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X3D.Engine 三维虚拟现实技术引擎平台
2010年4月13日    评论:    分享:

    来源:苏州凯普贝尔(CapBayer)三维科技有限公司

    来源: 苏州凯普贝尔(CapBayer)三维科技有限公司

    作为本公司自主研发的三维虚拟现实技术的软件平台,从客户端的三维引擎到服务器端的分布式服务器群架构技术都是处于国际领先的水平。其承载的技术创新之处是国内同行所不能比拟的,现已有8项专利技术。其中七项关键技术是属于我公司的独创,目前还没有同类型技术达到这个高度。除了这些起支撑作用的关键技术外,我公司的高性能系统架构设计使得整个三维服务平台在复杂的互联网环境中具有极高的普实性。

 

    同时因为三维虚拟现实核心技术引擎(X3D.Engine)的良好通用性,其广泛应用于开发各种三维软件,如三维动漫、三维游戏、三维仿真、三维新媒体、三维行业软件、三维电子商务、三维虚拟城市(X3D.CITY)、三维虚拟人生(X3D.LIFE)等。

 

    技术创新

 

    完整的模拟自然界和在一个可扩展的框架下支持所有的物理定律,极大的减少大型三维场景需要的表达数据,让网络下载和渐进式的场景显示成为可能,同时提供如同真实物理世界一样的场景中对象的行为控制。但就这一点就为大型三维虚拟世界提供了重要的基础,在国际上处于领先地位。

 

    支持百万用户同时在线的服务器群架构,多年的大型服务器设计经验和长达一年的服务器分布式计算实验,最后确定使用6种服务器去完成这个任务。在服务器的地域分布、多实例以及低通量互联上,我们的这项技术取得了极大的成功,其服务器复杂度从技术上说超过了GoogleSearch 引擎服务器。

 

    改进的高效的场景分区和无缝拼接的LODLevel of Detail)算法,原则上可以在计算机上呈现整个地球的所有的城市,相机可以随意拉远拉近,直到看到整个地球。我们的快速插值LOD 级别生成算法可以在很少的场景级别数据中无缝的平滑的让用户整个地球视图到一个城市的一个房间。

 

    直接嵌入传统的任意二维内容:网页、Flash、视频等,并让这些二维内容在3D 的空间中具备完整的互动性。电影中的人物本来是平面结构,但是依靠这些技术的烘托特效,能让电影中的人物按既定的规则和三维场景融合。

 

    彻底改变游戏的玩法和制作模式,让大家都能轻松的玩游戏和制作游戏。

 

    像制作网页一样简单的三维场景制作,我们提供完整的对象模式 和多种流行的脚本语言让引擎的使用者能随心所欲的制作三维内容和应用。

 

    技术要点

 

    可伸缩的大型云计算网格服务器

 

    包括6种服务器:连接服务器(DS),消息服务器(MS),内容管理服务器(CS),可扩展的高性能代理服务器(RS)(高质量群视频服务和其他扩展服务),物理计算服务器(PS),应用服务器(AS). 每种服务器根据负荷可以自动和手动增减其数量(Instance Servers) 每种服务器可以实现任意的地理分布,并在DS 的控制下实现最低代价的互联,达到同时服务数百万同时在线并处于世界各地用户的目的。其技术复杂度远远超过了GoogleSearch Engine的服务器(不是数量上)。

 

    适用于99.9%的现代PC机的高性能自适应3D 客户端引擎

 

    我们的客户端的开发目标就是瞄准5年前的PC硬件性能,让99.9%的机器都能使用。目前我们的客服端具备世界上流行的3D Engine包含的所有功能:地形,气候,天空,自然界模拟包括草,树木,云,水等等,特殊效果包括烟雾,折射反射,地震,火山,海啸。支持多种贴图模式:高光,凹凸等等。我们支持骨骼(Skinned Mesh) 和变形混合动画(Morph Blending)。这个客服端可以嵌入任意的网页在浏览器中运行或者独立运行,其自身下载大小仅仅1兆左右。

 

    我们的引擎可以自动侦测客户机器的性能,并很智能的选择相应的效果呈现在客户端,并且能自动平衡CPU和显卡(GPU)的计算能力。这样可以保证99.9%的机器上能运行我们的系统。

 

    世界上第一家兼顾传统二维信息的客户端引擎

 

