基于EON的虚拟化工场景优化技术的研究

3.1 大量使用重用机制

不仅一个装置内部的对象可以重用，流程相同的装置之间也可采用重用机制。对于两个不同的构建模型，有些泵和阀门是相同的，那么对相同的部分利用DEF与UES重用机制就可以极大地简化描述文件，最重要的是能够减轻浏览器的负担，从而提高渲染速度。重用机制的使用有个前提，即只能在一个描述文件内部使用。因此，需要进行代码重用的2个或多个对象，它们的描述应放在同一个节点中。

3.2 利用EON统计值改善模拟品质

复杂三维场景的实时绘制要求包括：场景环境中的运动体的位置、姿态的实时计算与动态绘制；用户视点改变时，画面的刷新必须达到人眼觉察不到闪烁，即相当光滑的程度，通常为20"30帧/s，至少不能少于10帧/s；同时场景的环境也要求随着人的活动及时产生相应的画面，图形生成必须能立即做出反应并产生相应的环境和场景。

可以利用模拟(Simulation)菜单中显示模拟程式统计值(Show Simulation Statistics)选项，或是点选工具列中显示模拟程式统计值的按钮，启动模拟统计值的显示。HZ：每秒框架数目。这是一个利用数个框架计算出来的平均速率，较小的值表示框架产生较慢；Frm：准备框架所需的时间(s)。这个值可用来确认哪个框架耗费较多的时间；App：更新传呼所需的时间(s)；Eve：事件处理所耗费的时间(s)。Drw：绘图所耗费的时间(s)，包含下载材质、像素填充及顶点转换；#tri：绘制的三角形实际的数目(注意这个值会随视角的改变而改变)。

随着统计值的变化，可实时判定具体场景的浏览速度，同时利用EON中Mesh节点下的Polygon Reduction level子节点进行Mesh网格的简化，以达到适合的浏览效果。

3.3 合理定义显示比例

大部分的显卡使用材质的影像记忆体及框架缓冲来做动作。框架缓冲可分为前缓冲、后缓冲及Z缓冲，在屏幕上根据所看到影像的不同而不同。如果在视窗中执行EON模拟程式，前缓冲会涵盖整体事件屏幕，但不影响模拟视窗的大小，在记忆体的数量上，前缓冲由Windows屏幕设定来决定。而后缓冲及Z缓冲的大小则依据目前EON模拟视窗的大小来设定。

在屏幕上绘制像素是需要时间的，当相对于视窗大小的框架速率很大时，像素填充会设定模拟速度的极限。要降低像素填充所花费的时间，可使用较小的模拟视窗，点选大小/方位比例(Size/Aspect Ratio)标签，并输入模拟视窗大小，降低透支(Overdraw)的程度(例如空间内部结构的模拟)，合理地将场景进行分割并保存为独立的Edz文件，利用改变模拟(Change Simulation)功能节点来进行切换，也可利用在框架功能节点的特性视窗中选取隐藏(Hidden)选项，让漫游浏览中尚未看到的几何物件暂时不显示。

3.4 利用场景切换技术实现同一对象不同模型的自动切换

有针对性地为场景中面数复杂的装置建立多个不同的模型，使场景在显示的时候以不同模型多方面显示，如图3所示。最简单的是建立简单和细化两种模型，当视点距对象较远时采用简单模型，视点接近时自动切换为该对象的细化模型。采用这种办法，需对某对象建立多个模型，并利用Switch、LOD节点或触发器实现模型的切换。在切换过程中，要对切换时间进行设置，使切换时间小于人眼眨动频率，画面看起来更加逼真。这种方法既能够减小面数、提高演示速度，又能够使人感觉不到明显的切换痕迹，是虚拟现实领域应该继续沿用并加以延伸的方法。



3.5 漫游系统优化测试

虚拟现实漫游技术的一大困难在于漫游仿真速度与运行速度之间的矛盾。在建立最佳仿真程度模型的同时又要保证速度的运行是要重点协调的问题。本系统运行的硬件配置为：处理器Pentiu(R)4 3.0 GHz，内存1 GB，显卡使用NVIDIA Geforce 7300GT(256 MB)，在台式机上进行了优化测试，测试结果如表1所示。



利用EON Studio建立的虚拟化工场景，以某化工企业的生产场景为模型，实现了该虚拟场景的漫游，如图4所示。使用者可以对场景进行全方位浏览，也可对局部进行细致的观察；并配合适当的讲解，最终对该生产过程产生一个清晰、深刻的认识。通过对模型部分优化与在EON Studio中进行的必要优化，符合实时交互频率15帧/s以上的漫游要求，加快了三维场景的实时绘制速度，提供了良好的漫游浏览速度。该优化方法具有一定的普遍性，对后续漫游信息系统的完善和二次开发提供了必要的保证。