理工論文一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

1、一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) 一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)是小柯論文網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)搜集，并由本站工作人員整理后發(fā)布的，一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)是篇質(zhì)量較高的學(xué)術(shù)論文，供本站訪問者學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)交流參考之用，不可用于其他商業(yè)目的，一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)的論文版權(quán)歸原作者所有，因網(wǎng)絡(luò)整理，有些文章作者不詳，敬請(qǐng)諒解，如需轉(zhuǎn)摘，請(qǐng)注明出處小柯論文網(wǎng)，如果此論文無法滿足您的論文要求，您可以申請(qǐng)本站幫您代寫論文，以下是正文。摘要：本文重點(diǎn)討論了平板幕和環(huán)形幕兩種多通道系統(tǒng)的拼接技術(shù)，給出了實(shí)現(xiàn)方法。選用tcp協(xié)議建立了分布式通信環(huán)境，在master端和slave端的通信過程中通

2、過添加最大相關(guān)等待時(shí)間機(jī)制對(duì)多通道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了大屏幕的多通道立體顯示系統(tǒng)，給出了一個(gè)被動(dòng)式多通道立體顯示系統(tǒng)的硬件解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、一致性以及顯示效果上都有良好的表現(xiàn)。 關(guān)鍵字：多通道；同步；顯示技術(shù) 視景系統(tǒng)是駕駛模擬器最重要的組成部分之一，視景系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞是評(píng)判一個(gè)駕駛模擬器系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。為了獲得更逼真，更加身臨其境的視覺效果，我們將立體顯示技術(shù)與多通道技術(shù)緊密的結(jié)合在一起，應(yīng)用于駕駛模擬器的視景顯示系統(tǒng)中。立體顯示給了駕駛者真實(shí)的深度感，多通道大屏幕投影則從環(huán)境的真實(shí)大小尺寸上給了駕駛者更真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)感受。 1 多通道投影的組成與拼接 多通道三維投

3、影顯示系統(tǒng)是一種具有高度沉浸感的視景仿真顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)以多通道視景同步技術(shù)、數(shù)字圖像邊緣融合、多通道亮度和色彩平衡技術(shù)為支撐，將三維圖形計(jì)算機(jī)生成的三維數(shù)字圖像實(shí)時(shí)地輸出并顯示在一個(gè)超大幅面的投影幕墻上，使觀看者和參與者獲得一種身臨其境的虛擬仿真視覺感受。一個(gè)典型的多通道投影系統(tǒng)主要由圖形渲染子系統(tǒng)、融合矯正子系統(tǒng)、投影顯示子系統(tǒng)、分布式網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)等四個(gè)部分組成。 osg中，我們研究的多通道拼接主要分為平板幕拼接和環(huán)形幕拼接二大類型。對(duì)于平板幕，其對(duì)應(yīng)的投影視錐類型為非對(duì)稱視錐。對(duì)于環(huán)形幕，其對(duì)應(yīng)的投影視錐類型為對(duì)稱視錐。osg中的producer:camera類封裝了opengl的視點(diǎn)

4、變換、投影變換等功能，通過對(duì)該類進(jìn)行矩陣設(shè)置，我們可以得到想要的投影變換。根據(jù)兩種投影幕拼接的數(shù)學(xué)模型，在osg實(shí)現(xiàn)多通道拼接的核心代碼如下： /ar為投影面寬高比 double ar = m_pcamera->getlensaspectratio(); /通過視錐水平張角m_disfovx（由用戶給定）得到垂直張角 double vfov = radianstodegrees( 2.0 * atan( tan(osg:degreestoradians(m_disfovx*0.5)/ar ) ); /設(shè)置視錐 m_pcamera ->setlensperspective(m_dis

