【正文】 DEF Camera02 Viewpoint { position orientation fieldOfView description Camera02 } DEF Camera03 Viewpoint { position orientation fieldOfView description Camera03 } DEF Camera04 Viewpoint { position orientation fieldOfView description Camera04 } NavigationInfo { headlight FALSE } 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 21 6 測試 測試結(jié)果 以上的篇幅對圖書館的虛擬環(huán)境的制作過程進行了描述。 測試的目的就是為了防止出現(xiàn)穿墻而過的現(xiàn)象，以及對整個場景渲染后的效果進行檢測，不得出現(xiàn)玻璃的四分五裂的現(xiàn)象，當(dāng)然這種現(xiàn)象是因為前期的建模工作沒有做好，測試就是為了防止這樣的現(xiàn)象發(fā)生。 解決方法 ，開發(fā)想象力。 ，因為沒有特別好的方法，只能打開作品后認真的以各種可能的行走方式對每一處角落進行行走，最終確定問題所在，以及針對這些問題例如上樓梯時怎么也上不去，進入樓梯后也會出現(xiàn)垂直下落的情景，而進行逐一的解決，直到確定是因為替身的步高以及與地面的高度問題為止。 這次畢業(yè)設(shè)計是我大開眼界，不光了解了 VRML 方面的知識，而且鍛煉了我學(xué)習(xí)一門新語言的能力，大大 提高了我的應(yīng)變能力，學(xué)習(xí)能力，是我分析問題多了很多思路，積累了許多經(jīng)驗。通過畢業(yè)設(shè)計我也學(xué)習(xí)了VRML 語言，從它的語法結(jié)構(gòu)到物體的造型都有了比較透徹的理解。首先要做出逼真三維立體物件就要在 3DMAX 中建模，再對各個模型進行細化，然后組合成整體。再加上有時遇到許多創(chuàng)意時又不知道如何取舍，容易造成整個場景的混亂。由于設(shè)計的場景較大，所以在計算機處理的過程中會出現(xiàn)這種情況。 然后對 Navigation 導(dǎo)航節(jié)點進行編輯，方法同 Viewpoint 視點節(jié)點的設(shè)置基本相同，其中 Navigation 導(dǎo)航節(jié)點有 5 中導(dǎo)航方式，分別為：行走方式，飛行方式，觀察方式，任意方式和不使用任何方式。 在 VRMLpad 中提供的視點導(dǎo)航可以使用戶在瀏覽器的場景中，使用一個三維造型作為用戶的替身，按照行走、飛行、觀察等不同的方式，在虛擬圖書館的場景中進行交互操作。在 VRML 創(chuàng)建的光源與現(xiàn)實世界中的光源最大的差異是無法自動產(chǎn)生陰影，需要通過人為設(shè)置已達到陰影效果。 在 VRML 中，默認情況下，瀏覽器會自動生成一個白色頭燈光源 headlight。下面要用到 Background 背景節(jié)點，它可以是任意組節(jié)點的子節(jié)點，用于在當(dāng)前坐標(biāo)系中創(chuàng)建全景空間或天體空間背景。 圖書館建模完畢后，由于四周全是黑色，效果很差，沒有周圍景物的襯托，顯得非常單調(diào)，所以還要為圖書館的周圍添加上場景環(huán)境。需要注意的的是 color 顏色節(jié)點的設(shè)置優(yōu)于meterial 材質(zhì)節(jié)點的顏色設(shè)置，使用 color 顏色節(jié)點后， meterial 材質(zhì)節(jié)點的emissivecolor 域設(shè)定的顏色將會失效，所以可以省略掉 appearance 外觀域的全部設(shè)置。如圖 55。 最后導(dǎo)入電燈，導(dǎo)入后將電燈沿著 Z軸方向移動即可，方法同上，最終完成物體的合并。 接下來就是書架的材質(zhì)，可以看到書架可以用貼圖的賦予材質(zhì)，在圖片庫中選中木紋的材質(zhì)貼圖推拽入場景，這是會看到圖片被拉伸的很厲害，就需要添加 uvw貼圖，在下面的參數(shù)卷展欄中設(shè)置長寬高的參數(shù)，可以根據(jù)場景中的變化可視化的進行修改。 