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一个复杂的VRML场景的设计

时间:2007-1-18栏目:计算机信息技术

  摘要:
  
  本文通过对HTML和VRML的比较,阐述了VRML的工作原理及特性,简要介绍了VRML的核心体系,并分析了一个复杂的VRML场景的设计制作流程,对可能出现的问题作了相应的解答。
  
  关键词:HTML语言  VRML语言、虚拟现实、交互
  
  A Design Of A Complex VRML Scene
  
  Zhangchaoqin Tanxianhai
  
  (Computer Department Of Southwest Jiaotong Univerity, SiChuan ChengDu 610031)
  
  Abstract :In this paper,,through comparing the HTML with the VRML ,the author describles the working principle of the VRML,introduces the kernel scheme of the VRML in brief,analyses the facture procession of a complex VRML Scence ,and solves the problem which may occur.
  
  Key Words:HTML 、 VRML、 VR 、interaction
  
  1. 前言
  
  未来信息社会的三大特征是:多媒体(Multimedia)、因特网(Internet)、和虚拟现实(VR,Virtual Reality)。1995年,HTML(超文本标识语言,Hyper Text Marked Language)语言以其简单及跨平台特性,将全球处于十分分散的计算机连接起来,它以超链接为基础,把文本、图片、声音、动画、影像集成在一起,提供了基本的多媒体功能。
  
  但是受HTML语言自身局限,网页只能是简单的平面结构,就算Java语言为WWW增色不少,也仅仅停留在平面设计阶段;即使CGI(通用网关接口,Common Gateway Interface)能使Wed有更强的交互功能,但也仅限于单调的文档及表格。
  
  近几年出现的VRML(虚拟现实造型语言,Virtual Reality Modeling Language)彻底改变了WWW上单调、交互性差的弱点,它将用户的行为作为浏览主体,展现在用户面前的是一个三维、逼真的多媒体界面。
  
  2. VRML的工作原理
  
  VRML的访问方式是基于客户/服务器模式(见图1),其中服务器提供VRML文件(后缀为。wRL)及支持资源客户通过网络下载希望访问的文件,并通过本地平台上的VRML浏览器(Browse)交互式访问该文件描述的虚拟境界(Virtual World),因为浏览器是本地平台提供的,从而实现了和硬件平台的无关性。
  
  图1 VRML的客户/服务器模型
  
  VRML象HTML一样,是一种ASCII码描述语言,它是一套告诉浏览器如何创建一个三维世界并在其中航行(navigation)的指令,这些指令由再现器(Render)解释执行,再现器是一个内置于浏览器中或外部的程序。
  
  由于VRML是一个三维造型和渲染的图形描述性语言,复杂的3D术语转换为动态虚拟世界是高速的硬件和浏览器,又由于其交互性强和跨平台性,使虚拟现实(VR,Virtual Reality)在Internet上有着广泛的应用,例如远程教育、商业宣传、娱乐等等,下面作者就一个大型复杂的VRML场景设计,做一些粗浅的分析,先介绍有关概念。
  
  3. VRML的核心体系
  
  VRML文件描述的基于时间的三维空间称为虚拟境界(Virtual World),它由对象构成,而对象及其属性用节点描述,节点是VRML的基本单元。每个节点由类型、域、事件、实现、名字组成,节点按一定规则构成场景图(Scene graph),场景图中分两类节点,第一类节点用于视觉、听觉角度表现对象,它们按层次体系组织,反映境界的空间结构,提供颜色、灯光、超链接、材质、化身、重力、碰撞、地形随动、飞行等功能,支持局部坐标系;第二类节点参与事件产生和路由机制,形成路由图,确定境界随时间推移如何动态变化。
  
  环境变化、用户交互、时间推移产生事件,传感器(Sensor)检测并发出初始事件,实践产生其他事件或修改场景图结构,从而提供动态特性。插入器(Interpolator)是特殊事件处理器,利用它可以设计动画。
  
  对于复杂行为处理则须利用脚本节点(Script node),它包含一组脚本描述语言编写的函数,Script节点收到事件后,将执行相应的函数,该函数可以通过常规的事件路由机制发送事件或直接向Script节点指定节点发送事件,脚本也能动态增、删路由。以下(图2)是场景中事件流程图。
  
  图2场景中事件流程图
  
  4. 基于VRML的场景设计
  
  VRML,从用户的角度来说,基本上是HTML加上第三维,但从开发者角度来说,VRML环境的产生提供了一套完全的新标准,新过程以及新的Web 技术。
  
  交叉平台和浏览器的兼容性是首先要解决的问题。设计之前,必须明确指定目标平台(PC、Mac、SGI的新O2等等),CPU速度、可以运行的带宽以

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