第二讲 VRML简介

虚拟现实开发环境与支持平台
三维图形引擎
三维图形引擎提供面向实时VR应用的完整软件开发支 持，负责管理底层三维图形绘制的数据组织和处理， 发挥硬件的加速特性，为上层应用程序提供有效的图 形绘制支持。 图形引擎一般包括真实感图形绘制、三维场景管理、 声音管理、碰撞检测、地形匹配以及实时对象维护等 功能，并提供与三维虚拟环境绘制相关的高层API。 常见的三维绘制引擎有OpenGL Performer， OpenGVS，Vega，OSG（开源软件），VTree， WTK等。
VRML浏览器
Cortona VRML Client
下载地址： /products/cort ona/download/iexplore/ 安装，内置于IE 有Walk， Fly，Study三种标准模式 有Fit 功能，窗口显示最大化 菜栏中有：12个按钮，左边7个，下边有5个
虚拟现实开发环境与支持平台
建模工具 现有的VR建模工具主要集中在支持虚拟景
物的外观和物理建模方面
外观建模又可分为面向动画制作的建模工具和 面向实时绘制的建模工具两类 这两种建模工具的数据组织格式不同
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面向动画的建模（即三维几何造型设计）工具
目前流行的三维动画制作工具有： Maya （Alias公司）高端制作工具 在影视制作行业有着应用
第二讲 VRML简介
大纲
虚拟现实开发环境与支持平台 VRML浏览器 BS Contact VRML编辑器 VrmlPad VRML工作原理 VRML的基本概念
大纲
虚拟现实开发环境与支持平台 VRML浏览器 BS Contact VRML编辑器 VrmlPad VRML工作原理 VRML的基本概念
微软公司的VRML 2.0浏览器； SGI公司的CosmoPlayer 2.1.1浏览器 Parallel Graphics公司的CortonaPlayer Bitmanagement Software Contact VRML
VRML浏览器
BS Contact 是 BS Contact MPEG-4 播放
VRML的基本概念
空间计量单位 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，则拇指的指向 是Z方向。在默认情况下， X坐标向 右为正；Y坐标向上为正；而Z坐标 指向观察者，如图所示。
VRML的基本概念
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
VRML浏览器
Fullscreen（全屏模式）菜单项可以让用
户把 BS Contact 设置到全屏渲染模式。在 这个模式下，VR 场景将占满整个屏幕。其 它的窗口和用户界面此时都不可用。
CTRL（控制键）+ Enter（回车键）将激活全 屏模式。 按下 ESC（退出键）或 CTRL（控制键） + Enter（回车键）将从全屏模式退出到窗口模 式。
绘制工具对比：可以看出下层工具对开发人员专业水平要
求高，开发难度大，但具有更强的灵活性和运行效率，上 层工具开发难度小，但灵活性、运行效率较低。
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Vrml语言是三维图形引擎层次的面向实时绘制的建模绘制
工具。 VRML语言相对其它建模绘制工具，具有如下几个特点：
简单易学，开发方便； 文件量小，适合于网络传输； 具有强大的网络功能，可以通过VRML程序直接连接Internet； 具有多媒体功能，能够实现多媒体制作、合成声音、图像以达到 影视效果； 可以创建三维立体造型和场景，实现更好的立体交互界面； VRML具有良好的交互功能，并且支持Java、JavaScript等语言 接口，具有更强大的编程设计能力。
视点 Prev Viewpoint（上一视点） Next Viewpoint（下一视点） Viewpoint Tour（视点漫游）
Reset（复位） 其他视点菜单，如：Front Panel 、Back Panel、Detail Front、
Top View、Inside
其他视点由 VR 场景预定义的视点。每一个视点（命名可自行设 定）将对应一个菜单项。 开始一次从第一个视点到最后一个视点的漫游动画
VRML工作环境由：
标题栏、菜单栏、常用工具栏 功能窗口: 文件列表（FileList) 资源(Resource) 场景树(Scene Tree) 路由表(Routing Map) 编辑窗口
VRML编辑器
特点：
文本编辑功能 提示选择VRML语言的关键字，用户自定义的节点名、 事件名会自动加入关键字库，供用户选择； 支持文件预览，支持多文件窗口； 支持压缩存储； 支持节点效果的预览和整体场景的预览； 支持自动识别或选择浏览器 支持自动侦错； 支持对脚本节点的断点设置调试； 提供一些特殊节点的代码。

广泛 Softimage（ XSI Avid公司）高端制作工具 在游戏和工业领域 应用广泛 Hodini （Side Effects Software公司） Discreet公司的3D StudioMax Newtek公司的Lightware 3D Pixar公司的Photorealistic Renderman Mental Images公司的Mental Ray等
的绘制工具，从技术角度基本可分为3层： 最下面是基础三维图形绘制库，第2层是三 维图形引擎，最上层是可视化开发平台。
虚拟现实开发环境与支持平台
基础三维图形绘制库
