阿里数据中心数字孪生可视化 |
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作者 | 彭安(子奂)业务背景 日益增长的数据中心(Internet Data Center,简称 IDC)规模和逐年增加的自建机房数量,对 IDC 资源管控、运维等工作提出了更高要求。以数据可视化为基础,结合 3D 可交互场景的数字孪生应用便应运而生。为满足不断发展的业务与技术需要,我们提出了一套 IDC 数字孪生产品的系统性解决方案。本文主要从技术角度进行分享,介绍相关的技术方案与实现,相关设计方案更多分享详见文末。
为实现以上需求,兼顾 web 端业务的特性,我们设计并提出了一套三维交互式应用的技术方案: (1)光源(Light)、物体(Mesh)、数据(Data)能够在多个场景复用 (2)视图切换功能通过 场景(Scene)与相机(Camera)两两组合产生用户界面(即用户看到的画面) (3)在相机交互(Camera Control)层实现用户交互的功能封装,如:点击、拖拽、缩放等 三维应用框架依照前面提出的技术方案,我们实现了一套适用于数字孪生业务的三维交互式应用框架(IDC 3D Drama) 其主要功能特性如下: (1)开放能力 & 业务驱动 基于 ThreeJS 封装,支持与 ThreeJS 能力同构配置化编码风格,适用于业务驱动的开发模式(2)高效还原 图形仿真和渲染优化,追求视觉还原和 web 性能统一多领域业务资源库,快速还原业务形态(3)快速集成 模块式引用,对前端工程、环境无特殊要求按需加载和内部受控,天然支持 PWA业务组件为了实现业务的快速开发和落地,我们对 IDC 业务中的模型、资源进行整理,并结合代码层面的包装,开发了一系列的基础组件。 为了与现有的前端技术栈、工具链保持统一,数字孪生应用的实现本质上是在 React SPA 基础上进行的二次开发和扩展。这里对后文中反复提到的两个概念作出定义(仅限于本文): SPA 应用:即当下的 React SPA三维应用:基于前文的三维应用框架实现的应用实例,一个实例包含了多个场景、相机、图形、数据源等内容,详细概念可参考 THREE 官网文档。 在前端单页面应用(SPA)中,我们一般通过前端路由及其参数来控制内容“页面”的切换,路由实例化后的 url 与页面的关系往往是一一对应的。 (1)主视觉的运行周期。即三维应用在用户首次访问应用页面时启动,在用户关闭页面时及时注销以释放资源; (2)主视觉的 跨页面 运行。即三维应用的运行不应受页面切换、应用状态更新的影响; (3)主视觉与页面、应用的 双向通信。应用、页面的状态更新可以驱动三维应用的变化(图形节点增减、动效等),反之,三维应用的变化也能作用于应用、页面的更新(数据图表、文本内容变化等)。
举例:通过处理 onMouseover 回调实现鼠标经过物体时的光标变化:代码实现
在视觉方案上使用了风格更为明快的 “三维白模” 效果,为了能够实现场景的 “像真” 和图形细节轮廓的完整还原,还需要使用到一定的光效、投影和后期(Directinal Light、Shadow Map、SAO、FXAA 等)。下图所示为图像处理的前后对比,通过对光源投影、后期效果的使用和不断调优,最终还原出较为理想的视觉效果。 除上文所阐述内容以外,在实际的业务开发中还有很多需要考虑的因素和解决的问题: 应用性能(模型体积、加载策略、设备状态、网络环境)多端适配(移动端交互适配、浏览器全屏等问题)大屏交付(投屏场景下的大屏操控方案)篇幅原因,这里不再展开介绍,欢迎大家交流讨论。 案例展示📢 📢 由于微信不支持浏览外部链接,建议在浏览器访问 案例01 - IDC 数字孪生(杭州仁和机房)
PC端 - 线上地址:https://apsara-stack.aliyun.com/experience-camp/streaming移动端 - 请扫二维码↓ 不久的将来,计划从应用、工具、资源三个层面,不断补齐、完善生产资料和相关工具链,打造一站式的数字孪生应用解决方案,为 IDC 设备运维、资源监管等业务落地和快速实践提供稳定的能力。
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