终端用户提供完整的资料部署方案
VR Publisher 为系统管理员提供完善的配置设置工具，便捷的完成软硬件跨平台整合，无论是在定义实际显示装置、硬件设备或丛集参数，例如屏幕尺寸、立体设备类型和电脑主机名称。这些属性只需定义调教一次，即可确保用户端 使用的硬件配备能与 VR 环境相吻合。这种硬件配置设置方法，确保了在使用同一种设置、不同的显示环境情况下，都可以正常使用 。

为开发者提供完整的可扩充性能
尽管“ VR Library Complete ＂为丛集式 PC 提供完整的开发管理功能，但通过 VR Library Stand-alone 版本，就已经为独立工作站在开发 VR 体验时，提供了所有必需的处理效能，有效降低研发建构成本。

根据开发需求的硬件等级不同（见简表），VR Publisher 也提供 2 种等级的价格。如果要部署在丛集式 PC 中，价格就依据丛集的 PC 数量而定，开发者可以针对 VR 软件和 VR 硬件作预算控制。

产品特色
• 通过个人电脑即可组成沈浸式虚拟实境，增加应用的灵活度，大幅降低研发成本
• 即可使用的众多 VR 周边硬件驱动程序
• 通过先进的同步显示技术获得更逼真的体验
• 运用模拟方式降低开发成本，加速内容开发流程
• 采用 Virtools 5.0 直觉式图形化使用者接口，提升研发效益
• 支持 multi- GPU / multi- CPU 的 PC 结构
• 运用样版和内建 VR 行为模组资料库，大幅缩减开发时程
• 即时的 VR 浏览展示功能，完美展现 VR 软硬件的整合能力
开发技术
• 专为丛集式 PC 而设计
• 支持多种标准的虚拟实境硬件配备
• 通过 FrameLock & Genlock 功能，呈现多屏幕同步显示技术
• 当缺少某种硬件周边设备时，可以使用模拟方式进行测试
• 支持主动或被动立体显示设备
• 使用分开的外部设置档，硬件可携性高
支持的显示系统(概述如下)
• 虚拟实境立体空间 ( 例如：SAS Cube®, Cave®, VR Cube®, I-Space®)
• 全景空间 ( 例如：Reality Center®)
• 沉浸式平台 ( 例如：Baron®, ImmersaDesk®, Work-bench®)
• 高解析度的显示墙 ( 例如：CAD wall)
• 桌上型多屏幕环境
• 任一款头戴式显示器或 3D 立体眼镜
• 任何形状的屏幕，不管是固定式或是可拆装式   支持的输入装置(概述如下)
• Polhemus Fastrak
• Ascension Technology Flock of Birds
• InterSense IS600, IS900, Inertiacube, Intertrax
• ARTtracking optical trackers 和 flysticks
• Murray Consulting Inc Wanda
• Logicad/Magellan SpaceBall 和 SpaceMouse
• 与 Window 相容的所有游戏控制器
支持的图形处理器
• 所有相容于 DirectX/OpenGL 的 3D 图形加速卡
• 支持 Genlock 的显示卡，用于多屏幕主动式立体显示效果，如 Wildcat® 7210 或 NVIDIA® Duadro fx 3000, 4500 或 5500 再搭配一张选购的 G-Sync 卡 ( 可用于 4500 或 5500 型号 )
• 高性能的可扩充式丛集硬件设备（例如 Orad DVG ）   系统需求
• 适用 VR Library 的 Virtools 4
• 相容 DirectX/OpenGL 的 3D 图形加速卡
• Windows 2000/XP/7 ， 32 位或 64 位系统


Multiuser  Library
部署高互动性的 3D 多人连线数位内容
Multiuser Server 利用高效率的网络连线引擎协助使用者开发网际网络或区域网络的 3D 多人连线数位内容。无须花费高昂的时间成本与成败风险去研究开发艰深的网络协定与复杂的 3D 原件串流技术，只需将 Virtools 5.0 所开发的文件与 Multiuser Server 整合在一起，即可轻松的完成与资料库整合、多人连线及资料串流等功能。有了该模块，就可以实现多人在线网络互动，在互联网
上实现多人同时在线，并且提供多种交流方式如文字、图形、表情和动作。
Extend & Connect Library
互联网沟通的多样化应用方案
3DVIA Extend & Connect网络扩展应用解决方案,主要用于处理更多样的互联网应用,比如提供开发者定制的插件,上传下载多媒体数据和脚本,提供数据加密功能,通过ODBC与各种数据库进行数据通信服务.
3DVIA Extend & Connect网络扩展应用解决方案包含三大组件:
 Download Component Module 自定义插件下载组件
 Download & Upload Module 媒体数据上传下载组件
 Database Module 数据库组件
Shaderfarm
着色器素材库
Shaderfarm公司拥有3D图形学领域中最为优秀的程序设计及开发制作团队，旨在为虚拟现实设计、产品营销及游戏开发等领域提供最好的实时着色工具、Shaderfarm Library具有功能强大的实时着色器和高质量的纹理贴图库，是功能强大且操作简单的实时着色工具。对于高质量的制作要求来说，Shaderfarm Library不仅能提升制作的真实感，而且操作方法简单，仅需鼠标拖拽即可创作出独特的着色效果。而且Shaderfarm Library提供多种“预设”材质，包括工业设计、建筑、材料生产等领域所需，便于用户使用，独特的默认材质可满足客户的不同着色需求。

该模块可以让用户仅通过简单而直观的操作实现各种复杂的实时材质模拟，如：塑料、木头、金属、玻璃、陶瓷、锡箔纸等。可实现普通、透明、镂空、高光、反射、凹凸材质特效。可用材质库管理材质的保存和读取。具有材质球预览功能，材质的调整所见即所得。可方便的调整材质的各项属性，如颜色、高光、UV、贴图、混合模式等。支持多层贴图。
产品优势：
◆ 150种以上预设着色器
◆ 250种以上纹理贴图
◆ 高效省时的着色效果
◆ 操作简便
◆ 强大的界面控制功能：Shaderfarm Library的每个着色器均针对VIRTOOLS平台提供了相对应的操作界面，使用户通过简单操控就能创作出独特的着色效果。无需编写着色器代码即可对着色器进行调整。