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交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):6400565閱讀:141來源:國知局
專利名稱:交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),尤其涉及一種共享記憶體的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),允許屬于管控者等級(jí)的參與者可以修正游戲操控功能,而屬于觀看者等級(jí)的參與者可觀看該模擬游戲。
背景技術(shù)
在專業(yè)訓(xùn)練模擬與娛樂產(chǎn)業(yè)上,用計(jì)算機(jī)來模擬操控車輛和航空器等運(yùn)輸載具已經(jīng)相當(dāng)普及。加上現(xiàn)代網(wǎng)路科技的突飛猛進(jìn),計(jì)算機(jī)游戲的發(fā)展日益精巧,而且能夠同時(shí)由不同參與者分別操控多臺(tái)不同的模擬運(yùn)輸載具。
例如,關(guān)于賽車方面的計(jì)算機(jī)游戲,其中所設(shè)計(jì)的賽車情節(jié),可以設(shè)計(jì)成令多位參賽者共同參加比賽;且每位參賽者各自坐在一臺(tái)模擬器的座艙中,并由顯示裝置上所呈現(xiàn)的虛擬環(huán)境影像中,看到賽車跑道和其它所有參賽車輛,宛如身歷其境。每位參賽者在虛擬環(huán)境中藉由座椅外圍的控制設(shè)備,各自操控一臺(tái)虛擬賽車。不同的車輛之間會(huì)依據(jù)事先給定的物理原理及模式,彼此產(chǎn)生互動(dòng)。車輛在計(jì)算機(jī)游戲中的互動(dòng)作用,包含有不同車輛之間的碰撞、車輛和圍籬或樹木之間的碰撞等。這些令游戲達(dá)到融入性與臨場感所需要的資料數(shù)據(jù)就是透過網(wǎng)路進(jìn)行傳輸。
在現(xiàn)有技術(shù)的專利案例中,關(guān)于多人同時(shí)游戲的模擬器系統(tǒng)方面的技術(shù),包括有發(fā)明名稱為“具跨網(wǎng)路回授的車輛模擬器”(vehiclesimulator including cross-network feedback),且公開號(hào)為WO92/16922的專利文獻(xiàn),其揭露一種車輛模擬裝置,具有二個(gè)轉(zhuǎn)換的地表面(tandem surfaces),可分別提供給第一位游戲者和第二位游戲者同時(shí)使用,且同時(shí)在模擬的空間內(nèi)各自駕駛各自的車輛模擬裝置。每位游戲者坐在一臺(tái)影像屏幕的前面,且每臺(tái)影像屏幕連接到各自所屬的計(jì)算機(jī)上。每部計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)游戲模擬空間,儲(chǔ)存在每部計(jì)算機(jī)的電子記憶體中,且每部計(jì)算機(jī)經(jīng)由共享隨機(jī)存取記憶體(COMMON RAM)而構(gòu)成連結(jié)。各游戲者所屬的計(jì)算機(jī),在每一次游戲循環(huán)不斷地進(jìn)行存取共享隨機(jī)存取記憶體(COMMON RAM),所以可以判斷是否已經(jīng)發(fā)射攻擊,如果已經(jīng)發(fā)射攻擊,計(jì)算機(jī)會(huì)計(jì)算這一次攻擊是否已經(jīng)射中相關(guān)的車輛模擬裝置。
而另一篇發(fā)明名稱為“虛擬影像娛樂”(virtual imageEntertainment),且公開號(hào)為WO 93/16776的專利文獻(xiàn),其揭露一種實(shí)時(shí)的、交互式的、有運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的模擬器娛樂系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生影像游戲,與裝有運(yùn)動(dòng)平臺(tái)并由操縱者控制的控制站或模擬器產(chǎn)生互動(dòng)。多數(shù)參與者(通常為二位),經(jīng)事先選定的計(jì)時(shí)影像情節(jié),來達(dá)成互動(dòng)的結(jié)果。而且,使用控制軛和控制按鈕來達(dá)成互動(dòng)功能。
在現(xiàn)有技術(shù)中,該多人游戲模擬系統(tǒng),是為特定團(tuán)隊(duì)的工作經(jīng)驗(yàn)所需而實(shí)施的硬件接線配置。雖然為了模擬不同的競賽跑道,以硬件線路重新配置出一個(gè)競賽模擬器,是相當(dāng)容易的,但這種模擬器,并不能重新配置成例如包括機(jī)動(dòng)車輛彼此一對(duì)一發(fā)生相撞對(duì)抗的情境。
另外,在現(xiàn)有技術(shù)中,又包括發(fā)明名稱為“提供一場模擬乘坐和游戲的系統(tǒng)和方法”(The System and Method for Providing aSimulation Ride and Game),且公開號(hào)WO 94/19783的專利文獻(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有一登機(jī)卡或卡匣,其中包含可應(yīng)用于模擬裝置上的乘坐參數(shù),以提供使用者自行設(shè)定乘坐動(dòng)態(tài)感受、視覺和聲音感受。同時(shí),這個(gè)系統(tǒng)允許使用者以網(wǎng)路和調(diào)制解調(diào)器與乘坐設(shè)計(jì)者或參賽者產(chǎn)生互動(dòng),在一場游戲之中共同設(shè)計(jì)一次乘坐或游戲比賽。
現(xiàn)有技術(shù)所揭示的模擬系統(tǒng),多屬于云霄飛車類的大型機(jī)臺(tái)游戲,其特性在于使用者可自行設(shè)計(jì)組合各種不同的軌道。但這種模擬系統(tǒng)不允許參賽者彼此之間的實(shí)際互動(dòng),例如,不能進(jìn)行類似戰(zhàn)斗機(jī)的纏斗模擬等。
