虚拟现实与VRML-VRML编程
虚拟现实技术vrml程序设计.pptx
• 空间坐标系旋转的方法：利用Transform坐标变
换节点中rotation域的域值指定旋转轴及旋转角 度，形成一个新的旋转后的空间坐标系，然后在 新坐标中创建一个或一组造型。
• 如果需要在前面变换的基础上连续进行空间变换，
可以使用Transform节点进行逐级的嵌套变换， 嵌套级数没有限制。
• 二、素材调用的基本方法
• 1.采用DEF节点定义及USE节点引用的方法 • 2.利用Inline内联节点，从本文件范围之外的其
他文件或者互联网上，调用不需要进行修改加 工的素材，素材成为原场景的一部分
• 3.利用带有链接功能的Anchor锚节点，把存储
在本机硬盘或互联网上的素材作为一个新的完 整的场景进行调用，取代原来的场景
地面角1，地面角2，……]
groundColor [地面色0，地面色1，地面色2，……]
}
• 天空色0为0度天空位置的颜色
• 地面色0为0度地面位置的颜色
• 天空色1，2，……对应天空角1，2，……
• 地面色1，2，……对应地面角1，2，……
VRML程序设计
四、造型的空间变换、编组和素材调用
Chapter 4
• 4.1 造型的空间变换 • 4.2 造型编组和素材调用 • 4.3 其他组节点的使用
4.1 造型的空间变换
• 在VRML中创建的立体造型都是以默认坐
标系的原点为中心进行定位的。 Transform坐标变换节点可以创建一个新 的坐标系，通过对坐标系的平移、旋转、 缩放操作，实现对立体造型位置、角度、 缩放比例的改变 。
• 远距离的物体只能看到模糊的轮廓而看不到细节，可以
减小造型文件的体积，提高浏览器的速度。当造型距离 比较近的时候，选择用较高层次细节描述方法创建的造 型，清晰地刻画造型的纹理和细微特征，保证造型描述 的逼真性，这一点也与我们在真实世界中的观察相一致， 物体距离越近，能够看到的细节越多、越清晰。
虚拟现实建模语言VRML
VRML虚拟现实建模语言的功能特征
存在感 动态显示 立体感的视觉效果 动态显示与网络无关 多重使用者
4.2VRML概述
VRML定义了一种把三维图形和多媒体集 成在一起的文件格式。它与HTML一样，是 以文本或者ASCII形式编写的。一个完整的 VRML文件由五部分组成：文件头、脚本、 场景图、原型和事件路由。
节点类型可以分为基本类型和用户自定义 类型两大类，基本类型由系统提供，自定 义类型由用户在基本类型的基础上通过原 型机制构造，它们都是对虚拟世界的某些 共性的提炼。如Appearance节点描述实体 的外观、Material节点描述对象的材质、 VRML97定义了54种基本节点类型。54种 内部节点大致可以划分为以下几种类型。
VRML特殊节点
VRML97在原有节点基础上，增加了三种 类型节点，分别是传感器（Sensors）、脚 本（Scripts）和声音（Sound）。
4.3VRML场景生成器Cosmo Worlds
用VRML描述性语言来写出虚拟景象，给一般设 计人员的感觉是缺乏直观性，于是VRML虚拟空 间生成系统可以使用户通过可视化的拖拽方式， 人机交互的生成VRML虚拟空间，并保存下来， 且不需要用户掌握VRML的语法和规则。目前这 类工具最优秀的就是SGI公司的Cosmo Worlds、 Platinum Technology公司的VCRreator2.0、 Paragraph International公司的Virtual Home Space Builder（VHSB）等。
例： #VRML V2.0 utf8 Group { children [ Shape { geometry Box {}
} ]
}
场景图
虚拟现实(VRML语言)作业
虚拟现实（VRML语言）在电子信息科学与技术专业上的应用姓名：丁海泉学号：入学批次：层次：专业：课程名称：多媒体技术1、虚拟现实技术的概念虚拟现实技术(Virual Reality)也称VR技术，是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒休技术、人工智能技术以及人机接口技术等高新技术，生成三维逼真的虚拟环境。
虚拟现实技术主要通过构建一个文字(Text)，图形(Graph)，图像((Image)，动画(Animation)，声音(Audio)，视频(Video)等不同信息为一体的人机交互系统，营造出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、鼻等多种器官接受刺激，使人们产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉。
虚拟现实技术主要通过构建一个文字(Text)，图形(Graph)，图像(Image)，动(Animation)，声音(Audio)，视频(Video)等不同信息为一体的人机交互系统，造出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、口等多种器官接受刺激.使人们产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉。
科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力，及人对信息处理的理解能力，人们不仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果，而且希望能通过人的视觉、听觉、触觉，以及形体、手势或口令参与到信息处理的环境中去，获得身临其境的体验8 这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上，而是建立在一个多维化的信息空间中，一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识相结合的综合集成环境中，虚拟现实是指利用计算机和一系列传感辅助设施来实现的使人能有置身于真正现实世界中的感觉的环境，是一个看似真实的模拟环境。