5、fovx,vfov,1.0,1e6); if (m_bsymmetric) /對(duì)稱視錐（對(duì)應(yīng)環(huán)形幕） double hfov = m_pcamera ->getlenshorizontalfov(); double vfov = m_pcamera ->getlensverticalfov(); /設(shè)置偏移矩陣，m_overlapx、m_overlapy為融合區(qū)大小 matrix mat = matrix:rotate( osg:indegrees(m_offsetx*(1-m_overlapx)*hfov),y_axis) ; mat *=matrix:rotate( osg:i

6、ndegrees(-m_offsety*(1-m_overlapy)*vfov),x_axis); /偏移視錐 m_pcamera ->setoffset(mat.ptr(),0.0,0.0); else /非對(duì)稱視錐（對(duì)應(yīng)平板幕） /設(shè)置偏移量 float xshear = -2.0*m_offsetx*(1-m_overlapx); float yshear = -2.0*m_offsety*(1-m_overlapy); /偏移視錐 m_pcamera ->setoffset(osg:matrix:identity().ptr(),xshear,yshear); 代碼中，m_

7、offsetx 、m_offsety分別為沿x、y軸偏移量，其值由通道所在的位置計(jì)算得出。對(duì)于水平的三通道來說，不管是平板幕還是環(huán)形幕，視錐在y軸方向的偏移量均為0，而對(duì)于一個(gè)3×3的九通道來說，其中的某些通道不僅存在x軸方向的偏移，還存在y軸方向的偏移。 多通道的同步技術(shù) 視景同步技術(shù)是多通道投影系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，關(guān)系到不同通道的同步顯示與多通道顯示的畫面質(zhì)量。多通道的同步是本系統(tǒng)分布式通信模塊的工作之一，也屬于分布式系統(tǒng)仿真同步范疇1。實(shí)時(shí)性和一致性是衡量dvr系統(tǒng)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，而因?yàn)閐vr系統(tǒng)異構(gòu)性的特點(diǎn)，二者在一定意義上存在著對(duì)立和矛盾，在二者之間尋求一個(gè)合適的折衷點(diǎn)亦

8、是dvr系統(tǒng)目前研究的熱點(diǎn)問題之一。一般dvr系統(tǒng)常用的同步方法有：樂觀（optimistic）算法2和保守（conservative）算法3兩種。 .1 通信協(xié)議選擇 對(duì)于本駕駛模擬器系統(tǒng)，有兩種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議可供選擇：udp（user datagram protocol）協(xié)議和tcp（transmission control protocol）協(xié)議。udp協(xié)議一般使用數(shù)據(jù)報(bào)式socket，是一種是面向無連接的、不可靠的、無序的、無流量控制的傳輸層協(xié)議。tcp協(xié)議一般使用流式socket，是一種面向連接的、可靠的、有序的、擁有流量控制的傳輸層協(xié)議。udp協(xié)議的優(yōu)勢(shì)在于速度快，占用系統(tǒng)資源少，能

9、滿足dvr系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求；其缺點(diǎn)在于不可靠性，有可能產(chǎn)生丟包現(xiàn)象，造成顯示畫面的不連續(xù)性。tcp協(xié)議優(yōu)勢(shì)在于可靠，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，能滿足dvr系統(tǒng)一致性即同步的要求；其缺點(diǎn)在于以增加通信負(fù)載為代價(jià)換取可靠性，降低了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 對(duì)于本駕駛模擬器的多通道顯示系統(tǒng)，筆者選用tcp協(xié)議，在保證各通道一致性的基礎(chǔ)上通過使用最大相關(guān)等待時(shí)間機(jī)制來控制每?jī)蓭瑘D像顯示的間隔時(shí)間，較大程度上提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 .2 多通道同步流程設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的同步過程由控制主機(jī)和顯示從機(jī)之間的通信來完成，本駕駛模擬器系統(tǒng)將控制主機(jī)也作為顯示通道之一，稱為master通道，其它顯示從機(jī)均為slave通道。圖描述了系

