【正文】 行處理、人工智能等高新技術(shù)，還涉及天文、地理、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、美學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事、生理和心理等領(lǐng)域[4]。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體技術(shù)的融合與高速發(fā)展使得虛擬顯示技術(shù)獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能在Internet上得以實(shí)現(xiàn)和發(fā)展。目前網(wǎng)站使用的均為二維圖像與動(dòng)畫(huà)網(wǎng)頁(yè)，而在網(wǎng)站上采用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言（VRML），則可以設(shè)計(jì)出虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體網(wǎng)頁(yè)場(chǎng)景和立體景物。利用虛擬顯示技術(shù)可以制造一個(gè)逼真的“虛擬人”，為醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、治療、手術(shù)及科研做出貢獻(xiàn)，也可應(yīng)用于軍事領(lǐng)域而設(shè)計(jì)一個(gè)“模擬戰(zhàn)場(chǎng)”來(lái)進(jìn)行大規(guī)模的高科技軍事演習(xí)，既可以節(jié)省大量費(fèi)用，又使部隊(duì)得到了鍛煉。在航空航天發(fā)射中，也可以制造一個(gè)“模擬航天器”，模擬整個(gè)航天器生產(chǎn)、發(fā)射、運(yùn)行和回收的全過(guò)程。此外，還可以應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、數(shù)學(xué)、娛樂(lè)和科研等方面，其應(yīng)用前景非常廣闊。總之，VRML是21世紀(jì)融計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體及人工智能為一體的最為優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具和手段。第2章 其它技術(shù)支持——3ds max與JavaScript 3ds max概述 3ds max簡(jiǎn)介3D Studio Max，常簡(jiǎn)稱(chēng)為3ds Max或MAX，是Autodesk公司開(kāi)發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列軟件，最新版本是2010。在Windows NT出現(xiàn)以前，工業(yè)級(jí)的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。3D Studio Max + Windows NT組合的出現(xiàn)一下子降低了CG制作的門(mén)檻，首選開(kāi)始運(yùn)用在電腦游戲中的動(dòng)畫(huà)制作，后更進(jìn)一步開(kāi)始參與影視片的特效制作，例如X戰(zhàn)警II，最后的武士等。在應(yīng)用范圍方面，廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。擁有強(qiáng)大功能的3DS MAX被廣泛地應(yīng)用于電視及娛樂(lè)業(yè)中，比如片頭動(dòng)畫(huà)和視頻游戲的制作，深深扎根于玩家心中的勞拉角色形象就是3DS MAX的杰作。在影視特效方面也有一定的應(yīng)用。而在國(guó)內(nèi)發(fā)展的相對(duì)比較成熟的建筑效果圖和建筑動(dòng)畫(huà)制作中，3DS MAX的使用率更是占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)3DS MAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)要局限性大一些，它只要求單幀的渲染效果和環(huán)境效果，只涉及到比較簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)；片頭動(dòng)畫(huà)和視頻游戲應(yīng)用中動(dòng)畫(huà)占的比例很大，特別是視頻游戲?qū)巧珓?dòng)畫(huà)的要求要高一些；影視特效方面的應(yīng)用則把3DS MAX的功能發(fā)揮到了極至。 