通过传感设备，用户根据自身的感觉，使用人的自然技能考察和操作虚拟世界中的物体，获得相应看似真实的体验.具体含义为：（1）虚拟现实是一种基于计算机图形学的多视点、实时动态的三维环境，这个环境可以是现实世界的真实再现，也可以是超越现实的虚构世界；（2）操作者可以通过人的视、听、触等多种感官，直接以人的自然技能和思维方式与所投入的环境交互；（3）在操作过程中，人是以一种实时数据源的形式沉浸在虚拟环境中的行为主体，而不仅仅是窗口外部的观察者.由此可见，虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式.虚拟现实是在计算机图形学、图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等信息技术的基础上发展起来，是这些技更高层次的集成和渗透".虚拟现实技术的应用前景非常广阔，它开始于军事领域的需求，目前，遍及到商业、医疗、工程设计、娱乐、教育和通信等诸多领域.2、虚拟现实技术的特征2.1多感知性(Mufti-Sensory )所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、视觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
VR虚拟现实VRML虚拟现实开发文档含源代码
（VR虚拟现实）VRML虚拟现实开发文档(含源代码)虚拟现实开发文档罗维030913501.功能概述运用vrml语言构造了一个虚拟现实世界。
运动物体包括气球，火车，汽车，交通灯等，静止物体包括山脉，树林，房屋，人物，花草，电话亭，国旗，座椅，广告牌，雨伞等，另外还包含背景和声音。
2.使用说明2.1广告牌截图：程序：#VRMLV2.0utf8Transform{translation0.00.00.0#背景颜色children[Transform{translation0.00.00children[#创建广告牌造型Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.20.30.3}}geometryBox{#广告牌size126.50.2}}]}Transform{translation0.00.0-0.02children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"advertisement.png"}materialMaterial{diffuseColor0.00.00.0}}geometryBox{size115.60.4#广告屏幕}}]}]}DEFlegTransform{#广告柱子translation5-40.1scale0.040.040.04children[Shape{#Shape模型节点appearanceAppearance{ materialMaterial{#空间物体造型外观diffuseColor0.20.30.3#一种材料的漫反射颜色}}geometryCylinder{#柱体节点radius2.0#圆柱体半径height100.0#圆柱体高topTRUE#圆柱体有顶#bottomTRUE#圆柱体有底bottomFALSEsideTRUE#圆柱体有曲面}}]}Transform{#椅子腿translation-1000childrenUSEleg}2.2热气球截图：程序：#VRMLV2.0utf8Group{children[Background{skyColor[0.20.50.6]}#创建月球造型Transform{translation000.0scale111children[Shape{#银白颜色appearanceAppearance{textureImageT exture{url"balloon.png"}materialMaterial{#空间物体造型外观diffuseColor0.50.50.7#一种材料的漫反射颜色ambientIntensity0.4#多少环境光被该表面反射specularColor0.80.80.9#物体镜面反射光线的颜色shininess0.20#造型外观材料的亮度}}geometrySphere{#球体radius4}}]}]}Transform{translation0-40.0scale10.60.6children[Shape{appearanceAppearance{textureImageT exture{url"color.png"}materialMaterial{#空间物体造型外观diffuseColor0.30.20.0#一种材料的漫反射颜色ambientIntensity0.4#多少环境光被该表面反射specularColor0.70.70.6#物体镜面反射光线的颜色shininess0.2#造型外观材料的亮度}}geometryCylinder{#潜艇舰桥（嘹望塔）radius1.0height3.0sideTRUEtopTRUEbottomTRUE}}]}热气球运动程序：#VRMLV2.0utf8DEFfly1Transform{#引入月球造型childrenInline{url"balloon.wrl"}}DEFTime1TimeSensor{#时间传感器cycleInterval32loopTRUE}DEFflyinter1PositionInterpolator{#移动位置节点key[#相对时间的逻辑值0.0,0.083,0.166,0.252,0.332,0.412,0.496,0.581,0.664,0.747,0.83,0.913,1.0]keyValue[#空间坐标的位置值与相对时间的逻辑值00-20,6.60-15,13.20-9,2000,13.209,6.60150020-6.6015-13.209-2000-13.20-9-6.60-1500-20]}ROUTETime1.fraction_changedTOflyinter1.set_fractionROUTEflyinter1.value_changedTOfly1.set_translation2.3国旗截图：程序：#VRMLV2.0utf8Group{children[Transform{ translation-22-322 scale0.10.10.1 children[Transform{children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"flag.gif"}} geometryBox{size270.127}}]}Transform{ translation0150 