1.5.4 分布式虚拟现实系统

目前，计算机、通信技术的同步发展和相互促进成为全世界信息技术与产业飞速发展的主要特征。特别是网络技术的迅速崛起，使得信息应用系统在深度和广度上发生了本质性的变化，分布式虚拟现实（Distributed VR）系统是一个较为典型的实例。分布式虚拟现实系统是VR技术和网络技术发展和结合的产物，是一个在网络的虚拟世界中，位于不同地理位置的多个用户或多个虚拟世界通过网络相连接共享信息的系统，分布式虚拟现实系统的目标是在沉浸式虚拟现实系统的基础上，将分布在不同的地理位置上的多个用户或多个虚拟世界通过网络连接在一起，使每个用户同时参与到一个虚拟空间，计算机通过网络与其他用户进行交互，共同体验虚拟经历，以达到协同工作的目的，它将虚拟现实的应用提升到一个更高的境界。

虚拟现实系统运行在分布式系统下有两方面的原因：一方面是充分利用分布式计算机系统提供的强大计算功能；另一方面是有些应用本身具有分布特性，如多人通过网络进行游戏和虚拟战争模拟等。

分布式虚拟现实系统有以下特点。

（1）各用户具有共享的虚拟工作空间。

（2）伪实体的行为真实感。

（3）支持实时交互，共享时钟。

（4）多个用户可以各自不同的方式相互通信。

（5）资源信息共享以及允许用户自然操作虚拟世界中的对象。

根据分布式虚拟现实系统所运行的共享应用系统的个数，可以把分布式虚拟现实系统分为集中式结构和复制式结构两种。

集中式结构是指在中心服务器上运行一份共享应用系统，该系统可以是会议代理或对话管理进程，中心服务器是多个参加者的输入/输出操作进行管理，允许多个参加者信息共享。集中式结构的优点是结构简单，同时，由于同步操作只在中心服务器上完成，因而比较容易实现。缺点：由于输入和输出都要对其他所有的工作站广播，因此，对网络通信带宽有较高的要求，而且所有的活动都要通过中心服务器来协调，当参加者人数较多时，中心服务器往往会成为整个系统的瓶颈。另外，由于整个系统对网络延迟十分敏感，并且高度依赖于中心服务器，所以，这种结构的系统固性不如复制式结构。

复制式结构是指在每个参加者所在的机器上复制中心服务器，这样每个参加者进程都有一份共享应用系统。服务器接收来自于其他工作站的输入信息，并把信息传送到运行在本地机上的应用系统中，由应用系统进行所需的计算并产生必要的输出。复制式结构的优点是所需网络带宽较小。由于每个参加者只与应用系统的局部备份进行交互，所以，交互式响应效果好，而且在局部主机上生成输出，简化了异种机环境下的操作，复制应用系统依然是单线程，必要时把自己的状态多点广播到其他用户。该结构的缺点是：它比集中式结构复杂，在维护共享应用系统中的多个备份的信息或状态一致性方面比较困难，需要有控制机制来保证每个用户得到相同的输入事件序列，以实现共享应用系统所有备份必须同步，并且用户接收到的输出具有一致性。

目前，最典型的应用是SIMNET系统，SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器运行在同一个虚拟世界，参与同一场作战演习，如图1-7所示。