10、統(tǒng)的同步過程。 系統(tǒng)顯示場(chǎng)景經(jīng)歷三個(gè)階段：讀取數(shù)據(jù)、渲染場(chǎng)景、顯示場(chǎng)景4。一般情況下，計(jì)算機(jī)在渲染場(chǎng)景所花的時(shí)間要比另兩個(gè)階段所花的時(shí)間加起來還多很多，因此，要達(dá)到多個(gè)通道的同步顯示，重點(diǎn)在對(duì)渲染時(shí)間的控制把握上。為此，設(shè)計(jì)了下面的流程算法。 通過對(duì)master端通道等待時(shí)間t的控制，避免了因?yàn)樯贁?shù)通道某一幀渲染時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致整個(gè)多通道系統(tǒng)顯示頻率降低的情況出現(xiàn)；而通過超時(shí)標(biāo)記flag的設(shè)置又避免了slave端通道連續(xù)兩幀無法完成渲染的可能性。這樣，在提高了整個(gè)多通道系統(tǒng)顯示幀速的前提下，雖然可能出現(xiàn)某一幀不連續(xù)的現(xiàn)象，但這種情況，人眼視覺幾乎感覺不到，因此，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的一致性。 .3

11、 多通道通用數(shù)據(jù)包設(shè)計(jì) 多通道通信所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括：視點(diǎn)信息、幀數(shù)信息、命令信息（開啟特效，切換天空背景等）等等，為了方便傳輸處理這些信息，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)通用數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，在滿足通用性的前提下，盡量減少了傳輸數(shù)據(jù)的大小。 typedef struct producer:matrix m_matrix;/相機(jī)矩陣（包含視點(diǎn)信息） framestamp m_framestamp;/幀數(shù)信息 float m_eyedistance;/雙眼視差 fusiondistancemode m_fusiondistancemode;/立體顯示模式 float m_fusiondistance;/立體顯示參數(shù)

12、commandtypem_commandtype;/命令類型 ccommandparam m_commandparam;/命令參數(shù) trans_packet;/傳輸數(shù)據(jù)包 如果是立體顯示，則需要加上立體顯示的相關(guān)參數(shù)。對(duì)于master端通道的命令消息，定義了一系列的枚舉變量（commandtype）來設(shè)置各種命令類型，slave端通過handlecamerapacket()函數(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析。 .4 多通道立體顯示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 在單機(jī)立體顯示的基礎(chǔ)上，將該技術(shù)運(yùn)用到多通道系統(tǒng)中的每一個(gè)通道上，通過master通道主機(jī)來控制所有通道的視差等參數(shù)以達(dá)到所有通道位差同步，這樣便在軟件上實(shí)現(xiàn)了多通道

13、同步立體顯示，即實(shí)現(xiàn)了多通道投影系統(tǒng)的分布式通信子系統(tǒng)。 此外，渲染子系統(tǒng)可以采用配備了能輸出 一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)是小柯論文網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)搜集，并由本站工作人員整理后發(fā)布的，一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)是篇質(zhì)量較高的學(xué)術(shù)論文，供本站訪問者學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)交流參考之用，不可用于其他商業(yè)目的，一種多通道同步顯示技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)的論文版權(quán)歸原作者所有，因網(wǎng)絡(luò)整理，有些文章作者不詳，敬請(qǐng)諒解，如需轉(zhuǎn)摘，請(qǐng)注明出處小柯論文網(wǎng)，如果此論文無法滿足您的論文要求，您可以申請(qǐng)本站幫您代寫論文，以下是正文。多路信號(hào)的專業(yè)圖形卡的工作站。投影顯示子系統(tǒng)中，因?yàn)槊恳粋€(gè)通道都要顯示左右眼兩幅圖像，對(duì)一個(gè)三通