children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"flagbase.gif"}} geometryCylinder{ radius0.2 bottomTRUE topTRUEheight30 sideTRUE}}}Transform{children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"flagbase.gif"}} geometryCylinder{ radius2.0 bottomTRUE topTRUEheight1.0 sideTRUE}}]}Transform{ translation4280scale222children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"china.gif"}} geometryBox{size4.02.00.01}}]]}]}Viewpoint{orientation0101.2position-15-225}2.4公共汽车截图：程序：#VRMLV2.0utf8DEFBusTransform{children[DEFbodyShape{appearanceAppearance{materialDEFLtGray_ColorMaterial{ambientIntensity0.25diffuseColor0.702130.702130.70213}textureImageT exture{url"bus_side.jpg"}}geometryIndexedFaceSet{coordCoordinate{point[1.79090-7.67,1.790907.6904,1.79091.9827.6904,1.79093.9647.1949,1.79093.964-7.1745,1.79093.4685-7.67,-1.80150-7.67,-1.801507.6904,-1.80151.9827.6904,-1.80153.9647.1949,-1.80153.964-7.1745,-1.80153.4685-7.67]}coordIndex[0,5,4,2,-1,0,2,1, -1,4,3,2,-1,11,6,7,8,-1,9,10,11,8,-1] texCoordT extureCoordinate{ point[0.00770660.017324, 0.997410.017324,0.997410.49809,0.965490.97886,0.0396330.97886,0.00770660.85867,0.00770660.017324,0.997410.017324,0.997410.49809,0.965490.97886,0.0396330.97886,0.00770660.85867]}}}DEFfront01Shape{ appearanceAppearance{ materialUSELtGray_Color textureImageT exture{ url"bus_front.jpg"}} geometryIndexedFaceSet{ coordCoordinate{point[1.790907.6904,1.79091.9827.6904,1.79093.9647.1949,-1.801507.6904,-1.80151.9827.6904,-1.80153.9647.1949]}coordIndex[3,0,1,4,-1,4,1,2, 5,-1]texCoordT extureCoordinate{ point[0.936140.018577, 0.936140.48085,0.936140.97202,0.0724810.018577,0.0724810.48085,0.0724810.97202]}}}DEFtop01Shape{ appearanceAppearance{materialUSELtGray_Color } geometryIndexedFaceSet{ coordCoordinate{point[1.79093.9647.1949, 1.79093.964-7.1745,-1.80153.9647.1949,-1.80153.964-7.1745]}coordIndex[2,0,1,3,-1]}}DEFback01Shape{ appearanceAppearance{ materialUSELtGray_Color } geometryIndexedFaceSet{ coordCoordinate{point[1.79090-7.67,1.79093.964-7.1745,1.79093.4685-7.67,-1.80150-7.67,-1.80153.964-7.1745,-1.80153.4685-7.67]}coordIndex[4,1,2,5,-1,5,2,0, 3,-1]}}]translation0.005320-0.01021}2.5汽车截图：程序：#VRMLV2.0utf8Background{#空间背景中，空中无颜色，即黑色。
虚拟现实与VRML-VRML编程
b) 域(Fields) : 节点可以有零或多个域值。 c) 节点名称 : VRML中的节点不一定要指定
名称但若指定名称则必须唯一。
d) 子节点 : 节点与节点之间可以有阶层式的 从属关系。具有子节点的节点称为「父 节点」；父节点可以有零或多个子节点。
1. 坐标系统 ：VRML采用的是卡氏右手立 体 坐 标 系 统 (Cartesian Right-Handed dimensional System)，测量长度和距离的 基本单位是公尺，而测量角度的基本单 位是弧度。
2. 节点(Nodes) : VRML以节点为基础，每个节 点都具有以下四项特性 。
Appearance 节点描述外观
-- 可通过Material 节点控制材料属性，如 颜色、高
4. 域 (Fields) 所含域的数目分为两类 : 只含单一的「单值」 与含多个值的「多值」，分別以“SF” 与 “MF”为名称的开头。 SF开头的数值只是 一个单一的数或数组，而MF开头的是一个 数或数组的列表。各有11个和7个种类。
例）SFBool : 开关值 SFFloat/MFFloat : 浮点值 SFString/MFString : 字符串