3ds max的特點(diǎn)功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性好。建模功能強(qiáng)大，在角色動(dòng)畫(huà)方面具備很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，另外豐富的插件也是其一大亮點(diǎn)。操作簡(jiǎn)單，容易上手。與強(qiáng)大的功能相比，3ds max可以說(shuō)是最容易上手的3D軟件。和其它相關(guān)軟件配合流暢。做出來(lái)的效果非常的逼真。 3ds max的應(yīng)用領(lǐng)域游戲動(dòng)畫(huà)主要客戶有EA、Epic、SEGA等，大量應(yīng)用于游戲的場(chǎng)景、角色建模和游戲動(dòng)畫(huà)制作。建筑動(dòng)畫(huà)北京申奧宣傳片等。室內(nèi)設(shè)計(jì)在3ds max等軟件中，可以制作出3D模型，可用于室內(nèi)設(shè)計(jì)、例如沙發(fā)模型、客廳模型、餐廳模型、臥室模型等等。影視動(dòng)畫(huà)《阿凡達(dá)》《諸神之戰(zhàn)》等好萊塢電影都引進(jìn)了先進(jìn)的3D技術(shù)。 JavaScript概述 JavaScript簡(jiǎn)介JavaScript是NetScape公司為Navigator瀏覽器開(kāi)發(fā)的，是寫(xiě)在HTML文件中的一種腳本語(yǔ)言，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容的交互顯示[5]。當(dāng)用戶在客戶端顯示該網(wǎng)頁(yè)時(shí)，瀏覽器就會(huì)執(zhí)行JavaScript程序，用戶通過(guò)交互式的操作來(lái)變換網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)HTML語(yǔ)言所不能實(shí)現(xiàn)的效果。JavaScript是一種描述性的腳本語(yǔ)言，將JavaScript寫(xiě)入到Web頁(yè)面當(dāng)中，能讓你的網(wǎng)頁(yè)更加生動(dòng)活潑，也是目前網(wǎng)頁(yè)中設(shè)計(jì)中最容易學(xué)又最方便的語(yǔ)言。你可以利用JavaScript輕易的做出親切的歡迎訊息、漂亮的數(shù)字鐘、有廣告效果的跑馬燈及簡(jiǎn)易的選舉，還可以顯示瀏覽器停留的時(shí)間。讓這些特殊效果提高網(wǎng)頁(yè)的可觀性[6]。在VRML中，Script節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)腳本程序。這個(gè)程序是用JavaScript或Java寫(xiě)的，Script節(jié)點(diǎn)腳本可以接收事件，處理事件中的信息，還可以產(chǎn)生基于處理結(jié)果的輸出事件。Script節(jié)點(diǎn)不創(chuàng)建任何造型，所以它在虛擬世界中也是看不到的。Script節(jié)點(diǎn)可以作為子節(jié)點(diǎn)包含在任何組節(jié)點(diǎn)中，但它不依靠于所使用的系統(tǒng)，而且與子節(jié)點(diǎn)所作的選擇無(wú)關(guān)。Script節(jié)點(diǎn)一般放在VRML文件的最外層組。利用程序腳本和Script節(jié)點(diǎn)，可以差生復(fù)雜動(dòng)作。通常程序腳本動(dòng)作包括已計(jì)算好的動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)路徑的輸出。Script節(jié)點(diǎn)可以看作是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的外殼：它擁有field域、eventIn事件、eventOut事件，然而可以通過(guò)程序腳本來(lái)賦予腳本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作?？梢赃@樣理解Script節(jié)點(diǎn)：通過(guò)接受eventIn事件調(diào)用了相應(yīng)的處理過(guò)程函數(shù)，經(jīng)過(guò)程函數(shù)處理后得出的數(shù)據(jù)作為eventOut出事件發(fā)送出去，其中eventIn事件的值可以作為過(guò)程函數(shù)的因變量的值，如果需要?jiǎng)t用field域定義某個(gè)中間變量。