[发明专利]用于改善分布式交互模拟中的对象的呈现的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求2011年5月3日提交的美国临时申请No.61/482,162的权益，所述申请以引用的方式全文并入本文。

技术领域

本发明一般针对分布式交互模拟，如在多个操作员站/玩家站的对面呈现连贯的虚拟世界的军事模拟器和多玩家计算机游戏中使用的那些分布式交互模拟。

背景技术

分布式交互模拟是当今视频游戏的流行形式，但起源于诸如20世纪80年代和20世纪90年代的SIMNET的军事模拟。在分布式交互模拟中，在多个计算机站之间创建并共享虚拟世界，每个计算机站支持具有控制器的至少一个用户和至少一个显示器。

在一些模拟中，站共享向例如每个已知网络时间协议(“NTP”)提供公共时基的分布式时钟。然而，这不是必需的。分布式模拟一般(但不一定)定期前进(例如，每秒更新30次)，且一般(但是不一定)在每个站以同样的速度前进(例如，其它站可每秒运行更新60次)。

所述站也共享环境模型，包括空域和地形。地形可为静态的，包括地貌、建筑物(可包括内部)和水体。或者，地形可为非静态的：例如，一些或所有建筑物可被破坏，地貌可“伤痕累累”(例如，具有轮胎轨道、火山口或烧伤的痕迹)等。在这个环境中，放置包括例如车辆、人、动物的模拟动态对象。这些动态对象的动画给了模拟生命的外观。

在此类模拟中，每个站负有管理一个或多个模拟对象的主要责任。对于站管理的每个对象，为每个本地时间增量计算详细模型以确定它的行为。例如，全地形车(“ATV”)的详细模型可接受来自操作员(通常是管理站本地的操作员)的方向盘和踏板输入。ATV的详细模型可进行计算以模拟自动变速器、ATV的悬架系统与地形之间的相互作用、轮胎和地形表面之间的牵引、也许还有油耗、发动机过热或其它细节和模拟故障。通常，虽然对于足够现实很关键，但是在交换效率中，在这个细节水平上建模只需由管理站计算，其中详细模型的结果向分布式交互模拟中的其它站公布。

注意，ATV的操作员可为人类玩家，或者在另一人类玩家不可用或不需要的情况下，操作员可为模拟盟友或敌人的人工智能程序(“AI”)。当使用时，AI只是详细模型的另一有效组件；管理站维持状态并执行ATV驱动AI所需的增量模拟，但是远程站只接收结果。

在一些情况下，模拟的对象可能是复杂的并需要运动学模型的复杂动画(如与人类、动物或外星人)进行铰接，但是其它对象可相对简单(例如，木箱或抛射体)，在这种情况下，可使用简单的弹道模型。

然而，共享来自管理站的详细建模的结果(也称为更新)存在问题。例如，需要花费时间来把更新分配到不控制对象的远程站；且由于这个等待时间，模型的更新总是有些“旧”的信息。在所有站正确设置分布式模拟时钟的模拟中，任何更新将在过去某一模拟时间进行时间戳，但是一般是近期。然而，刚性计时系统可把共振引入模型，从而产生视觉假象。另外，维持准确的时钟有时是不必要的复杂性的来源且偶尔是错误的来源。另外，通过不可靠的网络，更新可被丢失或延迟且到达时具有不规则等待时间。另外，带宽限制和模拟中对象的数量可限制可为每个对象发送的更新的数量，使得更新不像管理站计算详细模拟般频繁地被提供到远程站。

在每个站，显示器向玩家呈现虚拟世界。对于远程管理的对象，显示器通常比更新到达更频繁地刷新，而只像更新到达一样频繁地改变远程管理对象的显示将使远程管理对象显得生涩和不真实。为了缓和这种情况，对象更新与对象更新对应的时间相关且更新的接受者可推断在更新后的时间如何显示对象。

为了实现这个目标，更新必须代表对象在特定时间的状态。例如，状态可包括对象的位置和方向(一般(但不一定)包括6个坐标轴：X、Y、Z、滚动、俯仰和偏转)和具有不同值的其它属性(例如，前灯是否打开、车辆的发动机是否冒烟、未爆炸的手榴弹将爆炸的时间)。特定时间对应于当前状态的时间。

对象的状态究竟包括什么取决于对象的性质。对于复杂铰接式对象，例如动物，状态可包括对象的骨骼关节或总结此类关节的动画循环的索引。

在一些情况下，对象可具有多个操作模式，例如，当“动物”对象是活着的时候，它可由动画循环驱动，但当如在狩猎模拟中动物死亡时，铰接式身体的操作模式变为放松的运动学模型。例如，身体变得瘫软，但是骨骼施加的限制仍然在控制之中。对于具有多个控制模式的那些对象，状态还可包括识别正使用哪个控制模式。