基本体素的建立
-- Shape节点 -- 形状几何由几何节点描述，如Box, Cone,
Cylinder等。
几何形状的建立（续1.1）
复杂形状的建立
-- 动物、植物、地表、机械零件，等等... -- 可借助点、线、面来构建 -- 对于地表等，甚至有特定的节点描述，如
ElevationGrid节点
几何形状的建立（续2.1）
Extrusion
虚拟现实基础与VRML编程_2
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第 16 页
3. 虚拟现实跟踪技术(续)
合群性。合群性是指一种跟踪技术对多用户系统的支持能
力，它包括两方面的内容，即大范围的操作空间和多目标 的跟踪能力。实际跟踪系统并不能提供无限的跟踪范围， 它只能在一定区域内进行跟踪和测量。多用户系统还必须 具有多目标跟踪能力，它决定于一个系统的组成结构以及 多边作用的抵抗能力。
虚拟现实基础与VRML基础
授课教师：赵应丁 E-Mail:zhaoyingding@
江西农业大学 计算机与信息工程学院
第二讲 虚拟现实硬件设备及技术
1.虚拟现实立体显示技术与设备
2.虚拟现实空间声技术
3.虚拟现实跟踪技术 4.虚拟现实触觉反馈原理
5.虚拟现实交互设备
2013-6-28
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1.虚拟现实立体显示技术与设备(续)
在被动系统中，用户只需佩戴价格便宜的无源立体眼球，
但投影显示器的镜头前需添加”起便振片”，将显示器显 示的左右眼视图分别调制成两个正交方向的偏振光。 (3)多显示屏 将多台投影显示器组合起来以构成显示面积更大的墙式立 体显示系统，此类系统又称为墙式全景立体显示系统，有 平面式、360全景式以及可支持多用户协同工作的投影屏 幕几种类型。 将多个显示屏拼接在一起的关键在于拼接处的无缝过渡技 术。
2013-6-28
江西农业大学 计算机与信息工程学院
第7页
1.虚拟现实立体显示技术与设备(续)
6.响应工作台式立体显示装置
响应式工作台是一种非沉浸式、支持多用户协同工作的立
体显示装置。 响应式工作台为一台式装置，硬件由投影机、一面大的反 射镜和一块既做桌面又做显示屏的特种玻璃组成。 允许多用户同时观察虚拟境界；但立体视图只能受控于一 位观察者的视点位置和视线方向，其他观察者则通过各自 的立体眼镜被动观察虚拟对象，因此响应工作台比较适合 于教学，即教师、学生共同参与的工作模式。
vrml文档
VRML什么是 VRML？VRML（Virtual Reality Modeling Language）是一种用于描述3D图形和多媒体的编程语言。
它是一种基于文本的标记语言，用于创建虚拟现实（VR）环境，使用户能够在计算机中沉浸式地体验3D场景。
VRML最初由Silicon Graphics公司于1994年推出，被定义为ISO标准（ISO/IEC 14772）。
它的目标是向Web浏览器添加3D图形功能，以便人们可以通过互联网访问和交互式地浏览虚拟3D环境。
VRML的特点和功能•描述三维图形和交互性：VRML可以用于描述物体的形状、纹理、材质和位置等，以及用户与物体之间的交互行为，例如单击、拖动、旋转等。
•可移植性：VRML文件可以在多个平台和设备上运行，并且与不同的Web浏览器兼容。
这使得用户可以轻松地在不同的操作系统和设备上获取相同的虚拟现实体验。
•开放性和扩展性：VRML是一个开放标准，可以通过扩展来支持新的功能和技术。
用户可以自定义节点、传感器和动画等，以创建更复杂的3D场景和交互效果。
•轻量级和高效性：与其他3D图形格式相比，VRML 文件相对较小，加载速度快。
这对于在互联网上传输和浏览大规模3D场景非常重要。
VRML文件结构VRML文件由一系列的节点组成，每个节点都有一个节点类型和一组字段。
节点类型定义了节点的功能和属性，而字段用于存储节点的值。
以下是一个简单的VRML文件示例：#VRML V2.0 utf8#声明一个场景节点DEF SCENE Scene {#声明一个转换节点Transform {#定义平移变换属性translation 0 0 -2#定义旋转变换属性rotation 0 1 0 0#定义缩放变换属性scale 1 1 1#声明一个形状节点Shape {#定义外观属性appearance Appearance {#定义材质属性material Material {diffuseColor 1 0 0}}#定义几何体属性geometry Box {size 1 1 1}}}}在上面的示例中，SCENE是场景节点，Transform是转换节点，Shape是形状节点，Appearance是外观节点，Material是材质节点，Box是几何体节点。
虚拟现实建模语言VRML (PPT 39页)
在VRML中创建光源时，除了要指定光源的空间位 置、光线的发射方向等，还需要设置发射光线的颜 色和亮度等。
VRML中光源节点的分类及特点如下：
➢ PointLight点光源 ➢ DirectionalLight平行光源 ➢ SpotLight锥光源
[例4-7] 光照与阴影 参见教材P 67。
[例4-4] 制作椅子 参见教材P 62。
4-30
4.4 VRML的场景效果
4.4.1 纹理映射 4.4.2 声音技术 4.4.3 光照效果 4.4.4 其它效果
4-31
4.4 VRML的场景效果
4.4.1 纹理映射
纹理是一种位图，把纹理图按照一定规则包裹到几 何体造型表面的过程称为纹理映射。
4-26
4.3 VRML的空间造型
4.3.1 基本造型
VRML的基本几何造型节点有4种：
➢ Box（立方体）节点 ➢ Cone（圆锥体）节点 ➢ Cylinder（圆柱体）节点 ➢ Sphere（球体）节点
[例4-1] 制作灯笼 参见教材P 57。
4-27
4.3 VRML的空间造型
4.3.2 空间变换
➢ Script节点可以看作是一个节点的外壳：它拥有域、 eventIn事件、eventOut事件。其本身没有任何动作，但 可以通过程序来赋予脚本节点动作。
4-15
4.2 VRML的语法基础
4.2.1 VRML的组成要素
4、原型（Prototype）
➢ 用户还可以通过原型构造机制定义新的节点类型，例如新 的几何节点、新的造型、新的材料和新的声音节点等。
4-14