在現(xiàn)有技術(shù)中,又包括發(fā)明名稱為“多人同時(shí)游戲的娛樂系統(tǒng)”(Multi-Player Entertainment System),且專利號(hào)為第6,126,548號(hào)的美國專利文獻(xiàn)。這件專利所示的娛樂系統(tǒng),包括多臺(tái)模擬裝置,且每臺(tái)模擬裝置均經(jīng)過其計(jì)算機(jī)主機(jī)(host computer)而耦合連結(jié)到網(wǎng)路上,運(yùn)作時(shí)就像一臺(tái)分布式狀態(tài)(distributed state)的機(jī)器。每臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)藉由其狀態(tài)向量(state vector)定義該模擬裝置的現(xiàn)有狀態(tài)。當(dāng)模擬裝置的狀態(tài)與其低分辨率推測模型(low resolution deadreckoning model)所計(jì)算出來的行為結(jié)果差異大于預(yù)設(shè)閾值(threshold)時(shí),則該狀態(tài)向量中與這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的其它模擬裝置有關(guān)的那些元素,將由每臺(tái)主計(jì)算機(jī)在不同時(shí)間公布在網(wǎng)路上。每臺(tái)模擬裝置會(huì)針對(duì)自己以及在共同虛擬環(huán)境內(nèi)的其它虛擬裝置執(zhí)行此一推測模型(dead reckoning model)。因此,每臺(tái)模擬平臺(tái)狀態(tài)參數(shù)的更新有兩種方式,一是由推測模型方法(dead reckoning process)進(jìn)行更新(只要準(zhǔn)確度保持在所定義的誤差閾值范圍之內(nèi)),或是由網(wǎng)路上公布的狀態(tài)值進(jìn)行更新,該狀態(tài)值是用以修正由推測模型方法所計(jì)算出來的估計(jì)值。
前述“多人同時(shí)游戲的娛樂系統(tǒng)”所揭示的發(fā)明重點(diǎn),主要是在強(qiáng)調(diào)多人同時(shí)游戲時(shí)的娛樂系統(tǒng)重組,以及令這些參與者在這個(gè)系統(tǒng)中能夠體驗(yàn)三維虛擬環(huán)境中的馬賽克視覺顯示(mosaic visualdisplay)效果。這個(gè)系統(tǒng)并沒有揭示具有監(jiān)控訓(xùn)練用途的內(nèi)容,譬如監(jiān)控汽車駕駛訓(xùn)練等,也沒有揭示讓觀看者能夠自由參與觀看的系統(tǒng),譬如,不能讓觀看者依照自己所選擇的視點(diǎn)和視線觀看類似戰(zhàn)斗機(jī)的纏斗模擬。
因此,綜合前述技術(shù),不論模擬乘坐(simulation ride)或模擬游戲(simulation game)是否開始啟動(dòng),在其過程當(dāng)中,實(shí)在需要一項(xiàng)創(chuàng)新功能,該功能可允許屬于管控者等級(jí)的參與者隨時(shí)能夠教導(dǎo)游戲操控,和允許屬于觀看者等級(jí)的參與者隨時(shí)能夠觀看這場模擬乘坐(simulation ride)或模擬游戲(simulation game)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的,在于提供一種共享記憶體(share-memory)的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有共享記憶體的架構(gòu),對(duì)不同的參與者分配不同的優(yōu)先等級(jí)。
在本發(fā)明的內(nèi)容中,“參與者”一詞,泛指擁有最低限度裝備的游戲參與者,而所稱的最低限度裝備,是指擁有一部計(jì)算機(jī),且透過網(wǎng)路而連接到本發(fā)明所提供的共享記憶體的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)。根據(jù)記憶體的存取權(quán)限優(yōu)先等級(jí),每位不同的參與者,都得以從這個(gè)開放給不同記憶體使用者的共享記憶體中讀取、寫入、和重寫相關(guān)資料。這個(gè)共享記憶體是經(jīng)由網(wǎng)路進(jìn)行維護(hù),以確保對(duì)所有使用者所開放的數(shù)據(jù)的一致性與透明度。
在構(gòu)成網(wǎng)路的計(jì)算機(jī)群中,選用其中一部計(jì)算機(jī)當(dāng)作處理整個(gè)模擬系統(tǒng)網(wǎng)路的服務(wù)器計(jì)算機(jī),并用來控制網(wǎng)路模擬游戲的狀態(tài)和順序;而這部服務(wù)器計(jì)算機(jī)以外的其它計(jì)算機(jī),均稱為客戶端計(jì)算機(jī),每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)最多控制一臺(tái)模擬器。每臺(tái)模擬器的較佳安裝方式,是安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(motion platform)上,該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可按照參與者在模擬游戲中下達(dá)的運(yùn)動(dòng)暗示(motion cue)而同步運(yùn)動(dòng),使得參與者可感受到與模擬游戲的動(dòng)作完全一致的運(yùn)動(dòng)模擬效果。
此處所稱的“cue”就是一種“暗示”,代表我們對(duì)于某種事物或現(xiàn)象的本質(zhì),經(jīng)由其特性或暗示而有所感知。在一場模擬游戲中,會(huì)有可移動(dòng)物件,包括車輛、飛彈、火箭、炮彈及掉下來的樹木等;也會(huì)有靜態(tài)對(duì)象,包括山、路、橋梁、及軌道等。
由游戲操縱者所控制的可移動(dòng)對(duì)象,例如車輛,以下簡稱為“客戶端的載具”。由服務(wù)器自動(dòng)操縱的動(dòng)態(tài)對(duì)象,例如火箭,以下簡稱為“伺服端的可移動(dòng)對(duì)象”。靜態(tài)對(duì)象的表現(xiàn),例如太陽的位置和霧氣等,是依據(jù)一組稱為虛擬環(huán)境參數(shù)的資料來決定的。用來管理規(guī)范游戲程序的集中式信息(centralized information),例如,游戲開始狀態(tài)或游戲時(shí)間計(jì)時(shí)等,以下簡稱為″游戲狀態(tài)參數(shù)″。這個(gè)″游戲狀態(tài)參數(shù)″的內(nèi)容包括在虛擬世界里面的對(duì)象以及所模擬車輛的位置、方位坐標(biāo),速度和加速度等。
