[00141618]基于海量图形图像数据处理的虚拟现实网络云计算服务系统

一、课题来源与背景 从目前国内甚至海外市场来看,基于海量图形图像数据处理（虚拟现实领域）的云计算技术还没有在其他企业出现。在对三维图形图像处理方面表现卓越的如3ds max、Vary等跨国软件企业,仍然只是着重对电脑终端的依赖,而没有重视云计算服务模式。 云计算未来的市场容量是十分巨大的,而本项目只针对图形图像数据处理的云计算服务,就国内来看,拥有图形图像数据处理需求的企业客户估计超过30万家,按照市场成熟的价格定位,市场容量将超过30亿元人民币每年。 二、技术原理及性能指标 1.技术原理 后台渲染服务系统：包含用户管理模块、用户认证模块、任务指定模块、文件传输模块。 实时渲染服务系统：主要面向局域网用户。 计算管理系统：是整个虚拟现实云计算系统的中枢控制部分。负责分析计算任务,分配任务,并且设定任务的优先级。跟踪、管理各个节点,保障计算任务最终完成。 计算预处理系统：负责打开用户上传上来的三维场景文件,分析三维场景,计算生成光子图,将光子映射渲染计算任务分解为多个任务包再回传给计算管理系统。 计算渲染系统：包含多个计算节点,计算节点在收到计算管理系统发过来的计算任务后就开始计算,计算完成后将计算结果回传给计算管理系统。 计算结果生成系统：用于处理各个计算节点生成的计算结果,将合并后的最终结果回传计算管理系统。 数据、文件管理系统：用于管理、存放云计算服务系统的各种数据、文件。 2.性能指标 系统采用可扩展的软硬件结构,可根据业务发展不断扩展计算能力和服务类型,随着节点数增加,性能不断提高。以二十个计算节点（Core 2 Duo E4500 2.2G）为例： （1）光子映射渲染计算：在各系统环境正常的情况下,对一个三维场景进行计算比单台电脑计算速度提高约20倍; （2）并发处理：支持500个连接数同时在线操作,40个三维场景的同时渲染; （3）无人职守无故障工作时间：＞300天。 三、技术的创造性与先进性 （1）光子映射渲染任务拆分技术。 圆方虚拟现实光子映射渲染是一种与视点无关（view-independent）的全局照明（global illumination）算法。假定所有到达物体表面（surface）的光线都会被反射回场景中,这样场景中所有可见的物体都能发出光线或反射光线,光能在场景的表面间可以互相传递。 （2）智能计算节点技术。 系统的每一个计算节点都可以对正在计算的任务进行评估,预测任务完成的时间。 （3）海量数据传输技术。 （4）灵活的架构支持多样性的服务。 虚拟现实网络云计算服务系统是一套灵活的分布式计算系统,根据实际需要可以方便增加各种服务。 四、技术的成熟程度、适用范围和安全性 1.技术的成熟程度： 光子映射渲染任务拆分技术。圆方虚拟现实光子映射渲染是一种与视点无关的全局照明算法;智能计算节点技术。系统的每一个计算节点都可以对正在计算的任务进行评估,预测任务完成的时间;海量数据传输技术;灵活的架构支持多样性的服务。 以上四项关键技术点也是本系统的技术创新点,属于本系统最核心的技术内容,技术水平和稳定性已非常成熟。 2.技术的适用范围：本系统定位于为目标客户群体（设计、游戏动漫、电影电视特效）提供三维图形图像数据处理（虚拟现实）的云计算外包服务。 3.技术的安全性：云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失,病毒入侵等麻烦。 五、应用情况及存在的问题 云计算服务有庞大的市场前景,已有数家企业使用本系统： 1.企业可以不用因为业务规模的高速扩张而再去投资购买昂贵的硬件设备,负担频繁的保养与升级,只需要花费比购买这些硬件设备更低的费用便可以获得更加强大的计算能力; 2.以极低的成本投入获得极高的计算能力; 3.大大提升企业设计人员的有效工作时间,释放出数倍于以前的生产力。 系统研发顺利,没有遇到难以攻克的技术难题,系统性能稳定,功能强大,技术水平高,创新性强,能够切实满足行业需求;市场开拓进展良好,市场覆盖率逐步提高。