4.2 VRML的语法基础
4.2.1 VRML的组成要素
虚拟现实技术―VRML篇
虚拟现实技术――VRML篇一、VRML介绍1.什么是VRML？VRML是“Virtual Reality Modeling Language”的缩写形式，意思是“虚拟现实造型语言”。
第一代Web是以HTML为核心的二维扫瞄技术，受HTML语言的局限性，VRML之前的网页只能是简单的平面结构，而且实现环境与参与者的动态交互是特不烦琐的。
第二代Web是以VRML 为核心的三维扫瞄技术。
第二代Web把VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来，形成一种新的三维超媒体Web。
VRML是用来描述三维物体及其行为的，能够构建虚拟境地（Virtural World), 能够集成文本、图像、音响、MPEG影像等多种媒体类型，还能够内嵌用Java、ECMAScript等语言编写的程序代码。
以VRML为核心构建的虚拟世界中用户如身处真实世界，能够和虚拟物体交互，人们能够以适应的自然方式访问各种场所，在虚拟社区中“直接”交谈和交往。
事实上，目前采纳VRML技术取得成功的案例差不多专门多，例如探路者到达火星后的信息确实是利用VRML在因特网上即时公布的，网络用户能够以三维方式随探路者探究火星。
2.VRML的工作原理VRML定义了一种把3D图形和多媒体集成在一起的文件格式。
从语法角度看，VRML文件是显式地定义和组织起来的3D多媒体对象集合；从语义角度看，VRML文件描述的是基于时刻的交互式3D多媒体信息的抽象功能行为。
VRML文件描述的基于时刻的3D空间称为虚拟境地(Virtual World)，简称境地，所包含的图形对象和听觉对象可通过多种机制动态修改。
VRML文件能够包含对其他标准格式文件的引用。
能够把JPEG、PNG和MPEG文件用于对象纹理映射，把WAV和MIDI文件用于在境地中播放的声音。
另外，还能够引用包含Java或ECMAScript代码的文件，从而实现对象的编程行为。
VRML使用场景图（Scene Graph）数据结构来建立3D实境，VRML的场景图是一种代表所有3D世界静态特征的节点等级：几何关系、质材、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。
虚拟现实基础与VRML编程_6
2020/7/2
江西农业大学 计算机与信息工程学院 第 3 页
1.Transfrom节点(续)
➢ Transform编组节点语法格式如下： Transform{
children [] translation 0.0 0.0 0.0 rotation 0.0 0.0 1.0 0.0 scale 1.0 1.0 1.0 scaleOrientation 0.0 0.0 1.0 0.0 center 0.0 0.0 0.0 bboxCenter 0.0 0.0 0.0 bboxSize -1.0 -1.0 -1.0 addChildren #eventIn MFNode removeChildren #eventIn MFNode }
2.空间坐标系平移变换
➢ 一个VRML场景通常设置有多个空间造型，如果不进行空间 坐标系平移，则所有造型均基于系统初始空间坐标系加以 创建，其后果是所有造型的中心点均为初始坐标系的原点， 视觉上的感受则是所有造型重叠在一起，既无法明确区分， 也缺少了环境和层次感。使用Transform节点中的transla tion域进行空间坐标系平移变换，而后基于变换坐标系创 建造型，就可以满足场景建设的实际需求。
➢ 举例说明： ➢ 1.跳棋造型 ➢ 2.三球相切 ➢ 3.楼梯造型
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3.空间坐标系旋转变换
➢ VRML空间坐标系不仅可以进行平移变换以改变空间位置， 而且可以进行旋转变换以改变空间朝向。
➢ 使用Transform节点中的rotation域和center域可以进行 空间坐标系的旋转变换。
➢ 实例1.立体鼠标 ➢ 实例2.旋转嵌套 ➢ 实例3.宇宙 ➢ 实例4.绕中心点旋转 ➢ 实例5.哑铃
虚拟现实vrml程序设计
右为正；Y坐标向上为正；而Z坐标指向观察者，
如图所示。
• 2.VRML长度单位
• 长度及坐标的计量单位采用VRML单位计量，在三维空
间中，它是统一的，简称为单位。需要注意的是，这
里表示的单位和实际环境中的计量没有任何可比性，
和一些三维建模软件如3DSMAX的计量单位也没有可 比性。在VRML场景中，只有物体间的大小和相对位置 都用VRML单位计量，才能模拟出真实的现实。
域值三维浮点型，取值为三个浮点数值，可用来确定一个 三维坐标。
• 事件和路由
• 在现实环境中，事物往往随着时间会有相应的变化。比如，
物体的颜色随着时间发生变化。在VRML中借助事件和路 由的概念反映这种现实。
• 1.事件
• 在VRML中，每一个节点一般都有两种事件，“入事
件”(eventIn)和“出事件”(eventOut)，每个节点通过这些
差别，物体间有相对位置的不同，并且造型还
会有旋转、移动等运动。这就涉及到物体的空
间坐标系、相应的长度、角度及颜色等。在
VRML中，采用空间直角坐标系确定造型的位
置，并且用特定的计量单位定量表示长度。
• 1.VRML空间坐标系
• 在VRML场景中，空间直角坐标满足右手螺旋法
则，就是说，右手四指从X方向转到Y方向，则
•域
• 可理解为其他高级语言中的“变量”。 • 分为两种：普通域，公共域。如上例中radius
是普通域，diffuseColor，cycleInterval，loop，
key，keyValue为公共域，children也为公共域。
• VRML的空间坐标与计量单位
• 在构建虚拟场景中，构成场景的造型有大小的
(VRML课件)虚拟现实基础与VRML编程_3
节点类型 颜色插补 位置插补 方向插补 标量插补 坐标插补 法向量插补
2020/5/22
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2.VRML文件基本内容(续)
节点类型
传感器节点
节点层次性
TimeSensor TouchSensor PlaneSensor SphereSensor CylinderSensor VisibilitySensor ProximitySensor Collision