模擬游戲所使用的共享記憶體,其最低限度必須足以提供參與者有關(guān)動(dòng)作暗示(motion cue)、視覺暗示(visual cue)和聲音暗示(soundcue)的必備資料。其目的在于使網(wǎng)路流量可以達(dá)成最小化,同時(shí)每一臺(tái)模擬裝置的共享記憶體的數(shù)據(jù)也可以提供給在網(wǎng)路上所有其它模擬裝置使用。
模擬游戲中的參與者,根據(jù)他們?cè)诠蚕碛洃涹w的存取權(quán)限優(yōu)先次序,將被區(qū)分成三種不同的參與者等級(jí)。其中,第一等級(jí)的參與者稱為管控者等級(jí)(supervisory class),在模擬過程中,具有最高的優(yōu)先等級(jí)來讀/寫共享記憶體的數(shù)據(jù);第二等級(jí)的參與者稱為驅(qū)動(dòng)者等級(jí)(driver class),在模擬過程中,具有權(quán)利讀/寫共享記憶體的數(shù)據(jù),然而,由驅(qū)動(dòng)者等級(jí)所寫入的數(shù)據(jù)可以被管控者等級(jí)所寫入的數(shù)據(jù)重寫;第三等級(jí)的參與者稱為觀看者等級(jí)(viewer class),在模擬過程中,僅具有從共享記憶體中讀取數(shù)據(jù)的權(quán)利。
根據(jù)這種原則,在本發(fā)明所示的共享記憶體的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)中,就能夠達(dá)成根據(jù)參與者的等級(jí)差別而賦與相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方式。管控者等級(jí)的參與者能夠更正個(gè)別驅(qū)動(dòng)者等級(jí)的參與者的游戲操控動(dòng)作;觀看者等級(jí)的初學(xué)參與者,透過諸如模擬裝置等先進(jìn)設(shè)備,能夠觀看到所顯示的模擬游戲。


圖1為本發(fā)明所示的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明所使用的運(yùn)動(dòng)模擬裝置示意圖。
圖3為本發(fā)明所示的共享記憶體的數(shù)據(jù)區(qū)示意圖。
圖4為在共享記憶體內(nèi)每一個(gè)客戶端數(shù)據(jù)區(qū)的參與者隊(duì)列示意圖。
圖5為本發(fā)明所示的網(wǎng)路通訊中共享記憶體的作用圖表。
圖6為服務(wù)器計(jì)算機(jī)和客戶端計(jì)算機(jī)的軟件執(zhí)行方塊圖。
圖7為描述共享記憶體的數(shù)據(jù)區(qū)所存取的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
符號(hào)說明11...客戶端計(jì)算機(jī)12...模擬裝置13...服務(wù)器計(jì)算機(jī)14...網(wǎng)路纜線21...運(yùn)動(dòng)平臺(tái)22...電控箱23...座艙24...投影式顯示裝置25...游戲控制器 26...揚(yáng)聲器30...共享記憶體具體實(shí)施方式
在一場模擬游戲之中,若干可移動(dòng)的對(duì)象,可能經(jīng)由撞擊,而使得彼此之間會(huì)產(chǎn)生互動(dòng)。例如,可移動(dòng)對(duì)象本身,可能會(huì)因撞擊而分解成二件可移動(dòng)的對(duì)象,而且,其中一件可移動(dòng)的對(duì)象,歸屬于服務(wù)器端(server-owned)的可移動(dòng)的對(duì)象。同理,可移動(dòng)的對(duì)象也可能會(huì)與靜態(tài)的對(duì)象發(fā)生碰撞,使得彼此之間會(huì)產(chǎn)生互動(dòng)。而這個(gè)靜態(tài)的對(duì)象,因受到碰撞的關(guān)系,亦可能變成一件歸屬于服務(wù)器端(server-owned)的可移動(dòng)的對(duì)象。而兩件對(duì)象的碰撞,是藉由邊界相交分析(boundary intersection analysis)來檢測,簡稱為碰撞分析(collision analysis)。
在構(gòu)成網(wǎng)路的計(jì)算機(jī)群中,選用其中一部計(jì)算機(jī)當(dāng)作處理整個(gè)模擬系統(tǒng)網(wǎng)路的服務(wù)器計(jì)算機(jī)(server),并用來控制網(wǎng)路模擬游戲的狀態(tài)和順序;而這部服務(wù)器計(jì)算機(jī)以外的其它計(jì)算機(jī),均稱為客戶端計(jì)算機(jī)(client),且每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)最多控制一臺(tái)模擬器(simulatorunit)。每臺(tái)模擬器的較佳安裝方式,是安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(motionplatform)上,該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可提供參與者在模擬游戲中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)暗示(motion cue),使得參與者感受到與模擬游戲的動(dòng)作完全一致的運(yùn)動(dòng)模擬效果。在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上面,設(shè)有一座艙,座艙中設(shè)置有投影式顯示裝置,游戲控制器和音效系統(tǒng)。這個(gè)投影式顯示裝置,依照使用者的眼睛視點(diǎn)位置及/或所選擇的視線方向,會(huì)在二維(2D)屏幕上顯現(xiàn)虛擬的三維(3D)立體世界中的對(duì)象映像。使用者的眼睛視點(diǎn)位置及/或視線方向被設(shè)定依附在虛擬車輛上,這臺(tái)虛擬車輛可以在三維(3D)立體虛擬世界中移動(dòng)行駛。這輛虛擬車輛的移動(dòng)動(dòng)作是藉由物理定律來操控,以產(chǎn)生類似實(shí)際車輛真正行駛的動(dòng)作軌跡;而該虛擬車輛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作則是由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)所產(chǎn)生,藉由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作動(dòng),搖蕩參與者并提供參與者“運(yùn)動(dòng)暗示”(motion cue)來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬。參與者的眼睛視點(diǎn)位置及/或視線方向被設(shè)定依附在虛擬車輛上,而依據(jù)視點(diǎn)所產(chǎn)生的投影影像則會(huì)顯示在屏幕上。參與者的眼睛視點(diǎn)位置及/或視線方向會(huì)隨著虛擬車輛的行駛移動(dòng)而改變,如此,對(duì)參與者而言,將產(chǎn)生一系列稱為視覺暗示(visual cue)的二維(2D)影像投影。
