VRML_实验指导书1.doc

VRML编程 实验指导 2010年3月 入门篇 VRML简介 在本次实验中，我们来学习使用VRML编程。 一、VRML的历史和现状 VRML（Virtual Reality Modeling Language），意为虚拟现实建模语言。简单点说，VRML是一种用于描述三维造型与交互环境的简单的文本语言；复杂点说，VRML是在Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VRML的基本目标是建立因特网上的交互式三维多媒体，基本特征包括分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真性等。 VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0草案。 1996年8月在新奥尔良召开的3D图形技术会议—Siggraph’96上公布通过了规范的VRML2.0第一版。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础上进行了少量的修正。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JAVA等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。VRML从此又进入了一个崭新的发展时代。 二、VRML的功能和工作原理 VRML包含3D动画、音效、传感器触发、事件输入输出、行为控制、支持多种脚本与多重使用者等功能，真正在Web上实现了动态页面，并加强了互动功能，达到真正虚拟的效果。 VRML的访问方式是基于客户／服务器模式，其中服务器提供VRML文件（后缀为．WRL）及支持资源客户通过网络下载希望访问的文件，并通过本地平台上的VRML浏览器（Browse）交互式访问该文件描述的虚拟境界（Virtual World），因为浏览器是本地平台提供的，从而实现了和硬件平台的无关性。 VRML象HTML一样，是一种ASCII码描述语言，它是一套告诉浏览器如何创建一个三维世界并在其中航行（Navigation）的指令，这些指令由绘制器（Render）解释执行，绘制器是一个内置于浏览器中或外部的程序。 三、VRML的核心体系 VRML文件描述的基于时间的三维空间称为虚拟境界（Virtual World），它由对象构成，而对象及其属性用节点描述，节点（Node）是VRML的基本单元。每个节点由类型、域（Field）、事件（Event）、实现、名字组成，节点按一定规则构成场景图（Scene graph），场景图中分两类节点，第一类节点用于视觉、听觉角度表现对象，它们按层次体系组织，反映境界的空间结构，提供颜色、灯光、超链接、材质、化身、重力、碰撞、地形随动、飞行等功能，支持局部坐标系；第二类节点参与事件产生和路由（Route）机制，形成路由图，确定境界随时间推移如何动态变化。 环境变化、用户交互、时间推移产生事件，传感器（Sensor）检测并发出初始事件，实践产生其他事件或修改场景图结构，从而提供动态特性。插补器（Interpolator）是特殊事件处理器，利用它可以设计动画。 对于复杂行为处理则须利用脚本节点（Script node），它包含一组脚本描述语言编写的函数，Script节点收到事件后，将执行相应的函数，该函数可以通过常规的事件路由机制发送事件或直接向Script节点指定节点发送事件，脚本也能动态增、删路由。 四、VRML的使用与开发条件 VRML的浏览环境：IE+VRML浏览插件（如Cosmo Player、Cortona等） VRML的开发工具：Windows记事本或专业VRML开发工具（如VRMLPad） 五、VRML编程的一些基本概念 1.虚拟世界中的坐标系： 在VR世界中，X轴指向屏幕的右侧，Y轴指向屏幕的上方向，Z轴指向观察者，原点位于屏幕表面的中心，空间中的任何一点都可以用坐标（X，Y，Z）的形式表示。 2.VRML程序的构成： 所有的VRML文件都是以扩展名WRL结尾的文本文件或以WRZ（压缩格式）结尾的二进制文件，它一般包含如下4个部分： （1）文件头：位于VRML文件的首行，给浏览器提供文件的版本信息。对于VRML 2.0，它是：＃VRML V2.0 utf8。 （2注释：以＃号开始的一段文字。 （3）节点：场景信息的单位。可以用它来描述场景中的造型、