最佳实时、三维、可交互的视景仿真平台
一、 概述
Multigen-Paradigm公司是一家于1998年9月由MultiGen Inc. 和Paradigm Simulation Inc. 合并而成的世界领先的视景仿真技术公司，它向客户提供了一整套的视景仿真解决方案。MultiGen公司成立于1986年，主要提供易于使用的视景仿真建模工具。Paradigm 公司成立于1990年，主要提供广泛应用的实时视景仿真驱动和声音仿真的商业工具。
MPI在视景仿真领域拥有绝对领先的技术， 其交互式、高度自动化的可视化数据库产生器允许开发者看到自己开发的模型，并能够在真实的场景中同时显示层次结构数据库和三维图像，以便建立和编辑目标间的关系。这些产品提供了详细的交换信息、精确的层次、几何有效性和纹理调整等不同信息。它通过软件提高了运行的时间性能，使得在实时仿真环境中能够加入更多的模型。通过将易用的工具和高级建模功能结合在一起，MPI向客户提供了快速容易地建立、修改和运行复杂实时应用的方法； MPI 定义并支持已成为工业标准的实时三维场景描述数据格式OpenFlight，同时支持大多数的数据格式，而且OpenFlight API 允许开发者对特殊的需求进行定制；MPI的视景仿真建模工具和渲染工具能够运行在多种实时硬件平台上。
二、 建模工具——Creator MPI的视景仿真建模工具
Creator是世界上领先的实时三维数据库生成系统，它可以用来对战场仿真、娱乐、城市仿真、训练模拟器和计算可视化等领域的视景数据库进行产生、编辑和查看。它区别于其他建模软件，主要考虑在满足实时性的前提下如何生成面向实时仿真的、逼真性好的大面积场景。
其强大的建模功能可为众多的不同类型的图像发生器提供建模工具；它的细节等级、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级及二元分离面等高级实时功能使得它提出的OpenFlight格式在实时三维视景仿真领域成为最流行的图像生成格式，并成为视景仿真领域事实上的行业标准。它的自动化地形和三维人文景观生成器、道路生成器等众多强有力的集成选项增强了其特性和功能。
MPI视景仿真建模工具的先进性不仅体现在采用了工业标准OpenFlight格式，还体现在先进的扩展性上。它提供了OpenFlight API，实现了开放性和可移植性，使用户能在其中添加自己开发的工具。
1．实体建模工具——CreatorPro CreatorPro是功能强大、交互的建模工具，在它所提供的“所见即所得”的建模环境中，用户可以建立所期望的、被优化的三维场景。CreatorPro将多边形建模、矢量建模和地表产生等特征集于一体，使用户具有无与伦比的效率和创造性。它不但可以创建航天器、地面车辆、建筑物等模型，还可以创建诸如飞机场、港口等特殊的地域。它不仅包括了Creator的所有功能，而且还增加了以下许多新功能。
（1）多边形和纹理建模功能 使用CreatorPro直观的、可交互的多边形建模和纹理应用工具可以构造高逼真度的三维模型，并可对它进行实时优化而无需更多的人工干预。
（2）矢量化建模和编辑功能 利用矢量数据能够高效地建立感兴趣的地域，读入或生成矢量数据并对它进行编辑。CreatorPro自动地创建全纹理和彩色的模型并把它加到地形表面，“所见即所得”属性可以让用户控制三维模型的创建。通过利用CreatorPro中的矢量数据可以减少多次创建相似场景的工作量，并且使用 CreatorPro 的矢量工具可以将早期生成的OpenFlight 模型放置到场景的任何位置。
（3）地表特征生成功能 CreatorPro拥有一套完整的工具集，可以快速生成地形并且精确地使用来自USGS和NIMA等有效数据源的标准数据或根据图像产生的数据。自动化的细节等级使用户能够为任何应用创建多种分辨率的地形。使用 #p#page_title#e#CreatorPro的Modify Delauney 算法，可交互式地修改和重新对地表进行三角测量从而调整数据库的精确性和逼真度。
2．地形建模工具——Terrain Bundle 为了加强高精确度地形的自动生成功能，MPI在CreatorPro的基础上开发出了Terrain Bundle。它是一种快速创建大面积地形数据库的工具，它可以使地形精度接近真实世界，并带有高逼真度的三维文化特征和图像特征。它利用一系列投影算法及大地模型，建立并转换地形，同时保持与原形一致的方位。通过自动的整体纹理映射，它能生成可与照片媲美的地形，包括道路、河流、市区等特征。它的路径发现算法，比线性特征生成算法更优越，可以自动在实时三维场景中建立数千个逼真的桥梁和路口。
