分散式虛擬現實系統

①共享的虛擬工作空間；

②偽實體的行為真實感；

③支持實時交互，共享時鐘；

④多個用戶以多種方式相互通信；

⑤資源信息共享以及允許用戶自然操作環境中對象。

DVR系統有4個基本組成部件：圖形顯示器、通信和控制設備、處理系統和數據網路。DVR系統是分散式系統和VR系統的有機結合，其需求可從以下兩個方法來闡述：VR本身需求和分散式系統的需求。

分散式虛擬現實的研究開發工作可追溯到80年代初。如1983年美國國防部（DOD）制定了SIMENT的研究計劃；1985年SGI公司開發成功了網路VR遊戲DogFlight。到了90年代，一些著名大學和研究所的研究人員也開展了對分散式虛擬現實系統的研究工作，並陸續推出了多個實驗性DVR系統或開發環境，典型的例子有美國NPS開發的NPSNET（1990）、美國斯坦福大學的PARADISE/Inverse系統（1992）、瑞典計算機科學研究所的DIVE（1993）、新加坡國立大學的BrickNet（1994）、加拿大Albert大學的MR工具庫（1993）及英國Nottingham大學的AVIARY（1994）。

分散式虛擬現實系統是基於網路的虛擬環境，在這個環境中，位於不同物理環境位置的多個用戶或多個虛擬環境通過網路相聯結。根據分散式系統環境下所運行的共享應用系統的個數，可把DVR系統分為集中式結構和複製式結構。集中式結構是只在中心伺服器上運行一份共享應用系統。該系統可以是會議代理或對話管理進程。中心伺服器的作用是對多個參加者的輸入/輸出操縱進行管理，允許多個參加者信息共享。它的特點是結構簡單，容易實現，但對網路通信帶寬有較高的要求，並且高度依賴於中心伺服器。

複製式結構是在每個參加者所在的機器上複製中心伺服器，這樣每個參加者進程都有一份共享應用系統。伺服器接收來自於其它工作站的輸入信息，並把信息傳送到運行在本地機上的應用系統中，由應用系統進行所需的計算併產生必要的輸出。它的優點是所需網路帶寬較小。另外，由於每個參加者只與應用系統的局部備份進行交互，所以，互動式響應效果好。但它比集中式結構複雜，在維護共享應用系統中的多個備份的信息或狀態一致性方面比較困難。

DVR的網路通信

我們在設計和實現DVR系統時，必須考慮以下網路通信因素：

帶寬：網路帶寬是虛擬世界大小和複雜度的一個決定因素。當參加者增加時，帶寬需求也隨著增加。這個問題在區域網中並不突出，但在廣義網上，帶寬通常限制為1.5Mbps，而通過Internet訪問的潛在用戶數目卻比較大。

分佈機制：它直接影響系統的可擴充性。常用的消息發布方法為廣播、多播和單播。其中，多播機制允許任意大小的組在網上進行通信，它能為遠程會議系統和分散式模擬類的應用系統提供1－多和多－多的消息發布服務。

延遲：影響虛擬環境交互和動態特性的因素是延遲。如果要使分散式環境模擬真實世界，則必須實時操作，從而增加真實感。對於DVR系統中的網路延遲可以通過使用專用聯結、對路由器和交換技術進行改進、快速交換介面和計算機等來縮減。

可靠性：在增加通信帶寬和減少通信延遲這兩方面進行折衷時，則要考慮通信的可靠性問題。可靠性由具體的應用需求來決定。有些協議有較高的可靠性，但傳輸速度慢，反之亦然。

多協議模型

由於在DVR系統中需要交換的信息種類很多，單一的通信協議已不能滿足要求，這時就需要開發多種協議，以保證在DVR系統中進行有效的信息交換。協議可以包括：聯結管理協議、導航控制協議、幾何協議、動畫協議、模擬協議、交互協議和場景管理協議等。在使用過程中，可以根據不同的用戶程序類型，組合使用以上多種協議。

分散式虛擬現實系統在遠程教育、科學計算可視化、工程技術、建築、電子商務、互動式娛樂、藝術等領域都有著極其廣泛的應用前景。利用它可以創建多媒體通信、設計協作系統、實境式電子商務、網路遊戲、虛擬社區全新的應用系統。典型的應用領域有：

教育應用

把分散式虛擬現實系統用於建造人體模型、電腦太空旅遊、化合物分子結構顯示等領域，由於數據更加逼真，大大提高了人們的想象力、激發了受教育者的學習興趣，學習效果十分顯著。同時，隨著計算機技術、心理學、教育學等多種學科的相互結合、促進和發展，系統因此能夠提供更加協調的人機對話方式。

當前的工程很大程度上要依賴於圖形工具，以便直觀地顯示各種產品，目前，CAD/CAM已經成為機械、建築等領域必不可少的軟體工具。分散式虛擬現實系統的應用將使工程人員能通過全球網或區域網按協作方式進行三維模型的設計、交流和發布，從而進一步提高生產效率並削減成本。

商業應用

對於那些期望與顧客建立直接聯繫的公司，尤其是那些在他們的主頁上向客戶發送電子廣告的公司，Internet具有特別的吸引力。分散式虛擬系統的應用有可能大幅度改善顧客購買商品的經歷。例如，顧客可以訪問虛擬世界中的商店，在那裡挑選商品，然後通過Internet辦理付款手續，商店則及時把商品送到顧客手中。

娛樂應用

娛樂領域是分散式虛擬現實系統的一個重要應用領域。它能夠提供更為逼真的虛擬環境，從而使人們能夠享受其中的樂趣，帶來更好的娛樂感覺。

虛擬演播室中的應用

視覺和聽覺效果以及人類的思維都可以靠虛擬現實技術來實現。它升華了人類的邏輯思維。虛擬演播室則是虛擬現實技術與人類思維相結合在電視節目製作中的具體體現。虛擬演播系統的主要優點是它能夠更有效地表達新聞信息，增強信息的感染力和交互性。傳統的演播室對節目製作的限制較多。虛擬演播系統製作的布景是合乎比例的立體設計，當攝像機移動時，虛擬的布景與前景畫面都會出現相應的變化，從而增加了節目的真實感。用虛擬場景在很多方面成本效益顯著。如它具有及時更換場景的能力，在演播室布景製作中節約經費。不必移動和保留景物，因此可減輕對僱員的需求壓力。對於單集片，虛擬製作不會顯出很大的經濟效益，但在使用背景和攝像機位置不變的系列節目中它可以節約大量的資金。另外，虛擬演播室具有製作優勢。當考慮節目格局時，製作人員的選擇餘地大，他們不必過於受場景限制。對於同一節目可以不用同一演播室，因為背景可以存入磁碟。它可以充分發揮創作人員的藝術創造力與想象力，利用現有的多種三維動畫軟體，創作出高質量的背景。

道路橋樑中的應用

虛擬現實技術在道路橋樑方面的應用虛擬現實技術在高速公路和橋樑建設方面有著非常廣闊的應用前景，可由後台置入穩定的資料庫信息，便於受眾對各項技術指標進行實時的查詢，周邊再輔以多種媒體信息，如工程背景介紹，標段概況，技術數據，截面等，電子地圖，聲音、圖像、動畫，並與核心的虛擬技術產生交互，從而實現演示場景中的導航、定位與背景信息介紹等諸多實用、便捷的功能。