    我们可以无缝的嵌入任意的目前互联网上的网页,二维flash或者其他形式的游戏,并把这些离散的信息在3D空间里面进行有序可控制的组织,比如把传统的单人玩的游戏变为可以相互PK3D在线游戏,而把目前的2D网络游戏变为大规模在线3D游戏,这些游戏可以在我们的新理念--完全无模式3D游戏的包装下变得更有可玩性。这是我们独创的技术。

 

    完美物理世界模拟

 

    我们模拟物理定律,动力学,流体力学,热力学等等,完美的体现上帝制造的世界的持续发展和井然有序,同时利用我们可以配置的物理定律适配器(pAdapter),定制后的物理世界可以在掌控的范围内自由发展。这部分配合我们正在开发的生物/及生态圈模拟技术(2010年完成),可以重现任意一个物种的历史和预测其未来,并由玩家构造任意的新物种,新物质,加入虚拟世界。(这技术只是娱乐性的模拟,不可能完全符合这个上帝制造的世界,所以我们叫完美物理世界)。

 

    三维视频嵌入以及保证质量的群视频(Group Video)技术

 

    任意的视频来源包括摄像头,在线视频以及本地文件视频都可以无缝的嵌入到三维场景中,利用我们的有条件视频剥离和融合技术,可以达到虚拟世界和真实视频的完美结合

 

    时为了支持越来越多的视频聊天需求,我们开发的群视频(Group Video)技术可以完全保证视频和语音的质量,同时融合进入三维场景,让用户真实的体验虚拟会议的感觉。这些技术可以运用在高真实度的视频会议,远程教学,以及融入用户真实体验的视频游戏中。

 

    在线场景和用户设计系统

 

    我们的客户端直接包含一个在线3D场景编辑系统,包括地形设计,物体设计,效果制作以及场景合成。同时用户可以在线设计自己的形象,定制衣服。

 

    生物模拟和人工智能系统

 

    这是我们还在继续开发的技术,物种模拟,生物智能模拟,人类行为模拟,以及作用于虚拟世界的NPC(系统操作的对象)AI系统。

 

    基于XML的开放式虚拟世界建模和多种脚本语言的支持

 

    我们部分采用X3D/VRML ISO虚拟现实建模语言的标准,在此基础上结合我们的创新,提出了类HTML结果的面向对象的建模语言,同时支持完备的对象编程模型(Object Model).在此基础上,配合我们的多语言脚本支持engine,用户可以选择式的利用JavascriptJava VBScript VBC# LuaPython 等脚本语言像制作网页一样简单的制作三维场景和三维游戏。我们的可编程对象体系不仅限于客户端,包括服务器端的对象,系统在服务器的协调下,可以高性能的无缝的传播客户端对象的属性修改到达相关的客户端,把网络调度完全实现了对用户透明。

 

开放的无模式游戏平台

 

我们的理念是:游戏是无处不在,简单轻松的玩游戏和制作游戏。在这理念的支配下,我们开发了无模式游戏的概念和支持子系统,虚拟世界中的游戏:保龄球,篮球,足球,赛车,棋牌等等可以和现实生活中的这类游戏达到完全相似的体验。同时这个游戏平台在前面提到的XML建模语言和多脚本语言的支持下对用户完全开放,让游戏制作变得极其简单。

 

    低网络带宽需求

 

    我们的网络协同引擎可以自动适应低带宽的网络环境。同时我们模拟了绝大多数物理世界物件和物种,让数据达到了极高的压缩,实际需要下载的数据很少,比如树木,草地,我们只需要很少的字节流就能表达出其多样性和真实性。同时我们采用预先侦测技术让客户端协调的网络数据降低到最少。

 

交通工具系统

 

    这个系统是抽象了现代和古代的交通工具的共同特性,结合脚本控制语言,用户可以很简单的设计一种新的或者模拟现实中的交通工具,比如汽车,轮船,飞机,宇宙飞船,战马。交通工具的买卖(需要做客户化开发),交通工具的驾驶和搭载(像飞机停在军舰上)可以在一个客户化的大世界里面无缝的转移,比如一个用户可以开上一个汽车去远行,游遍整个虚拟世界。(这些技术在网络协同,物件归属,场景划分上有很大的技术难度)。

 

强大的集成开发环境为游戏的低成本制作成为可能

 

    我们的系统免费提供集成的开发环境,让用户编辑场景,人物, NPC等等,并提供众多的工具去转换来自于不同的3D制作软件中的数据。同时我们提供多人协同游戏开发,脚本的书写和调试可以异地同时协调完成,比如如果一个游戏的脚本语言有了问题,一个程序员的调试情况可以传递到世界上的任何一个地方的其他的专家,一起会诊。

 

标签:X3D引擎
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