（1）批处理功能 地形场景数据库可能是巨大的，需要花费很长的时间去创建它。因此，手工交互技术显然无效，Terrain Bundle的自动批处理功能将是最佳的选择。它独有的自定义的规则和行动能自动控制地形和三维文化特征的生成，从而创建高效的高保真数据库，满足用户的需要。
（2）高级地形表面生成功能 连续适应地形 (CAT) 是生成人文景观极少的大面积带有纹理地形的最快、最方便的方式。CAT比以往更加通用，在任何图像生成器上，它可生成静态的、带有文化特征的多重细节等级数据库。TerrainBundle的高级集成三角形不规则网络 (ITIN) 为生成高逼真度和高效率的地形提供了艺术级的可证明可测试的特征。
（3）整体纹理映射功能 对大面积地形而言，手工映射纹理是不实际的。TerrainBundle以前所未有的速度生成照片般的细节地形数据库，并将大地的经纬参数赋予细节地形纹理，自动完成整体纹理映射。
（4）三维文化特征自动生成功能 此功能用于生成高逼真度的准确的三维文化特征，以满足低空飞行和地面仿真的需求，而这无需进行费时的手工建模。TerrainBundle自动检测并修改矢量数据交点，以生成高保真的视景数据库。例如：当遇到道路与河流交叉时，TerrainBundle会自动在场景中修建一座桥，而不需去产生桥的数据。 路径发现算法智能化地跳过稀疏的线性数据采样，因此TerrainBundle能生成高保真的道路、铁路和其他特征，对工程建筑规定而言，它们是精确的。路径发现算法生成的道路、铁路等能够自动排列并与TerrainBundle生成的桥和路口连接起来。 除CreatorPro和TerrainBundle，Creator的其他模块还有道路工具、GIS插件、数据转换工具等。
三、 渲染工具——Vega MPI的视景仿真渲染工具
Vega是世界上领先的应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的软件环境，它用来渲染战场仿真、娱乐、城市仿真、训练模拟器和计算可视化等领域的视景数据库，实现环境效果等的加入和交互控制。它将易用的工具和高级视景仿真功能巧妙地结合起来，从而可使用户简单迅速地创建、编辑、运行复杂的实时三维仿真应用。由于它大幅度减少了源代码的编写，使软件的进一部维护和实时性能的优化变得更容易，从而大大提高了开发效率。使用它可以迅速地创建各种实时交互的三维视觉环境，以满足各行各业的需求。它还拥有一些特定的功能模块，可以满足特定的仿真要求，例如特殊效果、红外和大面积地形管理等。
MPI的视景仿真渲染工具包括最新推出的精华渲染软件Vega Prime和其经典渲染软件Vega。 最新开发的精华实时视景仿真渲染软件Vega Prime代表了视景仿真应用程序开发的巨大进步。Vega Prime使视景仿真应用程序快速准确的开发变得易如反掌，是最具有适应性和可扩展性的商业软件。Vega Prime在提供高级仿真功能的同时还具有简单易用的优点，使用户能快速准确地开发出合乎要求的视景仿真应用程序，Vega Prime是有效的、快速的、准确的视景仿真应用开发工具。 通过使用 #p#page_title#e#Vega Prime，用户能把时间和精力集中于解决应用领域内的问题，而无须过多考虑三维编程的实现。此外，Vega Prime具有灵活的可定制能力，使用户能根据应用的需要调整三维程序。
Vega Prime还包括许多有利于减少开发时间的特性，使其成为现今最高级的商业的实时三维应用开发环境。这些特性包括自动的异步数据库调用、碰撞检测与处理、对延时更新的控制和代码的自动生成。 此外，Vega Prime还具有可扩展可定制的文件加载机制、对平面或球体的地球坐标系统的支持、对应用中每个对象进行优化定位与更新的能力、星象模型、各种运动模式、环境效果、模板、多角度观察对象的能力、上下文相关帮助和设备输入输出支持等。
1.Vega Prime的特性
☆跨平台性：它支持Microsoft Windows、SGI IRIX、Linux、Sun Microsystems Solaris等操作系统，并且用户的应用程序也具有跨平台特性，用户可在任意一种平台上开发应用程序，而且无须修改就能在另一个平台上运行。
☆与C＋＋STL(Standard Template Library)兼容。
☆支持双精度浮点数。
