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专题
2021/1/20 18:05

基于Cloud VR的数据可视化研究

邮电设计技术  褚卫艳

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘要:现有的数据可视化工具提供直观的数据分析方式,VR 在显示复杂数据方面提供了更好的方式,VR在数据可视化中突出数据流中更为精细的细节,使用户能够从完全不同角度来观察数据。目前,VR用户体验不够流畅,用户消费成本较高,通过云端渲染的Cloud VR可以很好地解决当前数据可视化的问题。

关键词:Cloud VR;5G;云渲染;智慧城市;可视化

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2020.12.011

概述

目前 VR 在垂直行业的应用有了突飞猛进的发展,随着5G网络的建设,VR的发展进入了关键期。特别是增强移动宽带的发展,推动VR应用的快速落地。VR 与可视化技术应用-虚拟城市是综合地运用 GIS、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术,对城市内的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策的数字化城市,是智慧城市建设的重要保障。

随着5G网络的商用,5G网络高速率、低时延的优势将大大提高Cloud VR用户体验。

5G Cloud VR需要良好的生态,生态圈各方协同合作,有利于产业发展,虚拟现实技术将成为数字时代的杀手锏应用。数据可视化工具可以帮助分析人员直观的看出业务的发展趋势以及存在的问题,但是目前无法呈现复杂分析结果,Cloud VR 可以深入挖掘数据,能够清楚地展示数千个数据点的详细情况,并提供沉浸式和交互式的数据分析方式。

1.1 可视化面临的挑战

可视化技术包括空间数据的可视化和非空间数据的可视化,空间数据的可视化技术显示的对象涉及标量、矢量和张量等不同类别的空间数据;而非空间可视化技术,显示的对象主要是多维的标量数据。

虽然数据可视化展示技术日益成熟,但在高速图像变换方面仍面临挑战,数据分析人员可以观察数据,但无法对数据强度变化做出分析。

目前可视化速度较低,对性能要求不高,动态可视化对性能要求较高。可感知的交互的扩展性也将面临较大挑战,从数据库中查询大规模数据将带来高延时,降低交互体验。在大数据可视化中,大规模数据以及高维数据展示较难。因此,Cloud VR 是 VR 在可视化领域走向普及的必然选择。

1.2 Cloud VR

实时仿真是 VR 技术的核心内容,主要是对真实环境进行三维建模,重点在于“实时”,在多个垂直领域都有一定的应用。

目前体验较好的 VR 多是 PC VR 终端设备,需要用户购买昂贵主机或者高端 PC,大大提高了 VR 的使用门槛。

Cloud VR 将云计算技术引入 VR 业务中,借助高速稳定的 5G 网络,使内容经过编码压缩后传输到终端。Cloud VR流程如图1所示。

为了保证云渲染业务的QoS,可构建边缘计算,边缘计算可以很好地降低传输距离带来的时延;利用边缘计算服务集群大的 CPU、GPU 计算能力,构建靠近用户的VR云渲染。

VR 终端设备功能包括终端显示屏幕,用于将服务器端输出的图像进行显示,使用户可以观看;传感器,用于即时获取头戴式显示设备的位置信息和朝向信息,进行头部运动和眼睛方向的跟踪。

云渲染系统的流程为:从传感器中获取头戴式显示器设备的位置信息和朝向信息进行头部跟踪,并将坐标和旋转信息反馈至应用程序;应用程序通过云渲染模块对反馈的信息进行处理,设置坐标矩阵,将处理过的图像通过头戴式显示设备的硬件抽象层传输给VR设备,用户通过双眼看到反馈后更新的画面,还能够通过侦测用户眼睛的活动来完成通过眨眼控制的动作。

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