基于Cult3D技術的網絡化工程制圖虛擬模型室的研究

□天津科技大學 劉合榮 劉明濤 任旭輝

基于Cult3D技術的網絡化工程制圖虛擬模型室的研究

□天津科技大學 劉合榮 劉明濤 任旭輝

針對工程制圖精品課程建設以及網絡化遠程教育的需要，對網絡化虛擬模型室的建立進行了研究。簡述了Cult3D技術的應用領域和優點，運用三維CAD技術，結合3DMAX、Cult3D和Dreamweaver8．0軟件，開發了一套瀏覽便捷、生動形象的工程制圖虛擬模型室，為遠程教學和學生自主學習提供了極大的方便。

工程制圖；虛擬模型室；Cult3D

多媒體技術改變了傳統的教學方式，網絡技術發展促進了網絡化遠程教育的發展，但對于一些實踐性較強的課程，網絡教學無法體現現實教學中的真實場景，使授課效果受到了極大的限制。隨著網絡技術的進一步發展，虛擬現實（Virtual Reality）技術呈現了較快的發展趨勢，實現了用計算機模擬虛擬的現實場景，為網絡教學、網絡商品展示，網絡數字化城市、虛擬展會等提供了較好的平臺［1］。

工程制圖是高校機械專業和近機類專業非常重要的一門專業基礎課，立體模型在本課程的教學中是不可缺少的教學工具。但實物教學模型一般只能在課堂上使用，而現實的模型室也不能全天候向學生開放，不僅在較大程度上影響了教學效果，同時也限制了網絡授課的實現。為解決這一實際的問題，結合工程制圖精品課程的建設，筆者研究開發了基于Cult3D技術的網絡化虛擬模型室，為教師授課和學生自主學習提供了方便。

一、Cult3D軟件技術簡介

1．Cult3D的優點

在Web使用的可視化3D產品中，Cult3D是市場的主導者。與其他同類技術相比，Cult3D具有以下優點：

（1）能在PPT、PDF文檔以及Director多媒體演示產品中使用。

（2）能在低帶寬（low－bandwidth）網速上高質量的渲染3D對象。

（3）終極Cult3D產品模型以加密的文件格式存放，故文件不能被刪改。

（4）流技術的采用使得用戶不用等到最后全部文件下載完后才可以觀看3D文件，在下載的同時就可以觀看它的外觀，這對于網速較慢時候看3D文件很合適。

（5）由于Cult3D是使用java語言開發出來的，所以它生成的文件可以無縫地鑲嵌到網頁中。

2．應用Cult3D必備的插件［2］

應用Cult3D需要具備以下三個重要插件：

（1）Cult3D Export pulgin：這個插件是針對3DMAX、MAYA等三維軟件的，通過它將3D模型輸出為Cult3D所需的C3D格式。

（2）Cult3D Designer：Cult3D的制作工具，具有實現模型的旋轉、縮放、移動等交互性的特性。

（3）Cult3D Viewer pulgin：實現與其他軟件之間的交互。

二、工程制圖虛擬模型室開發

1．虛擬模型室開發流程

虛擬模型室的開發需要應用三維CAD軟件、3DMAX軟件、Cult3D軟件、Dreamweaver網頁設計軟件相結合來完成整個設計開發，整個開發流程如圖1所示。

2．模型室的界面設計

采用Dreamweaver網頁設計技術，對整個模型室的布局進行合理的設計，按工程制圖教材的章節來放置各章的立體模型，并為模型的添加和更新提供室內空間。為配合工程制圖精品課的建設，本模型室作為精品課中的一個子結構進行設計，將其載入校園網工程制圖精品課網站中。整體模型室頁面設計如圖3所示。

3．三維實體模型建模

三維實體模型是模型室的主體，也是整個設計的關鍵，隨著三維CAD軟件技術的逐漸成熟，三維實體建模也變得越來越簡單化。模型室的所有模型均可應用AutoCAD、UG或Pro/E等繪圖軟件來創建，然后利用它們和3DMAX軟件之間的接口導入到3DMAX中，進行顏色的渲染。

4．模型交互設計和網上信息發布

將3DMAX渲染處理后的三維實體模型，利用“Cult3D Export pulgin”專用插件導出為后綴名為“．C3D”的文件（在導出時的所有設置項均采用缺省值）。之后將生產的“．C3D”文件導入Cult3D Designer（交互設計軟件）生成“．C3P”工程文件。Cult3D Designer是一個圖形化（G語言）編程環境，通過功能圖標可直觀的完成交互功能的設計。交互設計過程如圖2所示，鼠標左鍵實現圖形的旋轉，鼠標中間實現圖形的平移，按下鼠標右鍵通過向屏幕上方和屏幕下方移動實現圖形的放大與縮小。

圖2 模型交互設計界面

交互設計完成后，將模型保存為后綴名為“．CO”文件。為便于網上瀏覽，應用前述的Cult3D專業擴展插件“Cult3D．mxp”將“．CO文件”以控件的形式發布到Dreamweaver設計的網頁上，完成模型室中模型的放置，如圖3所示。

5．模型網上瀏覽

當用戶需要查看三維模型時，可以直接登陸校園網工程制圖精品課網站，進入虛擬模型室界面，然后，按章節進行查詢所需的三維模型，即可瀏覽到所需模型，通過鼠標的左、右鍵可以進行模型的任意旋轉，縮放和平移功能，從而便捷地觀看到模型的整體內外結構。與此同時，還可以通過選取對應按鈕觀看到整個二維工程圖的繪制過程，為同學們自主學習提供了極大的方便。

本文介紹了基于Cult3D技術創建網絡化虛擬模型室的方法，該方法簡單可行，且占用內存空間較小。網絡虛擬模型室的建立，為教師教學和學生自主學習時快捷地查看三維實體模型提供了方便，同時，實現了工程制圖的網絡化教學，尤其對一些空間思維能力較差的學生提供了極大的幫助。與實際模型室相比，虛擬模型室在提供便捷的基礎上，不僅極大地節約了學校管理模型的成本，也使更新換代和管理都顯得輕松便捷，此外，也有效地節約了存放實體模型的空間。

[1]阿新工作室.任我虛擬Cult3D/3ds max 4.2/Maya 4三維產品設計與互動教程[M].北京：希望電子出版社,2002.

[2]翟彤.基于Web3D的Cult3D的應用與實踐[J].武漢工業學院學報，2005（1）：41－43．

[3]葉琳.機械制圖虛擬現實網絡模型室的建立[J].工程圖學學報，2002（3）：202－206．

[4]吳蘭岸.基于網絡三維技術的虛擬模型系統設計與開發[J].玉林師范學院學報：自然科學版，2008（3）：139－142．

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