[發(fā)明專利]一種虛幻引擎與外部程序的數(shù)據(jù)通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110523205.8
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113296979B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐新海;朱成璋;劉遜韻;李豪;葉帥;楊偉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事科學(xué)院戰(zhàn)爭研究院
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發(fā)明提出一種虛幻引擎與外部程序的數(shù)據(jù)通信方法，虛幻引擎與外部程序之間采用高效的gRPC遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用作為虛幻引擎和外部程序間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，采用protobuf作為數(shù)據(jù)傳輸格式，支持全類型數(shù)據(jù)傳輸，支持多種程序語言開發(fā)的外部程序與虛幻引擎通信，提供多種程序語言的通信接口；采用虛幻引擎的多線程機制無阻塞地監(jiān)聽外部程序所發(fā)送消息；采用虛幻引擎的自動刪除型后臺任務(wù)執(zhí)行機制無阻塞地向外部程序發(fā)送消息。本發(fā)明可以保證虛幻引擎與外部程序的高效數(shù)據(jù)通信，提供虛幻引擎與多種程序語言開發(fā)的外部程序相互通信的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛幻引擎與外部程序的數(shù)據(jù)通信方法。

背景技術(shù)

虛幻引擎(Unreal Engine，簡稱UE或UE4)是Epic Game公司開發(fā)的一款游戲引擎。虛幻引擎以其強大的實時渲染能力、高真實感的畫質(zhì)效果、開發(fā)者友好的編輯工具、體系完備的功能模塊成為最為頂尖的游戲引擎之一。虛幻引擎不僅在游戲制作領(lǐng)域占有絕大多數(shù)的市場，而且廣泛應(yīng)用在高精度仿真、工業(yè)設(shè)計、虛擬現(xiàn)實、電影制作等諸多行業(yè)和領(lǐng)域之中。

虛幻引擎與外部程序的數(shù)據(jù)通信有著重要的應(yīng)用價值。在虛幻引擎的應(yīng)用中，虛幻引擎多與其它外部程序共同協(xié)作以實現(xiàn)特定應(yīng)用的完整功能。例如，虛幻引擎作為仿真展示系統(tǒng)與其外部程序仿真物理引擎交互以實現(xiàn)具有高真實感畫面的高精度仿真。虛幻引擎與外部程序的協(xié)作、交互均依于虛幻引擎與外部程序之間的通信。例如上例中，仿真物理引擎將模型數(shù)據(jù)通過某種通信方法發(fā)送給虛幻引擎用以渲染展示。因此，虛幻引擎與外部程序之間的通信對于廣泛的商業(yè)、工業(yè)應(yīng)用起到了基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、決定性的作用。

當(dāng)前虛幻引擎與外部通信的方法主要包括文件讀寫型、服務(wù)器通信型、點對點通信型三種類型。

文件讀寫型方法通過虛幻引擎和外部程序同時讀寫存儲介質(zhì)中的同一文件實現(xiàn)通信。該方法實現(xiàn)方式簡單，但是其通信效率受限于存儲介質(zhì)的讀寫速度，且無法實現(xiàn)虛幻引擎與部署在遠(yuǎn)程主機上的外部程序進行通信。因此，文件讀寫型方法僅適用于單機部署且對通信速度要求不高的系統(tǒng)，其應(yīng)用場景有限。

服務(wù)器通信型方法建立通信服務(wù)器來連接虛幻引擎與外部程序。在該類方法中，虛幻引擎和外部程序之間的通信數(shù)據(jù)經(jīng)由通信服務(wù)器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。其典型實現(xiàn)方法有通過Socket.IO的實現(xiàn)方法和通過ROS Integration的實現(xiàn)方法。Socket.IO的實現(xiàn)方法利用獨立的服務(wù)器，點對點轉(zhuǎn)發(fā)虛幻引擎和外部程序之間的通信數(shù)據(jù)。ROS Integration的實現(xiàn)方法采用獨立服務(wù)器進行“發(fā)布、訂閱”模式的通信，使得虛幻引擎可向訂閱了其數(shù)據(jù)消息的外部程序發(fā)送數(shù)據(jù)、可接受其訂閱了數(shù)據(jù)消息的外部程序發(fā)送的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，服務(wù)器通信型方法是虛幻引擎與外部程序的通信方法中應(yīng)用最多、復(fù)用性最好的通信方法，也可解決文件讀寫型方法無法遠(yuǎn)程通信的問題。然而，服務(wù)器通信型方法由于所有數(shù)據(jù)均需由獨立服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，其通信距離較長且服務(wù)器的處理能力會成為通信瓶頸。因此，該方法的通信效率無法滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)高效實時傳輸?shù)男枨?。例如，在自動駕駛仿真中虛幻引擎利用服務(wù)器通信型方法向多個自動駕駛控制程序同時發(fā)送高清渲染的實時場景照片時，會因為服務(wù)器的處理能力有限而造成外部程序獲取的場景照片嚴(yán)重滯后于虛幻引擎中仿真場景狀態(tài)的情況，造成自動駕駛控制程序計算偏差。

點對點通信方法直接建立虛幻引擎與外部程序的通信信道實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。典型的實現(xiàn)方法包括虛幻引擎提供的UDP通信方法和gRPC通信方法。虛幻引擎提供的UDP通信方法使用虛幻引擎消息傳輸橋連接虛幻引擎和外部程序。然而，該方法僅支持虛幻引擎與C++編程語言開發(fā)的外部程序進行通信。當(dāng)前采用gRPC進行虛幻引擎與外部程序進行通信的解決方案為Infraworld。其可以保證數(shù)據(jù)的高效傳輸，并可支持虛幻引擎與多種語言開發(fā)的外部程序進行通信。然而Infraworld僅實現(xiàn)了從虛幻引擎向外部程序單向主動發(fā)送數(shù)據(jù)的功能，未實現(xiàn)虛幻引擎對外部程序所發(fā)送數(shù)據(jù)的監(jiān)聽和接收功能，故可使用Infraworld的應(yīng)用場景有限。