虛擬現實建模語言應用與研究

摘要：隨著Internet的發展，以虛擬現實建模語言（Virtual Reality Modeling Language，簡稱VRML）為代表的基于WWW的虛擬現實建模技術正在日益受到廣泛的重視。本文歸納了VRML的編譯、運行原理，給出了VRML的程序設計方法，總結了深入研究VRML的要點。

關鍵詞：虛擬現實建模語言；建模；三維

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)32-1244-01

Application and Research of Virtual Reality Modeling Language

LI Dong-xu， WANG Hao-peng

(Computer Staff， Aviation University of Air Force， Changchun 130022， China)

Abstract: With the development of Internet， more emphasize has been put on the technology of Virtual Reality modeling， which is based on the WWW. The paper concludes the editing and running methods of VRML， presents the method of VRML programming， summaries the key points to study VRML deeply.

Key words: virtual reality modeling language; modeling; 3D

1 引言

目前，3D、仿真、虛擬現實等，是計算機最為熱門的話題。微軟最新操作系統Vista的發布，立體顯示器技術的逐步成熟，讓用戶感受到了未來計算機圖形圖像技術“質”的轉變。不難看出，從事3D、虛擬現實等程序設計，一定是一個很有發展前景的選擇。傳統的3D、仿真的程序設計主要是OpenGL、DirectX等，其開發工作復雜、與網絡融合不高是廣大程序員深有感受的。VRML（Virtual Reality Modeling Language），即虛擬現實建模語言，是近幾年興起的新型語言，1994年首次在第一屆國際互聯網絡年會上提出，被譽為是替代HTML的第二代網絡程序設計語言。VRML作為一種三維造型和渲染的圖形描述語言，它將網絡的二維轉換為三維，實現真正意義的3D、動態和智能感知，并實現計算機網絡、多媒體技術的完美結合。業界稱其為二十一世紀最具魅力的程序設計語言。

2 VRML詳解

2.1 VRML編輯器

VRML程序設計語言的源文件是一種ASCII碼的描述語言。對其的編譯工作，可以利用Windows或其他操作系統的文本編輯器。如果對VRML有較深入的了解，可以使用專業的VRML開發工具來編寫。目前最有效的、常用的VRML開發工具是VrmlPad 2.1、Cosmo Worlds等。VRML的工作過程如圖1所示。

2.2 VRML的運行環境

1) 硬件環境：VRML對硬件的開發環境要求并不高，可以在Pentium III的機器上完成，是否獨立顯卡也無關緊要。當然，如果機器的硬件配置越高越好，程序運行是的運行效果也會越流暢。

2) 軟件環境：操作系統可以是微軟Windows 9X/2000/XP等，需要Internet Explore或Netscape等瀏覽器。光有瀏覽器是無法運行、瀏覽VRML程序的，還需要安裝一個插件（見2.2中第四點）。Linux操作系統也完全可以實現VRML的學習和開發。

3) 網絡環境：對于初學者來說，網絡并不重要，只是對于VRML較復雜的大型系統的測試時才會有所要求。所以，對于網絡問題可以忽略不計。

4) 播放插件：VRML的程序需要安裝一個插件在IE等瀏覽器中運行。目前，主流的VRML插件有ParallelGraphics公司的Cortona、SGI公司的Cosmo等。

3 程序設計方法

VRML文件由文件頭、節點、事件、腳本和路由等組成，具體如下：

在VRML編譯器或者文本編輯器中輸入代碼。然后選擇“另存為”，將文件保存為*.wrl文件。安裝VRML插件后，就可以利用IE等瀏覽器運行該程序，代碼對應虛擬仿真造型如圖2所示。

瀏覽者可以利用鼠標和瀏覽器提供的一些功能按鈕與圓錐體進行交互。比如：旋轉3D對象、放大/縮小3D對象等。但是，不要在有特殊名稱（如包含“’， .”等符號）的文件夾下運行VRML程序，否則VRML插件將無法找到并解釋該程序。

4 研究要點

對VRML程序設計的研究與應用，最主要的就是熟悉掌握VRML語言提供的一些關鍵節點、事件、原型、腳本和路由。比如，VRML的節點集中有三類：三維立體幾何節點、繪圖節點和物體外觀節點。幾何節點中主要包括：Box立方體節點、Cone圓錐節點、Sphere球面節點、Cylindar圓柱體節點和Text文本節點；繪圖節點主要包括：PointSet點節點、IndexedLineSet線節點、IndexedFaceSet面節點、ElvationGrid海拔柵格節點和Extrusion擠出造型節點；物體外觀節點主要包括：Appearance外觀屬性節點和Material材料節點。

通過這些節點，無論多么復雜的三維物體都可以由這些節點組合而成，再將其附著顏色。所以，有效的學習方法就是首先將節點熟練掌握、運用。當然，單純的三維立體效果是不夠理想的，還可以通過紋理映射節點把圖片等多媒體資源運用到VRML的三維造型中，這樣會使VRML程序更高效、專業，更主要的是大大節省了開發的工作量。此外，VRML還提供一系列的群組節點，當編寫的VRML虛擬場景不止一個的話，就可以利用這些群組節點來實現場景的轉換、過渡和分級。

實現三維交互的VRML程序是比較深入的階段，主要掌握VRML的一系列傳感器，如：TouchSensor觸摸傳感器、TimeSensor時間傳感器等。通過這些傳感器的靈活運用就可以實現三維虛擬造型的動畫效果、交互效果，甚至是智能推理。此外，VRML還有一些重要的節點、事件和原型。當開發復雜的、多場景、多對象的虛擬現實空間、動態交互時都將提供有效的、特色的服務。

5 結束語

目前，虛擬現實仿真技術已經廣泛應用于工業、農業、國防等領域，基于VRML的虛擬現實技術更是這一些領域中的基礎性知識。通過對虛擬現實建模語言的編譯、運行和設計方法的總結，從而更好的將其服務于各個前沿領域之中。

參考文獻：

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