淺談vrml技術(shù)在虛擬物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

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1、淺談VRML技術(shù)在虛擬物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用霍連利HUOLian-li(75660部隊(duì)，桂林541002)(Force75660,Guilin541002,China)摘要院首先提出了一種利用VRML技術(shù)和3Dmax建模制作三維虛擬物理實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)思路，再次分析了制作過(guò)程中的困難及解決辦法，最后指明了VRML節(jié)點(diǎn)的交互性及其開(kāi)發(fā)。Abstract:Firstly,adesignideaofbuildingthree-dimensionalvirtualphysicsexperimentlaboratorybas

2、edonVRMLtechnologyand3Dmaxmodelingwasputforward;Secondly,thedifficultiesandsolutionsintheprocessofproductionwereintroduced;Finally,theinteractivityofVRMLnodesanditsdevelopmentwereelaborated.關(guān)鍵詞院虛擬物理實(shí)驗(yàn);VRML;三維虛擬世界;節(jié)、6:;交互性Keywords:virtualphysicsexperiment；VR

3、ML；3Dvirtualworld；nodes；interactivity中圖分類號(hào)院0411.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼院A文章編號(hào)院1006-4311(2014)31-0282-020引言作為當(dāng)今媒體技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)之一，Internet上的三維虛擬世界，立足于不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)之上融合多種技術(shù)結(jié)果，開(kāi)辟人類交流的新領(lǐng)域，不僅可以在虛擬場(chǎng)景中做到實(shí)時(shí)的人機(jī)交互，而且真實(shí)感和臨場(chǎng)感是它的最大特點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)遍布于丙方發(fā)達(dá)國(guó)家的各種領(lǐng)域中。木文就三維虛擬世界在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，特別是對(duì)遠(yuǎn)程虛擬物理實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)思路做了一

4、些探討，給出一種應(yīng)用VRML技術(shù)以及3Dmax技術(shù)制作虛擬物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。1VRML簡(jiǎn)介VRML(VirtualRealityModelingLanguage)是一種用于建立真實(shí)場(chǎng)景或三維場(chǎng)景的建模語(yǔ)言，它和HTML—樣，是一種ASCII碼描述語(yǔ)言，具有較好的硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)性。該語(yǔ)言通過(guò)文字描繪定義霧、動(dòng)畫(huà)、光、紋理映射等概念，然后再通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)在三維空間中航行的命令，這些指令由再現(xiàn)器(Render,一個(gè)內(nèi)置于Internet瀏覽器中或外部的程序)解釋執(zhí)行。1997年12月正式發(fā)布VRML作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，19

5、98年1月正式獲得國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)組織ISO批準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱VRMLoVRML文件通常由文件頭(Header)、事件的路由(Route)和場(chǎng)景圖(SceneGraph)組成。文件頭表明其遵循的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及文件的屬性。事件的路由可以將一些節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的吋間傳給另外的節(jié)點(diǎn)，從而使物體產(chǎn)生改變顏色、發(fā)出聲音等特殊效果，使或三維空間里的物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。場(chǎng)景圖定義了三維空間的物體及蘇屬性。由于通過(guò)VRML可以將復(fù)雜的3D術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)虛擬場(chǎng)景，尤其是其可跨平臺(tái)性和交互性強(qiáng)，從而使虛擬現(xiàn)實(shí)(VR,VirtualReality)在Interne

6、t上的應(yīng)用更加廣泛。2構(gòu)建虛擬世界雖然VRML文件比較小，用戶在創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景時(shí)，較為閑難的是如何構(gòu)建-個(gè)相對(duì)復(fù)雜的三維幾何體。讓閑難加倍的是，一切都需要用戶從幾種最基本的幾何體入手，因?yàn)閂RML并沒(méi)有提供更高級(jí)的幾何造型。因此，這就需要一個(gè)頗為有效的VRML生成工具。一般情況下，三維虛擬世界的建立依據(jù)的是現(xiàn)有的商業(yè)CAD軟件。比如，在具體實(shí)踐中，我們可以提供最常用的VRML輸出接口，而II具冇即時(shí)修改和所見(jiàn)即所得的特點(diǎn)［3］。我們用3Dmax與VRML相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行演示制作。構(gòu)建成一個(gè)基于VRML的三維虛

7、擬世界需要我們?cè)诓僮鬟^(guò)程中，制作與修改同時(shí)進(jìn)行。具體流程如圖1所示。構(gòu)建虛擬世界的具體操作：淤在3Dmax環(huán)境下制作動(dòng)畫(huà)及三維模型。對(duì)于那些比較復(fù)雜的機(jī)械零部件要先用AuCAD來(lái)建模，然后通過(guò)3Dmax制作動(dòng)畫(huà)。于優(yōu)化處理三維場(chǎng)景。3Dmax語(yǔ)言提供的優(yōu)化器用來(lái)優(yōu)化三維場(chǎng)景。盡可能地減少常用模型的分段數(shù)，以減小文件所占的內(nèi)存空間，當(dāng)然前提是不影響實(shí)際效果。盂VRML文件的輸出。VRML文件的輸出是通過(guò)3Dmax軟件文件菜單下的輸出實(shí)現(xiàn)的。榆加入VRML節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)功能控制?；跊](méi)有經(jīng)過(guò)任何組織3Dmax輸出

8、的VRML文件，只是一些相對(duì)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)放到了一塊，就沒(méi)有辦法對(duì)他們進(jìn)行控制。所以，疲該加入VRMLH再用Group、Transform把它們按照層次組織起來(lái)，構(gòu)成示意圖；并通過(guò)Route語(yǔ)句、TouchSensor節(jié)點(diǎn)和TimeSensor實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)來(lái)控制動(dòng)畫(huà)；利用Anchor節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)VRML虛擬世界中不冋視點(diǎn)之間的相互切換等，一般的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2所示。虞優(yōu)化處理VRML文件代碼。我們對(duì)VRML文件代