座艙所設(shè)置的音效系統(tǒng),具有2個(gè)到6個(gè)揚(yáng)聲器,每個(gè)揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出模擬自虛擬世界中不同音源的音響。這個(gè)音效系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以對(duì)參與者發(fā)出聲音暗示(sound cue),參與者藉由聲音暗示(sound cue)可以判斷出在虛擬世界之中該對(duì)象的位置、以及該對(duì)象的接近/離開速度。
模擬游戲中的參與者,根據(jù)他們?cè)谟洃涹w的存取權(quán)限優(yōu)先次序,將被區(qū)分成三種不同的參與者等級(jí)。其中,第一等級(jí)的參與者稱為管控者等級(jí)(supervisory class),在模擬過程中,具有最高的優(yōu)先次序讀/寫共享記憶體的數(shù)據(jù);第二等級(jí)的參與者稱為驅(qū)動(dòng)者等級(jí)(driverclass),在模擬過程中,具有權(quán)利讀/寫共享記憶體的數(shù)據(jù),然而,由驅(qū)動(dòng)者等級(jí)所寫入的數(shù)據(jù)可以被管控者等級(jí)所寫入的數(shù)據(jù)重寫;第三等級(jí)的參與者稱為觀看者等級(jí)(viewer class),在模擬過程中,僅具有從共享記憶體中讀取數(shù)據(jù)的權(quán)利。
參照?qǐng)D1所示的一種交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)架構(gòu),在這個(gè)網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)中,有三種不同等級(jí)的參與者驅(qū)動(dòng)者等級(jí)的參與者、管控者等級(jí)的參與者、及觀看者等級(jí)的參與者。
屬于驅(qū)動(dòng)者等級(jí)的參與者基本裝備,具有一部客戶端計(jì)算機(jī)11和一臺(tái)模擬裝置12;屬于管控者等級(jí)的參與者基本裝備,具有一部客戶端計(jì)算機(jī)11,且最好同時(shí)裝備有一臺(tái)模擬裝置12;而屬于觀看者等級(jí)的參與者基本裝備,則僅具有一部客戶端計(jì)算機(jī)11。所有的客戶端計(jì)算機(jī)11,都經(jīng)過網(wǎng)路纜線14與一部服務(wù)器計(jì)算機(jī)13構(gòu)成網(wǎng)路聯(lián)結(jié),同時(shí)最好是使用以太網(wǎng)路(Ethernet)聯(lián)結(jié)。
參照?qǐng)D2所示的模擬裝置12,每臺(tái)模擬裝置12,由一座運(yùn)動(dòng)平臺(tái)21、一組電控箱22、及一座座艙23所組成;其中,該座艙23的空間,至少可容納一位使用者外、并設(shè)置有一臺(tái)投影式顯示裝置24,一組游戲控制器25、及一組具有揚(yáng)聲器26的音效系統(tǒng)。
參照?qǐng)D3所示的共享記憶體30的數(shù)據(jù)區(qū)域結(jié)構(gòu)。這個(gè)共享記憶體30被區(qū)分成復(fù)數(shù)塊區(qū)域,包括屬于服務(wù)器擁有的數(shù)據(jù)區(qū)(server-owneddata section,以下稱為服務(wù)器數(shù)據(jù)區(qū))、和屬于客戶端擁有的數(shù)據(jù)區(qū)(client-owned data section,以下稱為客戶端數(shù)據(jù)區(qū))。而為了加快資料的傳輸速度,這個(gè)共享記憶體30的規(guī)格,最好是使用最小型的記憶體。在本發(fā)明的特定具體實(shí)施例中,每一個(gè)服務(wù)器資料區(qū)使用32DWORD(32bits)記憶體,每一個(gè)客戶端資料區(qū),同樣也使用32DWORD(32bits)記憶體。
在本發(fā)明中,從共享記憶體存取數(shù)據(jù)的權(quán)限,是依照存取數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級(jí)來管理的。所以,在排隊(duì)隊(duì)列等候存取數(shù)據(jù)的所有使用者當(dāng)中,只有一位使用者擁有權(quán)限被允許對(duì)共享記憶體寫入(write)資料。屬于較低優(yōu)先等級(jí)的其余使用者,在等候較高優(yōu)先等級(jí)的使用者離開排隊(duì)隊(duì)列之前,只能讀取(read)共享記憶體的資料。
因此,如果任何一位參與者正在控制客戶端資料區(qū)時(shí),則該筆客戶端資料即相應(yīng)連結(jié)于虛擬環(huán)境之中的一輛虛擬車輛。而所謂“控制”的實(shí)際意義,就是執(zhí)行對(duì)共享記憶體“寫入”數(shù)據(jù)的權(quán)限。所以,為取得控制權(quán)限,參與者最多可檢視一塊客戶端資料區(qū)。據(jù)此,同一塊屬于客戶端擁有的數(shù)據(jù)區(qū)域,就可能會(huì)有超過一位參與者企圖想要控制。遇到這種情況時(shí),參與者就得在排隊(duì)隊(duì)列等候取得控制的權(quán)限。