無(wú)論Script節(jié)點(diǎn)是直接包含程序腳本，還是將其放在分立的文件中，Script節(jié)點(diǎn)的程序腳本定義了此節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作。這些動(dòng)作可以包含由接口eventIn接收的輸入的響應(yīng)，計(jì)算新的結(jié)果，將這些結(jié)果存入節(jié)點(diǎn)的接口域，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的接口eventOut發(fā)出新值。JavaScript繼承了Java語(yǔ)言的面向?qū)ο?、跨平臺(tái)等多想特點(diǎn)，有人認(rèn)為它是為了快速、簡(jiǎn)單地編程而出現(xiàn)的微型Java語(yǔ)言。鑒于JavaScript在網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中成功應(yīng)用并成為主導(dǎo)編程語(yǔ)言，VRML也將JavaScript作為內(nèi)嵌編程語(yǔ)言的候選者之一，大部分VRML瀏覽器都支持JavaScript編寫(xiě)的腳本程序。雖然JavaScript對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠，但VRML的倡導(dǎo)者之一SGI公司還是基于語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)針對(duì)VRML設(shè)計(jì)的Vrmlscript語(yǔ)言。Vrmlscript可以說(shuō)是JavaScript的一個(gè)子集，它使用了JavaScript的基本語(yǔ)法，增加了一些適用于VRML的JavaScript對(duì)象。如果Script節(jié)點(diǎn)內(nèi)直接包含使用這兩種語(yǔ)言之一編寫(xiě)的程序腳本，為了使瀏覽器能夠區(qū)分開(kāi)，必須在url域的字符串開(kāi)頭注明“VrmlScript：”還是“JavaScript：”。JavaScript對(duì)VRML場(chǎng)景的訪問(wèn)并不是一定要通過(guò)Script節(jié)點(diǎn)，如果VRML場(chǎng)景與HTML頁(yè)面的其它對(duì)象相結(jié)合，比如使用了JavaScript對(duì)象，就可以使用直接訪問(wèn)的方式[7]。 第3章 使用3ds max技術(shù)構(gòu)建模型 3ds max構(gòu)建模型的準(zhǔn)則一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景在計(jì)算機(jī)上演示流暢與否，與場(chǎng)景中的模型個(gè)數(shù)、模型面數(shù)、模型貼圖這三個(gè)方面的數(shù)據(jù)量息息相關(guān)，只有在前期建模時(shí)處理好這三個(gè)方面的數(shù)據(jù)量，才不會(huì)導(dǎo)致后期演示時(shí)出現(xiàn)卡、頓等現(xiàn)象。 3ds max構(gòu)建模型的基本方法 基本體建模3ds max中提供了非常容易使用的【標(biāo)準(zhǔn)基本體】及【標(biāo)準(zhǔn)幾何體】建模工具，只需拖動(dòng)鼠標(biāo)，即可創(chuàng)建一個(gè)幾何體。這些基本體靠參數(shù)來(lái)改變形態(tài)的，用這些基本體可以制作一些簡(jiǎn)單的造型。沙發(fā)建模、房屋建模 圖31 沙發(fā)的效果圖 圖32 房屋的效果圖 二維線形建模二維線形在建模中起著非常重要的作用，通常我們建立的三維模型大都是先創(chuàng)建二維線形，然后添加相應(yīng)的修改命令來(lái)完成的。二維線形也可以直接在建模中使用，它提供了【頂點(diǎn)】、【線段】、【樣條線】等修改級(jí)別，用二維線形繪制復(fù)雜的造型，必須給它添加適當(dāng)?shù)木庉嬓薷拿睿ㄟ^(guò)這些命令使二維線形生成三維物體，一步步繪制出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造型。常見(jiàn)的修改命令如【擠出】、【車(chē)削】、【倒角】、【倒角剖面】、【放樣】等。洗手池建模、油煙機(jī)建模 圖33 洗菜池的效果圖 圖34油煙機(jī)的效果圖 三維修改器建模在3ds max的修改工具中有大量的三維修改命令，通過(guò)使用這些三維修改命令可以對(duì)三維對(duì)象進(jìn)行一些復(fù)雜的變形和編輯，可以快捷地創(chuàng)建一些精度要求很高的復(fù)雜三維造型。常見(jiàn)的修改命令如【FFD】等。 