淺談基于Web3D的交互式工業產品三維虛擬場景的設計

張 嘯

西安外事學院，陜西 西安 710077

3D圖形技術不是一個新話題，但是3D圖形對機器的要求較高，以往都是在圖形工作站實現的。然而，隨著計算機技術的發展和互聯網的出現，卻使3D圖形技術發生了微妙而又深刻的變化，并且深刻影響各個領域。Web3D協會（前身是VRML協會）最先使用Web3D術語，這一術語的出現反映了這種變化的全貌，我們把Web3D理解為：互聯網上的3D圖形技術。下面以PC為平臺，實現一個產品3D展示，來說明現在Web3D技術。

本文用到的VRML是3D圖形和多媒體技術通用交換的文件格式，它基于建模技術，描述交互式的3D對象和場景，不僅應用在互聯網上，也可以用在本地客戶系統中，應用范圍極廣。由于網上傳輸的是模型文件，故其傳輸量大大小于視頻圖像。

制作互聯網3D圖形的軟件并沒有完全遵循VRML97標準，許多公司推出了它們自己的制作工具和插件，對用戶而言，要在互聯網上觀看用這些軟件制作的3D圖形，先要下載1M～7MB的插件，然后安裝在網頁瀏覽器上。插件的種類之多，這也使得用戶難以選擇。要觀看10個不同的網站，用戶就需要下載并安裝10個不同廠家的插件。這是難以忍受的。

所以，我們在綜合考慮之后采用了基于JAVA的Wirefusion作為創作工具。Wirefusion是一個可視化編程工具，可以設計出先進的、交互式動態web3d網頁。

Wirefusion是一個多媒體平臺，集成了幾種不同的媒體類型，成為一個單一的播放器。它支持三維，二維、macromedia的flash、視頻和mp3音頻，也能夠創造360度的全景圖，幻燈片及縮放圖像[1]。不需要安裝插件就可在客戶端觀看作品，這樣就大大方便了訪問者。

在模型制作方面，采用的是3Ds Max 2010，該軟件是Autodesk公司開發的基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件。在WindowsNT出現以前，工業級的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。3D Studio Max + Windows NT組合的出現一下子降低了CG制作的門檻，首選開始運用在電腦游戲中的動畫制作，后更進一步開始參與影視片的特效制作，廣泛應用于廣告、影視、工業設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域[2]。該軟件在國內，有很龐大的使用人群，有很好的群眾基礎，非常便于推廣使用。

本文以國產“紅旗”牌轎車為例，采用的車型是紅旗盛世HQ300型汽車，需要全方位展示汽車，用戶可以交互操作車門開關以及車燈開關。

首先，創建藍本，我們需要確定將所有的藍本進行對齊，可以很容易的在Photoshop下完成這一步。將汽車前視圖投影到一個面片柵格上，沿著汽車的主要邊線勾畫出它的各視圖輪廓線。對照其他的幾個視圖（頂視圖、后視圖等），用同樣的方法做出其它的輪廓。然后在3D Max中將所有的圖片對齊到一個平面上。沿著畫出的line擠出一個面，再按照車的大體結構，進行邊的復制，適度縮放，做成大體的車身，由于需要車門和車燈的動畫，所以這幾部分需要單獨來做，其它部分包括內飾也用同樣的方法制作完成。分別給汽車各個部件添加材質，并且使用Render To Textures技術將貼圖保存。制作完成后，按照VRML97格式將模型導出。

進入Wirefusion，Wirefusion的作品設計方式是采用預編程，在Wirefusion里有一套被稱為Wirefusion對象，或者是物體。使用或重用已設計好的對象，可確保你設計的作品的文件小且穩健。首先導入背景圖片，可以用來約束范圍，然后導入模型，并且給每個部件添加貼圖，可以在Wirefusion中設定反射，然后設定每個交互按鈕的功能，編程方式非常類似于傳統的編程技術，數據或資料(俗稱參數，如數字、字符串、顏色、圖像等)，由一個函數送到另一個函數。但是，區別于常規技術是，Wirefusion是把兩個有關聯對象用連接線，把它們連接起來，顯得非常直觀。但是不能直接交互式的更換貼圖，比如車體顏色，如果需要更換車體顏色，則必須在網頁代碼中修改，全部設定完成后測試。如果沒有問題，發布到網站。

更換車體圖片需要在網頁中添加如下代碼：

并且配合Wirefusion中設定的腳本文件，就可以實現在網頁中實時更換顏色的功能了。至此，基本完成了所需要的功能。完成后的程序運行穩定，狀態良好。

雖然，Web3D技術將有好的發展前景，但仍然不可盲目樂觀，它還面臨著很多問題，如帶寬、處理器速度等。現在的Web3D圖形是有幾十種可供選擇的技術和解決方案，多種文件格式和渲染引擎的存在是Web3D圖形在互聯網上應用的最大障礙，而這種局面還將長時間存在。網站的訪問者必須先花費時間下載對應的插件，然后再像安裝軟件那樣安裝這個插件，才能觀看一個十分粗糙的3D圖形。用戶苦不堪言。網絡帶寬也是制約網上3D圖形發展的另一個主要瓶頸。

所以本文建議使用JAVA3D，JAVA在互聯網上幾乎隨處可見。使用JAVA的重要理由之一是它的平臺無關性。負責編譯JAVA程序的是JAVA Virtual Machine(JVM)，不同的平臺有它自己的JVM，處理與平臺相關的功能。因此，只要支持JVM，就能運行JAVA小程序。兩種最有名的瀏覽器Netscape和IE都支持JVM。因此用JAVA制作的3D圖形幾乎可以在所有的瀏覽器上顯示。

當前，互聯網上的圖形仍以2D圖像為主流，但是3D圖形必將在互聯網上占有重要地位。互聯網上的交互式3D圖形技術Web3D正在取得新的進展，形成自己獨立的框架，并且會廣泛應用在如電子商務、聯機娛樂休閑與游戲、科技與工程的可視化、教育、醫學、地理信息、虛擬社區等方面。

[1]http://www.web3d.com.cn/.

[2]http://www.autodesk.com/.