➢ 2.VRML空间计量单位。VRML造型大小、方位均使用VRML空 间计量单位。空间计量单位又分为长度计量单位和角度计 量单位两种。
➢ 长度计量单位也之为VRML单位，用来度量造型的空间位置 及大小尺寸。
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3. VRML空间(续)
➢ 角度单位用以计量VRML空间变换坐标系的旋转角度。VRML 的角度使用常规的弧度计量单位比例。
4.VRML关键字(续)
关键字 EXTERNPROTO
Route
TO IS
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典型格式
语法说明
EXTERNPROTO 引用节点名
外部原型引用
[
域的自定义
事件的自定义
]
外部原型节点资源定位
Route fromNode. fromEvent TO fromNode为事件的节点名称
toNode.toEvent
5.Shape节点
➢ 任何一个VRML虚拟场景中的空间造型都必须使用Shape节 点加以创建，场景造型包括基本几何造型(立方体、球体、 圆柱体、圆锥体)，文本造型以及点、线、面方式构造的 任意几何造型。
虚拟现实VRML技术
虚拟现实VRML技术摘要:虚拟现实技术是利用计算机的图形环境和电子技术外设产生逼真的视、听、触、力等伪物质三维感觉环境。
本文简要介绍了虚拟现实VRML技术的概念、技术特征，并讨论了虚拟现实VRML技术在先进制造业中的应用。
关键词:计算机；虚拟现实；VRML引言虚拟现实(Viamal Reality)技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，是一种新的人一机界面形式。
它追求的是将传统的计算机从一种需要人用键盘、鼠标对其进行操作的设备变成了人处于计算机创造的人工环境中。
用户借助物定装备(如数据手套、头盔等)以自然方式与虚拟环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感受以及在现实世界中难以经历的体验。
1 VRML的概念VRML (Virtral Reality Modeling Language)是虚拟现实造型语言的缩写形式。
它是描述虚拟场景的一种标准。
它定义了三维应用系统中常用的语言描述，如层次变换、光源、试点、几何、动画、雾、材料特性和纹理映射等，并具有简单的行为特征描述功能。
虚拟现实VRML技术（简称VR技术）是在Internet、Intranet或本地构造3D对象的语言，提供了完整的3D图形和多媒体的交互功能。
它采用SGI（silicon graphyicsinc）公司的OPen Inventer ASCll文件格式作为语言的基础。
VRML的主要目的是为了在计算机网络中建造一个虚拟的三维世界，使信息的表现形式更加生动，给人以身临其境的感觉。
其最新版本VRML 2.0增加了支持动画虚拟世界的功能，其结构与1.0版本有较大区别，现在使用的都是VRML 2.0版本。
设计VRML的一个主要目标就是保证它成为多个虚拟现实系统或其组成部分间有效的三维文件交换格式，并且，这些虚拟现实系统或其组成部分可分布在网络的不同计算机处。
2 VRML的发展历史1994年5月。
在瑞士日内瓦召开的万维网(www)会议上。
虚拟现实VRML优选PPT文档
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Web3d VRML程序设计
第一讲 虚拟现实技术概述
什么是虚拟现实 虚拟现实技术的发展历史 VRML的发展和特点
什么是虚拟现实
虚拟现实是从英文“Vitual Reality”（简称）翻译而来的。虚拟现实主要依靠计算机技术， 同时借助于其他输入输出设备，生成逼真动人的三维虚拟场景，模仿一个客观存在的真实世界， 或者模仿一个人们想象中的梦幻之境。这项技术涉及硬件技术和软件技术。比如，硬件技术中 的虚拟现实系统的数据采集设备，尤其是其中的传感器技术；如何产生身临其境的人性化的试、 听、触效果；如何收集真实动物的形体动作等等。软件技术设计三维空间的形成和控制，目前 流行的三维软件3DMAX、MaYa等是很好的三维软件，但三维空间中的人机交互、行为控制、 场景控制，包括互联网环境下的文件规模约束都是虚拟现实中必须进一步解决的问题。并具有 沉浸性（immersion)、交互性（Interactivity） 和想象性（Ioagiontion）
2.第2章 虚拟现实建模语言——VRML
本章各小节目录
2.1 VRML的基本概念 2.2 VRML文件的基本要素 2.3 VRML的通用语法结构 2.4 VRML的空间计量单位 2.5 VRML场景的编辑与浏览 本章小结
通过前面章节的学习，对于虚拟现实技术有 了一定的了解。本章主要学习在网络上实 现虚拟现实场景建模的技术术——虚拟现实 建模语言 (Virtual Reality Modeling Language)， 该技术专门用来在网络上实现三维虚拟场 景。
出信号，颜色改变了，可以表示为：Color_changed。这 些是事件的通常用法，随情况的不同，表达也会有 些差别。事件有两种：入事件EventIn，表示接收事 件；出事件EventOut，表示发送事件。输入事件 EventIn和输出事件EventOut表示节点之间的联系方 式，也就是一种接口。许多节点中域的接口类型是 exposed field，通称为可见域，以后在具体讨论事件 和路由时再详细说明。 路由的功能是连接一个节点的接收事件eventIns和另外 一个节点的发送事件eventouts。通过简单的语法结 构，建立两个节点之间事件传送的通道。当有事件 发生时，沿着这条通道传送事件。 借助于事件和路由，可以创建动画效果以及浏览者和场 景的交互，使得所建立的虚拟场景更接近于现实。
是单域值。有的表示颜色的域值，要有许多组来表示，比如 表示背景的天空的颜色，为了显示出层次，会用到几组颜 色值来表示，比如：
skyColor[1.0 0.0 0.0 1.0 0.4 0.0 1.0 1.0 0.0 ]