購(gòu)物車(chē)建模、壓力鍋建模 圖37 購(gòu)物車(chē)的效果圖 圖38 壓力鍋的效果圖收款機(jī)建模圖39 收款機(jī)的效果圖 利用3D制作動(dòng)畫(huà)在3ds max中可以制作場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)，導(dǎo)入進(jìn)VRML里做必要的處理可以形成物體交互的動(dòng)畫(huà)，方便快捷的模擬出現(xiàn)實(shí)生活的場(chǎng)景。創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)的方法：（1）單擊“自動(dòng)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)”按鈕，開(kāi)啟動(dòng)畫(huà)功能。（2）激活所需視圖上需要變化的物體，改變其相對(duì)位置，確定好方位后點(diǎn)擊打點(diǎn)按鈕，定下關(guān)鍵幀。依此類(lèi)推。（3）激活透視圖，觀察最終動(dòng)畫(huà)并加以修改。（4）如圖331312所示收銀場(chǎng)景應(yīng)用動(dòng)畫(huà)的最終效果。 圖310收銀場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)應(yīng)用的原始圖 圖311收銀場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)應(yīng)用的過(guò)程圖圖312收銀場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)應(yīng)用的最終效果圖 第4章 使用VRML技術(shù)構(gòu)建動(dòng)畫(huà)與交互功能 使用VRML構(gòu)建動(dòng)畫(huà)與交互功能的基本語(yǔ)法 使用VRML構(gòu)建動(dòng)畫(huà)的基本插補(bǔ)器類(lèi)型Timesensor節(jié)點(diǎn)的作用像一個(gè)時(shí)鐘，它可以被用來(lái)執(zhí)行開(kāi)始、停止或者其他控制動(dòng)畫(huà)的動(dòng)作。隨著時(shí)間的流逝，這個(gè)傳感器就會(huì)產(chǎn)生事件來(lái)表示時(shí)間的變化。通過(guò)將這些事件從Timesensor節(jié)點(diǎn)的eventOut路由到其他節(jié)點(diǎn)，當(dāng)Timesensor節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)時(shí)，可以使這些節(jié)點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)的變化[8]。若要使一個(gè)坐標(biāo)系平移、旋轉(zhuǎn)和按比例縮放的話，可以將Timesensor節(jié)點(diǎn)時(shí)間路由至PositionInterpolator和OrientationInerpolator節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)中每一個(gè)產(chǎn)生新的位置和旋轉(zhuǎn)值，并通過(guò)他們的eventOut事件傳送這些值。按順序?qū)⑦@些值路由到Transform節(jié)點(diǎn)，就可以使節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)系隨動(dòng)畫(huà)過(guò)程的發(fā)展而發(fā)生平移、旋轉(zhuǎn)和按比例縮放。根據(jù)其所插值的類(lèi)型而將插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)分為幾種[9]：PositionInterpolator位置插補(bǔ)器（用于造型位置的變化，和時(shí)間傳感器結(jié)合一起可以隨時(shí)間改變對(duì)象的位置，從而創(chuàng)建對(duì)象移動(dòng)的效果。同時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)還可以用來(lái)控制對(duì)象的縮放，實(shí)現(xiàn)對(duì)象大小和形狀的變化）。OrientationInterpolator方向插補(bǔ)器（用于對(duì)象的朝向變化，也就是隨著時(shí)間的變化，對(duì)象繞某個(gè)軸，逐漸旋轉(zhuǎn)不同的角度，體現(xiàn)出對(duì)象的方位的動(dòng)態(tài)變化。）