圖4為客戶端數(shù)據(jù)區(qū)的使用者隊(duì)列的一項(xiàng)具體實(shí)施例。這個(gè)具體實(shí)施例共有八位參與者,且每一位參與者,在本發(fā)明所示的共享記憶體的模擬系統(tǒng)中,都被分配有優(yōu)先等級(jí)。如圖4所示,參與者#1、參與者#2、和參與者#8在共享記憶體的同一塊客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)被檢測到,因?yàn)閰⑴c者#2在此處具有存取資料的最高優(yōu)先等級(jí),所以他被指派去控制連結(jié)到客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)的虛擬車輛;換言之,當(dāng)其余參與者正在客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)排隊(duì)隊(duì)列等候取得控制的權(quán)限時(shí),參與者#2被允許對(duì)這塊客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)寫入(write)資料。當(dāng)參與者#2離開客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)時(shí),具有存取數(shù)據(jù)第二優(yōu)先等級(jí)的參與者#1可以立刻取代來控制連結(jié)到客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)的虛擬車輛。
如果參與者#2再一次進(jìn)入排隊(duì)隊(duì)列來取得控制的權(quán)限時(shí),因?yàn)閰⑴c者#2具有存取數(shù)據(jù)的最高優(yōu)先等級(jí),所以參與者#1將再被指派到排隊(duì)隊(duì)列等候取得控制權(quán)限。
藉由客戶端資料區(qū)控制權(quán)限的轉(zhuǎn)移,可以由一位使用者交替轉(zhuǎn)移到另一位使用者,使得本發(fā)明中監(jiān)視控制使用者的行為,因此得以實(shí)現(xiàn)。在圖4所示的這個(gè)特定具體實(shí)施例中,共享記憶體的客戶端#2數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)有三種不同等級(jí)的參與者,其中參與者#2是參與者#1的管控者,它具有較高優(yōu)先等級(jí),可以對(duì)較低優(yōu)先等級(jí)的參與者#1所產(chǎn)生的控制行為進(jìn)行干涉。而坐在車輛后座上的另一位參與者#8,則成為屬于觀看者等級(jí)的初學(xué)參與者角色,得以觀看車輛移動(dòng)(或行駛)。
而參與者#3、參與者#4、參與者#5、及參與者#6則在虛擬環(huán)境中各自控制一臺(tái)所屬的虛擬車輛,都是屬于驅(qū)動(dòng)者等級(jí)的參與者;此外,因?yàn)樵诠蚕碛洃涹w客戶端資料區(qū)內(nèi),參與者#7沒有在任何一塊客戶端資料區(qū)被檢視到,所以,他是一位自由的觀看者等級(jí)的參與者,在虛擬環(huán)境中,他可以隨意選擇他的靜態(tài)視線和眼睛視點(diǎn)。
圖5為本發(fā)明所示的共享記憶體(share-memory)用于產(chǎn)生網(wǎng)路通訊的動(dòng)作圖,在本發(fā)明的特定具體實(shí)施例中,每臺(tái)計(jì)算機(jī)的共享記憶體(common memory)以每0.03秒的頻率更新一次。服務(wù)器計(jì)算機(jī)13依照游戲狀態(tài)參數(shù),會(huì)將數(shù)據(jù)寫入共享記憶體內(nèi)的服務(wù)器資料區(qū)。同時(shí),服務(wù)器計(jì)算機(jī)13也負(fù)責(zé)將服務(wù)器數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)上傳到各客戶端計(jì)算機(jī)11,同時(shí)從各客戶端計(jì)算機(jī)11下載相應(yīng)的客戶端數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù),以維持每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)11與服務(wù)器計(jì)算機(jī)13的共享記憶體中資料的一致性。
在本發(fā)明的特定具體實(shí)施例中,客戶端計(jì)算機(jī)11與服務(wù)器計(jì)算機(jī)13的網(wǎng)路連結(jié),是利用一種無連接協(xié)議(connectionless protocol)的使用者數(shù)據(jù)封包協(xié)議(UDP,User Datagram Protocol)來達(dá)成的。要使用以使用者數(shù)據(jù)封包協(xié)議(UDP)來傳輸數(shù)據(jù)時(shí),客戶端計(jì)算機(jī)11首先要設(shè)定客戶端計(jì)算機(jī)的區(qū)域端口特性(local port property)。接著服務(wù)器計(jì)算機(jī)13只需將其遠(yuǎn)程主機(jī)(remote host)的因特網(wǎng)地址,設(shè)定成與客戶端計(jì)算機(jī)11的因特網(wǎng)地址相同,和將服務(wù)器計(jì)算機(jī)13的遠(yuǎn)程端口特性(remote port property),設(shè)定成與客戶端計(jì)算機(jī)11的區(qū)域端口特性(local port property)為相同,接著,啟動(dòng)″SendData″發(fā)送數(shù)據(jù)的方法,就開始發(fā)送訊息。而客戶端計(jì)算機(jī)11則使用具有DataArrival動(dòng)作的″GetData″接受數(shù)據(jù)方法,來接收由服務(wù)器計(jì)算機(jī)13發(fā)送出來的訊息。
客戶端計(jì)算機(jī)有可能會(huì)加入一系列不同的服務(wù)器計(jì)算機(jī)網(wǎng)路。為了要找尋啟動(dòng)中的主服務(wù)器(active server),UDP可以具有搜尋服務(wù)器的功能。如果前述表列中的服務(wù)器沒有任何一個(gè)是在活動(dòng)中(active)的,則該客戶端計(jì)算機(jī)即成為服務(wù)器計(jì)算機(jī)(server computer)。當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)被搜尋到是主服務(wù)器計(jì)算機(jī)(active server)時(shí),后續(xù)的傳輸控制協(xié)議(TCP,Transfer Control Protocol),就在客戶端計(jì)算機(jī)11和被搜尋到的服務(wù)器計(jì)算機(jī)13之間構(gòu)成傳輸時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。因此,利用傳輸控制協(xié)議(TCP),遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)群之間就可產(chǎn)生網(wǎng)路連結(jié)和維持聯(lián)系。