圖 53 書柜模型 選擇創(chuàng)建幾何體長方體命令在頂視圖中創(chuàng)建長方體模型，在參數(shù)卷展欄中將長度，寬度和高度長寬高的分段數(shù)分別設(shè)置為 180、 10 14 5 并將其命名為“馬桶”，切換到修改面板，在修改器堆棧中選擇可編輯的網(wǎng)格命令，進入點級別模式，移動點的位置，調(diào)整各個視圖，定義當(dāng)前選擇集為邊，在編輯幾何體卷展欄中單擊切角平面按鈕可以添加一個面，關(guān)閉切角平面按鈕，進入多邊形模式，選擇多邊形，基于 VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設(shè)計 14 設(shè)置擠出為 80。 基于 VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 52 書柜模型 、電腦的制作 首先建立一長方體進入修改面板，在下面的屬性面板上修改長寬高為40cm15cm2cm 長分段數(shù)改為 3，寬的分段數(shù)也改為 3，進入點級別模式，修改點的的位置，再進入面級別模式選中位于位于前面的一面，在石墨建模工具中選中多邊形選擇下面的擠出命令，擠出 1cm。 在對書柜的層數(shù)進行復(fù)制時，要特別注意前期的設(shè)置數(shù)值的工作，不然的話，在進行一次性的復(fù)制多個時就會很容易的出現(xiàn)超出所建立的書柜高度的情況。 下圖為這兩部分的完成圖 51： 基于 VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設(shè)計 10 圖 51 墻體的建立 方法同墻體的制作，當(dāng)完全建好墻體后，進入面級別選擇要建立門的位置，選中面級別選中所需的前后兩面，再石墨建模工具中選擇面 然后選擇橋命令，這時會很快在你所需的位置挖出門所在洞，當(dāng)然你可以在后期再創(chuàng)建門，放置于所需的位置。當(dāng)然，有了 3DMAX的輔助，為設(shè)計過程提供了很大的方便。由于基本造型眾多，需要在 3DMAX 里詳細描述，在這里就不一一舉例了 。它將采取有效的方式將二維、三維、圖形、影像、背景、燈光、視角等結(jié)合在一起。由于 VRML 具有平臺無關(guān)性，故 VRML 可用于絕大部分的操作系統(tǒng)。由于提供的觀察者是不可見的，為了增加虛擬圖書館的真實感，場景中將有導(dǎo)航人進行導(dǎo)航以及指定場景的自動瀏覽功能。 本還是比較高所以造成了大多數(shù)人還是不愿意把錢投資在這里。 Cortona 功能強大而 且很小，在Windows7 環(huán)境下運行的相當(dāng)穩(wěn)定，但是該瀏覽器對某些影像、聲音、導(dǎo)航系統(tǒng)的效果支持并不太好 [4]。通過 VRMLPAD 的編譯和修改就可以創(chuàng)建出更加逼真的虛擬環(huán)境 。這次畢業(yè)設(shè)計用到它的很多方面，是這次設(shè)計使用的主要工具之一。這樣當(dāng)你鼠標(biāo)移動到該造型或者從該造型上移開時，就會開始或停止一段動畫。遠比使用 VRMLPad 編程來實現(xiàn)建模要方便的多。最后將給出本文的主要組織結(jié)構(gòu)。 除此之外，虛擬現(xiàn)實技術(shù) 通過立體界面的形式 產(chǎn)生的文件格式比一般的視頻文件要小，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快，設(shè)計實現(xiàn)這 樣格式的文件就成為必要不僅方便了用戶，也方便了圖書館管理人員。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為用戶創(chuàng)建一個視覺、聽覺、基于 VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設(shè)計 2 觸覺、導(dǎo)航漫游等身臨其境感受的虛擬空間。最后將給出本文的主要組織結(jié)構(gòu) 。 