ColorInterpolator顏色插補(bǔ)器（描述顏色隨時(shí)間的變化，從而使得造型的顏色呈現(xiàn)一種靈活、生動(dòng)的變化效果）。ScalarInterpolator標(biāo)量插補(bǔ)器（對(duì)某些標(biāo)量數(shù)值的域進(jìn)行插補(bǔ)的，一般用于只有單一的數(shù)值表示的域，比如改變強(qiáng)度，可以調(diào)節(jié)光照，霧的濃度。材質(zhì)的透明度等等）。NormalInterpolator法向插補(bǔ)器（能夠隨時(shí)間改變vector的三維向量域值）。CoordinateInterpolator坐標(biāo)插補(bǔ)器（對(duì)空間坐標(biāo)的數(shù)值進(jìn)行插補(bǔ)，但是同位置插補(bǔ)器的情況不同，坐標(biāo)插補(bǔ)器往往不是用在對(duì)造型對(duì)象的位置坐標(biāo)上，而是用在構(gòu)成某類(lèi)對(duì)象的空間坐標(biāo)上。） 使用VRML構(gòu)建交互功能的基本傳感器類(lèi)型在虛擬場(chǎng)景中設(shè)置了一些具有檢測(cè)、感知作用的節(jié)點(diǎn)，借助這些節(jié)點(diǎn)的使用，瀏覽者和虛擬對(duì)象能夠?qū)崿F(xiàn)更進(jìn)一步的交互[10]。Touchsensor是一種用來(lái)檢測(cè)觀察者的接觸和將事件輸出的傳感器。這些輸出描述了在何時(shí)、何地觀察者接觸到了可感知的造型。CylinderSensor，PlaneSensor和SphereSensor節(jié)點(diǎn)也可用來(lái)檢測(cè)何時(shí)觀察者接觸到一個(gè)可感知的造型[11]，并且提供了用來(lái)改變?cè)煨臀恢煤头较虻妮敵?。檢測(cè)器可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是接觸型的傳感器，另一類(lèi)是感知性的檢測(cè)器。檢測(cè)動(dòng)作的檢測(cè)器是接觸型檢測(cè)器[12]，節(jié)點(diǎn)有：TouchSensor接觸傳感器(用于感知用戶鼠標(biāo)觸發(fā)的動(dòng)作)、PlaneSensor平面?zhèn)鞲衅?感知用戶在XOY平面上鼠標(biāo)拖拽動(dòng)作)、SphereSensor球面?zhèn)鞲衅?用于感知用戶繞中心點(diǎn)拖拽旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作)及CylinderSensor圓柱傳感器(用于感知用戶繞中心軸拖拽旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作)。檢測(cè)用戶和對(duì)象接近程度的檢測(cè)器是感知檢測(cè)器，節(jié)點(diǎn)有： VisibilitySensor可見(jiàn)性傳感器(從瀏覽者所在的方位，感知一個(gè)空間長(zhǎng)方體區(qū)域，在當(dāng)前場(chǎng)景中是否可以被看見(jiàn)，據(jù)此輸出事件觸發(fā)動(dòng)畫(huà)效果)，ProximitySensor鄰近傳感器 (用于從瀏覽者視點(diǎn)所在的方位，感知用戶進(jìn)入、退出設(shè)定的空間長(zhǎng)方體區(qū)域的動(dòng)作)， Collision碰撞感知節(jié)點(diǎn)(用于從瀏覽者所在的方位，感知用戶與該組中任何子節(jié)點(diǎn)造型發(fā)生碰撞動(dòng)作)。 使用VRML構(gòu)建動(dòng)畫(huà) 使用VRML構(gòu)建馬桶蓋的開(kāi)啟在現(xiàn)實(shí)生活中，人們可以通過(guò)點(diǎn)擊按鈕來(lái)沖洗馬桶，為此，在本次設(shè)計(jì)中通過(guò)使用OrientationInterpolator來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，并配有沖洗馬桶的聲音。如圖442所示功能實(shí)現(xiàn)。以下所示為實(shí)現(xiàn)馬桶蓋關(guān)閉的代碼：DEF gaizi Transform{ }DEF clock1 TimeSensor {cycleInterval 1loop FALSE } DEF a1 OrientationInterpolator{ key [ …… 1 ]keyValue [0 1 1 ……0 1 0 ]}DEF s TouchSensor {}Sound {source DEF zb AudioClip {url }} ROUTE TO ROUTE TO ROUTE TO 圖41馬桶蓋關(guān)閉動(dòng)畫(huà)的原始圖