14、道系統(tǒng)來說需要3組6臺(tái)投影儀，擺放位置如圖所示。融合矯正子系統(tǒng)采用硬件方法來實(shí)現(xiàn)，整體硬件具體配置方案如表1所示。這樣，便在軟、硬件上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的被動(dòng)式三通道立體投影顯示系統(tǒng)。 . 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，我們引入了最大相關(guān)等待時(shí)間機(jī)制（等待時(shí)間和master端當(dāng)前幀渲染時(shí)間相關(guān)）。master端主機(jī)在渲染完成后會(huì)等待所有slave端的渲染完成反饋信息，為了避免因?yàn)樯贁?shù)通道渲染時(shí)間過長(zhǎng)而使得整個(gè)多通道系統(tǒng)渲染效率降，可以將等待時(shí)間t限制在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)，本系統(tǒng)中設(shè)定 （ 為master端當(dāng)前幀渲染時(shí)間）。這樣，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間超過限制時(shí)，master端會(huì)根據(jù)超時(shí)標(biāo)記flag的值強(qiáng)行

15、發(fā)出顯示命令，而未完成渲染的slave端將顯示前一幀的渲染結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)環(huán)境：p4 2.8ghz 處理器、512m內(nèi)存、128m geforce4 ti4200顯卡、100m 集成網(wǎng)卡、windowsxp操作系統(tǒng)、模型a、b都是利用osgconv應(yīng)用程序優(yōu)化過后的.ive格式文件，大小分別為65.4m、102.5m使用最大相關(guān)等待時(shí)間機(jī)制前后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。 可見，在沒有破壞系統(tǒng)同步狀況的前提下，通過添加最大相關(guān)時(shí)間等待機(jī)制，顯著提高了整個(gè)系統(tǒng)的幀速，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 為了測(cè)試本駕駛模擬器系統(tǒng)多通道立體顯示的性能，筆者在表3所提供的硬件環(huán)境上對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)比軟件為multige

16、n vega。multigen vega是multigen-paradigm公司開發(fā)的一款用于實(shí)時(shí)視覺模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)和普通視覺應(yīng)用的多功能軟件，現(xiàn)今已廣泛的運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實(shí)仿真領(lǐng)域。使用其用戶界面lynx可以很方便的實(shí)現(xiàn)多通道立體顯示功能。測(cè)試場(chǎng)景模型均由multigen creator建模，在三維實(shí)時(shí)視景仿真領(lǐng)域，mutigen creator以其無與倫比的強(qiáng)大的三維實(shí)體建模工具及三維地形生成功能，被公認(rèn)為是當(dāng)今最優(yōu)秀的建模軟件之一。不同的是本駕駛模擬器系統(tǒng)需要使用osgconv應(yīng)用程序?qū)⒔ê玫哪Ｐ娃D(zhuǎn)換為osg自用格式（.ive）文件，模型總面數(shù)60.1萬，轉(zhuǎn)換格式前后文件大小分別為345.5

17、m（.flt模型加紋理貼圖）、327.4m（.ive單一文件）立體模式選用四緩沖（quad buffer）模式，對(duì)比數(shù)據(jù)如表3。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)相比常用的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件vega，在多通道顯示速率上提高了22%-28%，具有良好的實(shí)時(shí)性和一致性。 小結(jié) 本文通過對(duì)組成多通道系統(tǒng)的四個(gè)部分進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，重點(diǎn)論述了平板幕和環(huán)形幕兩種多通道系統(tǒng)的拼接技術(shù)，并給出了實(shí)現(xiàn)方法。選用tcp協(xié)議建立了分布式通信環(huán)境，在master端和slave端的通信過程中通過添加最大相關(guān)等待時(shí)間機(jī)制對(duì)多通道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)了大屏幕的多通道立體顯示系統(tǒng)，給出了一個(gè)被動(dòng)式多通道立體顯示系統(tǒng)的硬件解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系

18、統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、一致性以及顯示效果上都有良好的表現(xiàn)。 參考文獻(xiàn) 1喬彩麗,戴樹嶺.多通道顯示系統(tǒng)同步技術(shù)研究j. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2007,19(15): 3437-3440. 2som t k, sargent r g. a probabilistic event scheduling policy for optimistic parallel discrete event simulation cproc.12th workshop on parallel and distributed simulation. 445 hoes lane, piscataway: ieee intellect

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