这里用到了三组，是多域值。如果编程的时候要写为一行， 各组中间可用空格或者逗号隔开。 VRML有下述几种域值类型： ① SFBool 单域值布尔型。取值为TRUE或者FALSE，确定某个属性是否 有效。如一个圆锥体是否要底面，光源是否打开等。注 意这里不能像程序设计语言那样用 1 或者 0 取代 TRUE 或
《VRML和虚拟现实技术》实验大纲
《VRML与虚拟现实技术》实验教学大纲实验课程名称：VRML与虚拟现实技术英文名称：VRML & Virtual Reality Technology实验课程性质：非独立设课应开实验学期：6课程编码：1303075 实验学时数：10适用专业：计算机科学与技术一、实验教学目的和要求实验教学目的：使用VRML语言进行实验是本课程的重要教学环节。
通过实验，使学生加深对虚拟现实技术的理解，巩固课堂教学内容，初步掌握通过VRML语言进行虚拟现实场景的设计和实现，并在此基础上强化学生的实践意识、提高其实际动手能力和创新能力。
实验教学要求：（1）学生实验前必须预习实验内容，弄清实验目的和实验步骤。
（2）由任课教师讲清实验的内容、方法及要求。
（3）实验小组为单独一人一台计算机，每次均为2学时。
（4）要求学生掌握各实验所需知识、程序设计方法，记录实验中所遇到的问题，并写出详细的实验报告。
实验报告按照学校的统一格式。
二、主要仪器设备（所开实验的主要设备和软件）1、计算机；2、vrmlpad编辑器和cortonaplayer浏览器四、实验课考核方式1.实验报告：学生根据所做试验写出实验报告,内容包含实验内容、设计思路、实验结果和实验结论（总结）以及程序清单。
2.考核方式2.1.实验课的考核方式：任课教师对每人实验结果检查和记录，并审阅每个学生的实验报告，任课教师根据实验完成情况和报告给出相应成绩。
2.2实验课考核成绩确定：每次试验100分制评定，实验课成绩占课程总成绩的30%。
五、实验指导书及主要参考书1. 刘怡《虚拟现实VRML程序设计》，南开大学出版社,20072. 张金钊《VRML编程实训教程》，北方交通大学出版社，2008。
基于VRML和VRMLScript的虚拟现实仿真研究
Ｋ ｙ ｏ ｄ ： Ｖｒ ａ Ｒ ａ ｔ ， ｉ ｌ ｉ ， ｉ ｕ Ｒ ａ ｎ ｄ ｌ ｇ Ｌ ｎ ｕ ｇ （ Ｒ ｅ ｗ ｒｓ ｉ ｕ ｅ ｉ Ｓｍｕ ｔ ｎ Ｖｒ ｌ ｅ ｌ ｇ Ｍｏ ｅ ｎ ａ ｇ ａ ｅ Ｖ ＭＬ ｔｌ ｌｙ ａｏ ｔ ｉ ｉ ）
ｌ 引 言
虚 拟 现 实 是 人 类 与 计 算 机及 复 杂 数 据 进 行 交 互 的 一 种 方 法Ｉ 它 可 以利 州 现代 科 技 手 段 ． ＊ ｌ ， 建造 一 个 虚 拟 空 间 ． 得 进 ＾ 使 该 空 间 的＾ 们 获 得 一 沉 浸感 ． 可 通过 交互 设 备 直接 控 制 虚 种 井 拟 世 界 ． 仿 真 是 对 一 个 系统 按 照一 定 的 决 策 原 则 ． 行 动 志 而 进
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虚拟现实与VRML-第一章 虚拟现实的基本概念
1989年，美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier提出了 "Virtual Reality"（虚拟现实）的概念。在这里，"Reality"的 含义是现实的世界，或现实的环境。所以，"Virtual Reality" （虚拟现实）的另一个名称是"Virtual Environment"（虚拟环 境）。"Virtual"说明，这个世界或环境是虚拟的，不是真实的。 这个世界或环境是人工构造的，是存在于计算机内部的。用户 应该能够"进入"这个虚拟的环境中。所谓"进入"这个虚拟的环 境中，是指用户以自然的方式与这个环境交互（包括感知环境 并干预环境），从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感， 身临其境的感觉。 "Virtual Reality"（虚拟现实）或"Virtual Environment" （虚拟环境）是人工构造的，存在于计算机内部的环境。用户 应该能够以自然的方式与这个环境交互（包括感知环境并干预 环境），从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感，沉浸感， 身临其境的感觉。
1967年，美国的北卡罗来纳大学的弗雷德里克.布 鲁克斯研究了力反馈问题，使用户能感到虚拟环 境中计算机仿真物体和环境中的力的作用。 1972年，诺兰.布什内尔开发出第一种交互式电子 游戏。 1969年4月，美国威斯康星大学的迈伦.克鲁格与 一个艺术家小组合作，建立了一个交互的演示系 统，用户一走进一间屋子，就和计算机生成的图 像发生相互作用。到1975年，他们一共建立了三 个这样的系统。 1981年，美国加州大学的博士研究生迈克尔.麦格 里威为美国航空和航天局研究了晶体显示头盔显 示器。 1986年，美国航空和航天局终于建立了一个虚拟 环境，第一个计算机虚拟环境世界终于诞生了。
虚拟现实技术之VRML简介课件
虚拟现实技术还可以应用于工业、农业、商业、教学、娱乐和科研 等方面
应用前景非常广阔。虚拟现实建模语言VRML是21世纪计算机网络、 多媒体及人工智能为一体的最为优秀的开发工具和手段。 虚拟现实技术之VRML简介 11
1.3 VRML的发展前景
虚拟现实建模语言VRML设计源于虚拟现实技术。 I. 虚拟现实技术是20世纪末发展起来的涉及众多学科的 高新技术，它是集计算机、仿真、微电子、传感与测 量技术于一体的高新科技的融合。
II. 而虚拟现实建模语言VRML正是利用虚拟现实技术在计 算机中创建一种虚拟环境，通过视觉、听觉、触觉、 味觉、嗅觉及生理反映等感知器，使用户产生一种与 现实生活相同的感受，有身临其境的感觉，甚至生理 感觉，可实现用户与虚拟现实环境直接进行交互。
虚拟现实技术之VRML简介 16
什么是事件？ 每一个节点一般都有两种事件， 即一个“入 事件”和一个 “出事件”。 在多数情况下，事件只是一个要改变域值的 请求:
1. “入事件”请求节点改变自己某个域的值 2. “出事件” 则是请求别的节点改变它的某个域值。
虚拟现实技术之VRML简介 17
什么是原型？
虚拟现实技术之VRML简介 6