☆可定制用户界面和可扩展模块：Vega Prime可扩展的插件式体系结构采用了最复杂的技术，提供了最简单的使用方法，它可进行最大可能的定制，用户可根据自己的需求来调整三维应用程序，能快速设计并实现视景仿真应用程序，用最低的硬件配置获得高性能的运行效果。此外，用户还可开发自己的模块，并生成定制的类。
☆同时支持OpenGL 1.2和 Direct3D 8。 ☆高效的生产率：Vega Prime是对普通视景仿真应用的高级抽象，它提供了许多高级功能，能满足现今绝大部分视景仿真应用的需要，同时还具有简单易用的特性，因此具有高效的生产率，它可让用户把精力集中于解决与特定应用领域相关的问题。
☆支持MetaFlight文件格式：MetaFlight是MultiGen-Paradigm公司基于XML的数据描述规范，它使运行数据库能与简单或复杂的场景数据库相关连。MetaFlight极大地扩展了OpenFlight的应用范围。
2.Vega Prime的基本模块
Vega Prime包括Lynx Prime 图形用户界面配置工具和Vega Prime的基础VSG（Vega Scene Graph）高级跨平台场景渲染API。此外，Vega Prime还提供了多个针对不同应用领域的可选模块，使其能满足特殊的行业仿真的需要，还提供了用户开发自己模块的功能。
（1）LynX Prime的图形环境 LynX Prime是一种可扩展的跨平台的单一的GUI工具，为用户提供了一个简单的直接明了的开发界面，如图1所示，可根据仿真需要快速开发出合乎要求的视景仿真应用程序。Lynx Prime基本上继承了Lynx的功能，同时又增加了一些新功能。它具有向导功能，能对Vega Prime的应用程序进行快速创建、修改和配置，从而大大提高了生产效率；它基于工业标准的XML数据交换格式，能与其他应用领域进行最大程度的数据交换；它可以把ACF (Application Configuration File) 自动转换为C++ 代码。
（2）VSG的应用程序接口 VSG（Vega Scene Graph）是高级的跨平台的场景渲染API，是Vega Prime的基础，Vega Prime包括了VSG提供的所有功能，并在易用性和生产效率上作了相应的改进。在为视景仿真和可视化应用提供的各种低成本商业开发软件中，VSG具有最强大的功能，它为仿真、训练和可视化等高级三维应用开发人员提供了最佳的可扩展的基础。VSG具有最大限度的高效性、优化性和可定制性，无论用户有何需求，都能在VSG基础之上快速高效地开发出满足需要的视景仿真应用程序，VSG是开发三维应用程序的最佳基础。
VSG具有以下特性：
☆帧频率控制；
☆内存分配；
☆内存泄漏跟踪；
☆基于帧的纹理调用；
☆异步光线点处理；
☆(优化的)分布式渲染；
☆跨平台可扩展的开发环境，支持Windows、Irix、Linux和Solaris；
☆ #p#page_title#e#与C++ STL相兼容的体系结构；
☆强大的可扩展性，允许最大程度的定制，使得用户可调整VSG来满足应用需求，而不是根据产品的限制来调整应用需求；
☆支持多处理器多线程的定制与配置；
☆应用程序也具有跨平台性，用户在任意一种平台上开发的应用程序无须修改就能在另一个平台上运行；
☆支持OpenGL和Direct3D的优化的渲染功能，应用程序能基于OpenGL或Direct3D运行，其间无须改动程序代码；
☆支持双精度浮点数，使几何物体和地形在场景中精确地放置与表示；
☆支持虚拟纹理、软件实现图像的动态查阅，使高级功能与平台无关。
3.Vega Prime的可选模块
Vega Prime为了满足特定应用开发的需求，除了上述的基本模块之外，还提供了功能丰富的可选模块。Vega Prime的可选模块基本上覆盖了Vega的可选模块，
包括： ☆Vega Prime FX：爆炸，烟雾，弹道轨迹，转轮，等等；
☆Vega Prime：分布式渲染；
☆Vega Prime LADBM：非常大的数据库支持；
☆DIS/HLA：分布交互仿真；
☆Blueberry ：3D开发环境；
☆DI-GUY：三维人体；
☆GL-Studio：仪表；
☆Vega Prime IR Scene：传感器图像仿真；
☆Vega Prime IR Sensor：传感器图像实际效果仿真；
☆Vega Prime RadarWorks：基于物理机制的雷达图像仿真；
☆Vega Prime Vortex：刚体动力学模拟；
☆Vega Prime marine：三维动态海洋