當(dāng)兩部計(jì)算機(jī)利用這種網(wǎng)路連結(jié)方式連結(jié)時(shí),這兩部計(jì)算機(jī)之間就可相互傳送數(shù)據(jù)。將服務(wù)器計(jì)算機(jī)的其中一個(gè)通訊端口(Port),設(shè)定成“聽”(Listen),并且啟用“聽”(Listen)的接收呼叫方法。當(dāng)客戶端計(jì)算機(jī)11請(qǐng)求網(wǎng)路連結(jié)時(shí),服務(wù)器計(jì)算機(jī)13執(zhí)行客戶端請(qǐng)求連結(jié)“ClientRequest”動(dòng)作,且服務(wù)器計(jì)算機(jī)為了要完成客戶端計(jì)算機(jī)的請(qǐng)求,在其客戶端請(qǐng)求連結(jié)“ClientRequest”動(dòng)作之中,將啟動(dòng)接受請(qǐng)求連結(jié)的接受(Accept)方法。
圖6為服務(wù)器計(jì)算機(jī)和客戶端計(jì)算機(jī)軟件執(zhí)行的方塊圖??蛻舳擞?jì)算機(jī)11將車輛型態(tài)參數(shù)、車輛狀態(tài)參數(shù)、車輛聲音/視覺參數(shù)、以及車輛撞擊參數(shù)等數(shù)據(jù),上傳到服務(wù)器計(jì)算機(jī)13,而且將這些參數(shù)數(shù)據(jù)寫入共享記憶體的客戶端資料區(qū)。接著客戶端計(jì)算機(jī)11自服務(wù)器計(jì)算機(jī)13下載共享記憶體的所有數(shù)據(jù)。同時(shí),客戶端計(jì)算機(jī)11并獲得來自游戲控制器25所輸入的游戲資料。在本發(fā)明的特定具體實(shí)施例中,由游戲控制器25所輸入的游戲資料的取樣率(sampling rate),是每十分之一秒一次。
客戶端計(jì)算機(jī)11依照輸入的游戲資料及所下載的客戶端數(shù)據(jù),會(huì)執(zhí)行客戶端虛擬車輛的動(dòng)力學(xué)分析(dynamics analysis);同時(shí),客戶端計(jì)算機(jī)11依照輸入的游戲資料及所下載的客戶端數(shù)據(jù),也同時(shí)執(zhí)行碰撞分析(collision analysis),以判斷客戶端的虛擬車輛是否碰撞到另一輛客戶端的虛擬車輛或是否碰撞到服務(wù)器計(jì)算機(jī)所擁有的可移動(dòng)物件??蛻舳擞?jì)算機(jī)11根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析和碰撞分析的結(jié)果以及共享記憶體的數(shù)據(jù),立即執(zhí)行視覺和音響效果,且根據(jù)所執(zhí)行的視覺和音響效果,客戶端計(jì)算機(jī)11同步執(zhí)行控制顯示裝置和音效系統(tǒng)。
客戶端計(jì)算機(jī)11根據(jù)動(dòng)力學(xué)和碰撞分析數(shù)據(jù),并同所設(shè)定的運(yùn)動(dòng)暗示法則(motion cue laws),即可產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),接著依據(jù)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),客戶端計(jì)算機(jī)11可以控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)21產(chǎn)生動(dòng)作。
而服務(wù)器計(jì)算機(jī)13依據(jù)預(yù)定的游戲規(guī)則和共享記憶體的數(shù)據(jù),來控制游戲狀態(tài)參數(shù),并且依據(jù)游戲狀態(tài)參數(shù),將游戲狀態(tài)參數(shù)和虛擬環(huán)境參數(shù),寫入共享記憶體內(nèi)的服務(wù)器資料區(qū)。在模擬過程中服務(wù)器計(jì)算機(jī)13最重要的任務(wù),就是維持共享記憶體內(nèi)數(shù)據(jù)的一致性。所以,服務(wù)器計(jì)算機(jī)13根據(jù)共享記憶體的數(shù)據(jù),將產(chǎn)生屬于服務(wù)器端的可移動(dòng)物件。而且,服務(wù)器計(jì)算機(jī)13同樣會(huì)對(duì)服務(wù)器端的可移動(dòng)對(duì)象執(zhí)行動(dòng)力學(xué)分析和碰撞分析。接著,服務(wù)器計(jì)算機(jī)13會(huì)將服務(wù)器端的可移動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)和碰撞參數(shù),寫入共享記憶體內(nèi)的服務(wù)器資料區(qū)。此外,服務(wù)器計(jì)算機(jī)13并得進(jìn)一步包含多重處理(multi-processes)和多執(zhí)行緒(multi-threads)的功能,其中每一執(zhí)行緒均可如客戶端計(jì)算機(jī)執(zhí)行前述的功能。
圖7為描述共享記憶體的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)所存取的資料內(nèi)容。在本發(fā)明的特定具體實(shí)施例中,共享記憶體內(nèi)服務(wù)器資料區(qū)的內(nèi)容,得包含游戲狀態(tài)參數(shù)、虛擬環(huán)境參數(shù)、服務(wù)器端的可移動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)、和服務(wù)器端可移動(dòng)對(duì)象的碰撞參數(shù);而共享記憶體內(nèi)客戶端資料區(qū)的內(nèi)容,得包含車輛型態(tài)參數(shù)、客戶端車輛的狀態(tài)參數(shù)、車輛聲音/視覺參數(shù)、以及車輛碰撞參數(shù)等資料。其中,車輛的相關(guān)狀態(tài)參數(shù),得包括車輛的位置,車輛的速度和加速度;車輛碰撞參數(shù),得包括目前發(fā)生碰撞的車輛身份辨識(shí)(ID)數(shù)據(jù),和該車輛在發(fā)生碰撞后應(yīng)該改變的車速;車輛聲音參數(shù)得包括相應(yīng)于該客戶端數(shù)據(jù)區(qū)的車輛所發(fā)出的聲音型態(tài),譬如爆炸聲和車輛的引擎聲音等;而車輛視覺參數(shù)得包括車輛的車前燈是否已經(jīng)開燈。