VRML主要为了在网页中实现三维动画效果及基于 三维对象用户的交互。由于HTML网页不支持三维 图像和立体声音文本的显示，因而只能停留在平面 设计阶段，更不要说动态交互了。 VRML改变了原 来WWW上的单调、交互性差的弱点，将人的行为 作为浏览器的主体， VRML创造的是一个可进入、 可参与的世界。你可以在计算机网络上看到生动活 泼、逼真的三维立体世界，并可以自由地在网络上 遨游、驰骋。
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2. 3D多媒体 : 在成为国际标准以前，VRML已经是 CAD、动画制作以及3D建模软件等领域的数据共享 和数据发布的事实上的标准 - 这些软件有的直接 输出VRML格式的文档，有的提供实用工具或插件 实现这种变换。
ห้องสมุดไป่ตู้ 七。VRML的解决问题
1. 首先是VRML的文件格式。目前VRML采用 的是文本格式，文件都很大，而且在很多时 候包含大量的空余空间和无用信息。解决办 法是为VRML文件定义一种二进制文件格式。 这将提供几个优点：
3. 共享虚拟世界 : VRML最早的动机之一就是能 够在一个虚拟空间中工作和交谈，这个空间就 是虚拟世界（Cyberspace）。通过VRML 97， 已经可以部分地实现这一构想。
4. 基于Internet : 与以往的3D应用不同，VRML规 范考虑的第一件事就是通过Internet共享3D实体 和 场 景 。 实 际 上 ， VRML 规 范 本 身 就 是 通 过 Internet探讨、研究和发布的。
二。VRML的历史
日期
主要内容
5月 第1次 Web会议 – 开始使用VRML用语
1994
6月 10月
开始VRML Mailing List – Mark Pesce 等 第2次 Web会议 –发布VRML草案
11月 发布VRML 1.0草案
4月 发布VRML浏览器 WebSpace – TGS，SGI
a) 节点种类 : 如Box、Cone、Cylinder 等一 共有60种节点 。
b) 域(Fields) : 节点可以有零或多个域值。 c) 节点名称 : VRML中的节点不一定要指定
名称但若指定名称则必须唯一。
d) 子节点 : 节点与节点之间可以有阶层式的 从属关系。具有子节点的节点称为「父 节点」；父节点可以有零或多个子节点。
WebSpace
2. VRML 编辑器 目前有较多的编辑器，其中下面的四个编辑
器使用率比较高 : 1）Cosmo Software 的 Cosmo World。 2）ParallelGraphics 的 Internet Space
Builder （ISB）。 3）Superscape 的 3D Webmaster。 4）Ligos的 V-Realm Builder（VRB）。
第四章 VRML编程
第一节 概述
一．VRML是什么 二．VRML的历史 三．VRML设计理念 四．VRML语言概念 五．VRML文件处理过程 六．VRML的应用软件 七．VRML的解决问题 八．VRML的未来 九．VRML使用例子
一。VRML是什么
VRML是一种用于在Internet上构筑3D多媒体和共享 虚拟世界的开放式语言标准。它具有以下4个要点：
五. VRML文件处理过程
1。VRML浏览器的处理模型
2。用VRML浏览器要求VRML文件的过程
3。用VRML浏览器接受VRML文件的过程
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六。VRML的应用软件
1. VRML 浏览器 目前共有四家公司开发出支援VRML 2.0的 工具，分別是 : 1）Cosmo Software 的 Cosmo Player。 2）InterVista Software Inc. WorldView。 3）Paper Inc. 的 WebFx -后来被 Netscape 公司合并以后改称Live3D。 4）Temlplate Graphics Software Inc.的
4. 域 (Fields) 所含域的数目分为两类 : 只含单一的「单值」 与含多个值的「多值」，分別以“SF” 与 “MF”为名称的开头。 SF开头的数值只是 一个单一的数或数组，而MF开头的是一个 数或数组的列表。各有11个和7个种类。
例）SFBool : 开关值 SFFloat/MFFloat : 浮点值 SFString/MFString : 字符串
well over low bandwidth connections)
同时，VRML在制定上与HTML有所区别， 不被视为HTML的延伸，因为两者不论在 资料形式或网络需求上都有所不同。规 格制定时避免了将VRML视为HTML的延 伸，以免限制了VRML未来的发展 。
四。VRML语言概念
从最抽象化的层次来看，VRML是用节点来实 现，而节点可以是立体几何图形、MIDI咨询、 JPEG图像等。
3. 节点的分类
a) 形状节点 (Shape Nodes) : 指的是几何特 性，如圆锥体、立方体、球体等；包含 显示ASCII字串的节点。
b) 属性节点 (Property nodes) : 属性节点会 影响节点呈现的方式，又细分为几何属 性与外观/矩阵及转换/摄影机/光源四类。
c) 群节点 (Group Nodes) : 集合其他节点， 以单一节点的形式呈現。
1. 坐标系统 ：VRML采用的是卡氏右手立 体 坐 标 系 统 (Cartesian Right-Handed dimensional System)，测量长度和距离的 基本单位是公尺，而测量角度的基本单 位是弧度。
2. 节点(Nodes) : VRML以节点为基础，每个节 点都具有以下四项特性 。
VAG统合
1997 12月 VRML 2.0规约代替于国际标准VRML97
1998 12月 VRML协会改称于Web3D协会
2月 VRML的开发版本命名于X3D 1999 11月 发布VRML200x-X3D 草案规约
三。VRML设计理念
1. 平台独立性 (Platform Independence) 2. 扩充性 (Extensibility) 3. 能运作于低频宽的网络上(Ability to work
1995
5月 8月
发布VRML 1.0规约 第1次 VRML Architecture Group 会议
12月 发布VRML 1.1规约
日期
主要内容
4月 Moving World – 提案 VRML 2.0规约
8月 发布VRML 2.0规约 1996 12月 组成VRML协会（参与35个公司），跟