基础三维图形绘制库直接操作图形硬件，提供 了三维图形绘制的底层基础API。 基础三维图形绘制库主要有：Open GL（开放 的），Direct 3D（ Microsoft）和Java 3D （Sun）。
VRML基本工作原理
工作原理：
用文本信息描述三维场景； 在Internet网上传输； 在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景，“解 释生成”的标准规范即是VRML规范。
统分结合模式：
VRML的访问方式基于C/S模式。 由服务器提供统一的描述信息，客户机各自建立VR世 界的访问方式被称为统分结合模式，也是VRML的基本 概念。 其中服务器提供VRML文件，客户通过网络下载希望访 问的文件，并通过本地平台的浏览器(Viewer)对该文件 描述的VR世界进行访问。 即VRML文件包含了VR世界的逻辑结构信息，浏览器 根据这些信息实现许多VR功能。
VRML基本工作原理
基于ASCII码的低带宽可行性：
VRML像HTML一样，用ASCII文本格式来描述 世界和链接，保证在各种平台上通用，同时也 降低了数据量，从而在低带宽的网络上也可以 实现。
大纲
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大纲
虚拟现实开发环境与支持平台 VRML浏览器 BS Contact VRML编辑器 VrmlPad VRML工作原理 VRML的基本概念
VRML浏览器
VRML的三维空间造型由VRML文件产生； VRML文件是一个用VRML语言编写的文本文件，
其扩展名为：*.wrl VRML文件可由任意的文本编辑器来编写，也可 由专用编辑器来编写；目前主要是使用 ParallelGraphics公司的VrmlPad软件； VRML文件需要安装专用的浏览器才能运行；目 前主要原有
VRML浏览器
图像显示模式 Headlight（头灯） Wireframe（线框） Vertices（顶点） Flat（平面） Smooth（平滑） Textured（纹理） Smooth Textures（平滑纹理） Dither（抖动）
VRML浏览器
移动
Force Movement：（强制移动）
在用户位于一个大的可点击物体前时，这个菜单项将帮助用户移 动。因为如果一个交互物体正好占满了全部屏幕，此交互物体将 接收所有的鼠标输入而用户将不能使用鼠标来移动（不过键盘导 航依然有效）。为了需要，此时依然可以使用鼠标导航，这时可 以选择 Force Movement（强制移动）菜单项，随后的鼠标操作 （单击-拖曳-释放）将被用作为导航操作，而不管此时是否点击到 了交互物体。
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可视化开发平台
可以通过GUI配置和编辑实现大部分常规功能 的VR应用系统，有效地降低了开发的技术门槛 和要求。 目前流行的可视化开发平台有法国达索公司的 Virtools Dev，EON公司的EONStudio和Act3D 公司的Quest3D等 。
虚拟现实开发环境与支持平台
VRML编辑器
选项配置：
Preview：内置的VRML浏览器
常见的工具插件：
Extrusion Editor（造型挤压编辑器） Material Editor（材质编辑器）
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虚拟现实开发环境与支持平台
面向实时绘制的建模工具
目前流行的工具软件有： MultiGen Creator（MultiGen-paradigm公司） Creator Terrain Studio Terra Vista
虚拟现实开发环境与支持平台
在VR发展过程中出现了一些面向实时应用
Collision:（碰撞检测） Gravity:（重力检测）
VRML浏览器
当碰撞检测激活时，将阻挡用户进入或穿过墙体或者其它物体。 关闭碰撞检测节省计算资源，此时允许用户穿过任何物体 如果重力模拟打开，当用户移动时视点始终保持在地面以上一定 距离的位置。在丘陵地形或楼梯之类的物体上行走时重力将创造 真实的感觉。 如果重力关闭，将允许用户离开地面到任何地方。 当导航模式转换为 WALK（行走）模式时此选项缺省为打开，当 导航模式转换为 FLY（飞行）模式时此选项缺省为关闭，其它的 导航模式也将有对应的重力检测的状态设置。
大纲
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VRML编辑器
VRML编辑器组成：
VrmlPad.exe VrmlPad.hlp 文件夹addins：含有“特殊结点” 一般不用安装，直接使用；
Walk（行走） Slide（滑动） Examine（检视） Fly（飞行） Pan（平移） Game like（游戏） Jump（跳转） Straighten Up（导正方向） Reset（复位） Collision（碰撞检测） Gravity（重力检测） Force Movement（强制移动）
器和 BS Contact VRML 播放器的统称。 它是独立于IE的浏览器，也可注册为内置于 IE的浏览器； 公司主页：http://www.bitmanagement.de
VRML浏览器
BS Contact 安装 BS Contact右键菜单有：视点、图像显示模式、
移动、速度、设置和全屏模式等。
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。