綜上所述,本發(fā)明提供一種共享記憶體的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)具有共享記憶體的架構(gòu),對(duì)不同的參與者分配不同的優(yōu)先等級(jí)。在本發(fā)明內(nèi)容中,使用″參與者″一詞,泛指擁有最低限度裝備的游戲參與者,而所稱的最低限度裝備,是指擁有一部計(jì)算機(jī),且透過網(wǎng)路而聯(lián)結(jié)到本發(fā)明所提供的共享記憶體的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)。每位不同的參與者,根據(jù)記憶體的存取權(quán)限優(yōu)先等級(jí),得以由此一公開放分享給不同使用者的共享記憶體來讀取、寫入、和重寫相關(guān)數(shù)據(jù)資料。這個(gè)共享記憶體經(jīng)由網(wǎng)路進(jìn)行維護(hù),以確保對(duì)所有使用者所開放數(shù)據(jù)的一致性與透明度。
在構(gòu)成網(wǎng)路的計(jì)算機(jī)群中,選用其中一部計(jì)算機(jī)當(dāng)作處理整個(gè)模擬系統(tǒng)網(wǎng)路的服務(wù)器計(jì)算機(jī),并用來控制網(wǎng)路模擬游戲的狀態(tài)和順序;而這部服務(wù)器計(jì)算機(jī)以外的其它計(jì)算機(jī),均稱為客戶端計(jì)算機(jī),每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)最多控制一臺(tái)模擬器。每臺(tái)模擬器的較佳安裝方式,為安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(motion platform)上,該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可提供參與者在模擬游戲中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的“motion cue”(運(yùn)動(dòng)暗示),使得參與者感受到與模擬游戲的動(dòng)作完全一致的運(yùn)動(dòng)模擬效果。此處所稱的“cue”就是一種“暗示”,代表我們對(duì)于某種事物或現(xiàn)象的本質(zhì),經(jīng)由其特性或暗示而有所感知。
而且,本發(fā)明所揭示的交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),允許屬于管控者等級(jí)的參與者,教導(dǎo)屬于驅(qū)動(dòng)者等級(jí)的參與者在游戲中如何進(jìn)行操控,并允許屬于觀看者等級(jí)的參與者觀看模擬游戲。此外,本發(fā)明所揭示的的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),具有多重用途,包括娛樂用途和訓(xùn)練用途。
在不偏離本發(fā)明所揭露的發(fā)明精神或必要特征的情形下,以上所敘述的本發(fā)明內(nèi)容,可以確認(rèn)能以其它特定形式將其付諸具體實(shí)施。因此,應(yīng)該理解本發(fā)明并不僅限定在前面所說明的詳細(xì)內(nèi)容,而且應(yīng)該以申請(qǐng)專利范圍所界定的內(nèi)容為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),包含一臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī),設(shè)有一共享記憶體,該共享記憶體存有模擬過程的數(shù)據(jù);復(fù)數(shù)臺(tái)模擬裝置,且每臺(tái)模擬裝置由一臺(tái)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、一組電控箱、及一座艙所組成;且該座艙至少可容納一位使用者外、并設(shè)置有一臺(tái)投影式顯示裝置,一組游戲控制器、及音效系統(tǒng)的揚(yáng)聲器;復(fù)數(shù)臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī),且每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)均聯(lián)結(jié)有相對(duì)應(yīng)的一臺(tái)模擬裝置;一通信網(wǎng)路,連結(jié)服務(wù)器計(jì)算機(jī)與每一臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī);其中,服務(wù)器計(jì)算機(jī)和客戶端計(jì)算機(jī)的共享記憶體,被區(qū)分成包含一塊服務(wù)器資料區(qū)和復(fù)數(shù)塊客戶端資料區(qū),以及每塊客戶端資料區(qū),個(gè)別對(duì)應(yīng)著一臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī);且前述復(fù)數(shù)臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)具有下列功能上傳車輛型態(tài)參數(shù)、車輛聲音/視覺參數(shù)、以及車輛碰撞參數(shù)等數(shù)據(jù)到服務(wù)器計(jì)算機(jī),而且將這些參數(shù)數(shù)據(jù)寫入共享記憶體內(nèi)的客戶端資料區(qū);下載來自于服務(wù)器計(jì)算機(jī)的共享記憶體所存取的所有數(shù)據(jù);取得來自游戲控制器所輸入的游戲數(shù)據(jù);依據(jù)輸入的游戲數(shù)據(jù)及下載來自服務(wù)器計(jì)算機(jī)的共享記憶體的數(shù)據(jù),執(zhí)行客戶端虛擬車輛的動(dòng)力學(xué)分析;依據(jù)輸入的游戲數(shù)據(jù)及下載來自服務(wù)器計(jì)算機(jī)的共享記憶體的數(shù)據(jù),執(zhí)行碰撞分析,以判斷客戶端虛擬車輛是否碰撞到另一輛客戶端的虛擬車輛或是否碰撞到服務(wù)器端的可移動(dòng)物件;依據(jù)所執(zhí)行的動(dòng)力學(xué)分析和碰撞分析的結(jié)果,和依照下載來自服務(wù)器計(jì)算機(jī)的共享記憶體的數(shù)據(jù),執(zhí)行視覺和