虚拟现实场景模拟论文

虚拟现实

课程学习实践报告

院系：理学院数学系

专业：应用数学

班级：应数1301

学号：131003014

姓名：李媛媛

任课教师：侯筱婷

日期：2016年5月______

VRML 基础——三维场景建模

一.参考“ VRML2.0交互式三维图形编程”等文献资料，回答下列问题。

1）field, exposedField, eventIn, eventOut （P13）节点有的是用来定义三维形体，有的是用来定义形体的显示特征如颜色，有的是用来产生形体的运动等变化，每一个节点都有一个或者多个参数，这些参数称为字段（field ）及事件（event ）. 字段有两种类型：field,exposedField, 事件也有两种：eventIn,eventOut, 我们把它翻译成事件进和事件出

2）vrml 的坐标系统（国际标准规定，P16）

VRML 文件显示的是三维空间的物体，将其所生产的物体放置在一个符合右手螺旋法则的三维坐标系中，可以将这个坐标系看做是程序的总体坐标系，国际标准规定：物体从+Z轴方向投影在一个+X轴向右、+Y轴向上的二位坐标系统中，+Z 轴朝外，人的眼睛及观察点的坐标为（0 0 10 ）人的眼睛朝原点看去，这是缺省时的观察位置及观察方向。

3）局部坐标系（P16，Transform 节点构建局部坐标系P37）

一些VRM程序中的Transform,Group节点可以使多个物体组成一个节点组，节点组可以放置在空间的任意地方，也可以在程序中移动或旋转节点组的坐标，一个大节点组里可以有小节点组，小节点组里可以有小小节点组，每个节点组拥有一个坐标系，称为这个节点组的局部坐标系。Transform 是一个重要的组节点，它可以构成一个局部坐标系，利用translation,rotation,scale 等字段可以对Transform 的字节点中的形体产生移位、旋转、比例放缩等效果。

4）Appearanee 节点（P22）的三个域material、texture （重点：ImageTexture

节点）、textureTransform （P109用来实现纹理的几何变换，产生特殊效果纹理，比如贴图的重复和部分显示）

Appeara nee节点可以用来定义形体的外观效果，如材质、贴图。其三个域为material 、texture 、textureTransform 。可以用在material 后面的节点是

Material ，它定义了物体的材质。可以用在texture 后面的节点

是ImageTexture,Movietexture,Pixeltexture 三个节点，texture 在计算机图形学里表示纹理。ImageTexture,Movietexture,Pixeltexture 分别表示静止图片纹理、运动影像纹理、像素图纹理。可用在textureTransform 后面的节点为TextureTransform ，这一节点可以用来进行纹理的几何变换，以产生特殊效果的纹理，还可以使贴图旋转。

5）Extrusion挤出造型节点（P23,扭曲造型怎样实现）

通过Extrusion 节点可以生成一个拉伸体，拉伸及诶单形成一个形体，形体由一个断面沿着三维空间里的一条折线段伸展而成，断面在不同位置可以有比例的变化甚至旋转，由此生成我们所需要的有复杂形状的物体。

6）和空间中点相关的节点：Coordinate 节点（P23）、PointSet 节点（P29-30，用Material 节点的emissiveColor 来定义点的颜色，模拟夜空中的星星）Coordinate 节点只有一个字段：point ，表示点的坐标，由于这个字段是exposedField 字段，因而可以在程序运行时改变点的坐标。PointSet 节点有两个字段，并且是在程序运行时可以改变的字段，PointSet 节点主要用于表示夜晚天空的星星，点的大小不能定义，可以定义多个点的坐标和颜色，也可以只定义点的坐标，点的颜色利用Material 节点的emissiveColor.

7） 1 ndexedFaceSet节点（P32，平面的正方向确定、solid 域的作用、构造每个

面有不同颜色的三维形体、实现正反面不同贴图）

构造三锥形体时，常常觉得基本形体无法满足需求，这是我们可以利用IndexedFaceSet 节点来造型，IndexedFaceSet 节点通过三个或多个顶点构造平面多边形来表现三维物体的形状，理论上说，任何三维形体都可以由IndexedFaceSet 节点精确或近似的构造

8）Group 节点和Transform 节点的比较（P41）

Group 节点和Transform 有相同的地方：它可以把多个形体结合在一起，但Group 节点没有形体几何变换的功能，可以说Group节点是一个没有几何变化的Transform 节点。Group在程序中的使用主要是为了使文件内的形体有一个合理的组合，方便复杂文件的阅读和分析。

9）DEF和USE（ P42）

VRML2.0中DEF用来给节点命名，任何需要重复使用的节点都可以用DEF命名，在其它地方用USE使用它，DEF和USE使用起来非常简单：先用吧DEF来命名，使用时用USE代替原先大段内容。

10） Anchor （锚/链接节点，P43）可用于实现场景中显示提示信息引导用户文件跳转、视点跳转（解决三维漫游时迷失方向问题）等。

Anchor 节点有两个主要作用：第一个作用是从一个文件跳到另一个文件去，Anchor 附在某一形体上，并附带有另一文件的地址，当鼠标移动到这一形体上时，鼠标的形状发生变化，点取这一形体时，浏览器将调用另一文件，这一文件可以是VRM文件，也可以是HTML, 文件或其他浏览器可以执行的文件。

第二个作用是在同一个文件中从一个观察点跳到另一个观察点，例如跳到一个较好的显示位置。有了这样的作用我们在浏览三维世界时就不会迷失了方向，一旦迷失了方向，我们可以跳回到一个设定好的位置及方向。

11）Billboard （布告牌节点，P44）可实现某些形体无论视点怎么变化始终面向观察者。

Billboard 节点可用来调节局部坐标系的方位，使得局部坐标系的Z 轴随着观察方向的改变而绕丫轴（0 1 0）或X（ 1 0 0）轴旋转，并永远指向观察者。

12）Vrml 的Collision （碰撞检测节点）不能实现形体和形体之间的碰撞检测，考虑如何实现？（可选）

13）视点固定，视角动态变化的例子（P53,应用标量插补器节点）一个固定的物体，观察点是固定的，但观察的视角在不断的变化，由大变

小，由小变大，这一变化由标量插补器节点做出。

14）定义NavigationInfo 导航节点，实现限制观察者程序运行时对三维环境的控制程度的例子（P59）。

EX5-08程序通过Navigationlnfo 节点的定义，使观察者不能移动观察点或旋转观察方向，只能通过点击带有锚节点的是形体，以此来改变Viewpoint ，其目的是