音響效果;依據(jù)所執(zhí)行的視覺和音響效果,執(zhí)行控制顯示裝置和音效系統(tǒng);執(zhí)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生;和依據(jù)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)作;而前述服務(wù)器計(jì)算機(jī)的功能,包括依據(jù)預(yù)定的游戲規(guī)則和共享記憶體的數(shù)據(jù),控制游戲狀態(tài)參數(shù);依據(jù)游戲狀態(tài)參數(shù),將游戲狀態(tài)參數(shù)和虛擬環(huán)境參數(shù),寫入共享記憶體內(nèi)的服務(wù)器資料區(qū);藉由從客戶端計(jì)算機(jī)上傳服務(wù)器數(shù)據(jù)區(qū)的資料,及下載客戶端數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)到客戶端計(jì)算機(jī),以維持每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)的共享記憶體的數(shù)據(jù)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)的共享記憶體的數(shù)據(jù)有一致性;依據(jù)共享記憶體的數(shù)據(jù),產(chǎn)生服務(wù)器端的可移動(dòng)物件;對(duì)服務(wù)器端的可移動(dòng)對(duì)象執(zhí)行動(dòng)力學(xué)分析和碰撞分析;和將服務(wù)器端的可移動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)和碰撞參數(shù),寫入共享記憶體內(nèi)的服務(wù)器資料區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),其中該臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī),進(jìn)一步包含具有多重處理和多執(zhí)行緒工作功能,包括上傳車輛型態(tài)參數(shù)、車輛聲音/視覺參數(shù)、以及車輛碰撞參數(shù)等數(shù)據(jù)到服務(wù)器計(jì)算機(jī),而且將這些參數(shù)數(shù)據(jù)寫入共享記憶體內(nèi)的客戶端數(shù)據(jù)區(qū);由預(yù)先定義的數(shù)據(jù)庫與共享記憶體的數(shù)據(jù)取得游戲輸入資料;依據(jù)輸入的游戲數(shù)據(jù)及自共享記憶體所下載的數(shù)據(jù),執(zhí)行客戶端虛擬車輛的動(dòng)力學(xué)分析;依據(jù)輸入的游戲數(shù)據(jù)及自共享記憶體所下載的數(shù)據(jù),執(zhí)行碰撞分析,以判斷客戶端的虛擬車輛是否碰撞到另一輛客戶端的虛擬車輛或是否碰撞到服務(wù)器端的可移動(dòng)物件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),其中,所使用的共享記憶體進(jìn)一步包含一塊屬于服務(wù)器擁有的數(shù)據(jù)區(qū)域(服務(wù)器數(shù)據(jù)區(qū));復(fù)數(shù)塊屬于客戶端擁有的數(shù)據(jù)區(qū)域(客戶端數(shù)據(jù)區(qū)),且每個(gè)客戶端數(shù)據(jù)區(qū)對(duì)應(yīng)一部呈現(xiàn)在虛擬環(huán)境中的車輛;及一個(gè)數(shù)據(jù)寫入權(quán)限的隊(duì)列。
4.如權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),其中該臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī),進(jìn)一步具有數(shù)據(jù)庫功能,可記錄游戲的歷史資料。
5.如權(quán)利要求3所述的網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),其中該臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī),進(jìn)一步具有數(shù)據(jù)庫功能,可記錄游戲的歷史資料。
全文摘要
一種交互式網(wǎng)路運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),可以提供各種不同的模擬用途、監(jiān)控訓(xùn)練用途、和觀看或?yàn)g覽等用途,且這個(gè)系統(tǒng)具有共享記憶體的架構(gòu),對(duì)不同的參與者分配不同的優(yōu)先等級(jí),以及根據(jù)記憶體存取權(quán)限的優(yōu)先等級(jí),每位不同的參與者都得以從這個(gè)開放給不同記憶體使用者的共享記憶體中讀取、寫入、和重寫相關(guān)資料;這個(gè)共享記憶體經(jīng)由網(wǎng)路進(jìn)行維護(hù),同時(shí)在構(gòu)成網(wǎng)路的計(jì)算機(jī)群中選用其中一部計(jì)算機(jī)當(dāng)作服務(wù)器計(jì)算機(jī),而這部服務(wù)器計(jì)算機(jī)以外的計(jì)算機(jī),均稱為客戶端計(jì)算機(jī),且每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)最多控制一臺(tái)模擬器;每臺(tái)模擬器的較佳安裝方式是安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上,該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可根據(jù)運(yùn)動(dòng)暗示同步運(yùn)動(dòng),令參與者感受到與模擬游戲的動(dòng)作完全一致的運(yùn)動(dòng)模擬效果。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1570946SQ20041003753
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者江建勛 申請(qǐng)人:賴銀樑
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