引言 虛擬現(xiàn)實是 虛擬現(xiàn)實是在計算機圖形學(xué)、計算機仿 真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科，對該技術(shù)的研究始于 20 世紀 60年代。 為實現(xiàn)基于 VRML 的虛擬圖書館場景的的設(shè)計，以 3DMAX 技術(shù)為基礎(chǔ)對圖書館的外部輪廓以及部分內(nèi)部要件進行建模 。 本人完全了解 平頂山學(xué)院 有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的 紙質(zhì)版 和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán) 平頂山學(xué)院 可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。 論文作者簽名： 日 期： 指導(dǎo)老師簽名： 日 期： 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 基于 VRML 的虛擬圖書館系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本文主要介紹 VRML 虛擬圖書館場景的設(shè)計與實現(xiàn)。最后對項目進行了總結(jié)，描述了構(gòu)造虛擬場景的關(guān)鍵技術(shù)，以及一些解決方案和進一步的研究思路。而 “ 虛擬 ” 是指用計算機生成的意思。第四章對虛擬圖書館進行概要的設(shè)計。 虛擬技術(shù)實現(xiàn)生成的關(guān)鍵在于虛擬場景建模 —— 虛擬世界的構(gòu)造。 在這就是虛擬現(xiàn)實建模語言 VRML 的相關(guān)基礎(chǔ)知識包括 VRML 文件的構(gòu)成， VRML文件的工作原理，以及相對于其他建模語言 VRML 建模語言的優(yōu)缺點等。 第四章對虛擬圖書館進行概要的設(shè)計。啟動 3DMAX 后，單擊命令面板中的創(chuàng)建，再次單擊次級面板中的 Helpers，在下拉式組合框中選取 ,這時面板上出現(xiàn)了 12 種 VRML 特有的造型。由于 動畫采用了關(guān)鍵幀技術(shù)，因而必須為 它所控制的造型指定關(guān)鍵時刻的關(guān)鍵值以達到動畫平滑的效果。 虛擬編輯器 VRMLPAD VrmlPad 是由 Parallel Graphics 公司開發(fā)的基于文本格式、支持即時預(yù)覽的VRML 專用開發(fā)工具，具有 VRML 代碼下載、編輯、預(yù)覽、調(diào)試功能，是當(dāng)今 VRML 源代碼編輯的最強工具之一。 在這一次 的設(shè)計過程中使用了不同的瀏覽器主要有 Cosmoplayer 和 Cortona，兩者在使用上也有少許區(qū)別，在效果上也不盡相同。但這些只能算一點心得并沒有更深層次的研究，可能存在一定的偏頗。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)就要全方位的對整個項目的實現(xiàn)有一個前期的調(diào)查下面就詳細的說明一下。 圖書館內(nèi)部環(huán)境具有分布性、三維性、交互性和環(huán)境逼真性。而且顯示器最好選擇 CRT，顯示器分辨率在 1024*768 以上，顏色為 32位以上。下面將簡單介紹建模。虛擬圖書館系統(tǒng)的總體設(shè)計應(yīng)盡量滿足大批量、多用戶的需求。 進入修改面板下面會有相關(guān)的參數(shù)，首先要確定的是你要創(chuàng)建的墻體長寬高都會分成幾段，在下面的參數(shù)中先確定好，在這里分成長 12 高 16 寬 1的矩形 確定好后，添加可編輯多邊形進入點級別進行編輯，按照需要的畫面移動點位置使出現(xiàn)墻縫隙這樣的面以及玻璃的面，定好位置后再進入多邊形級別，選中需要的面在石墨建 模工具中選擇多邊形，擠出需要的墻體厚度，這時只是出現(xiàn)了第一步還需要再次擠出，出現(xiàn)天臺上的厚度，然后在進入線級別選中需要的線同樣的進入石墨建模工具選擇線，進行切角，進行切角后會有兩條線，選擇靠近里面的一條，選擇石墨建模工具下的邊，在選擇擠出命令，這時會有一面被擠出來，調(diào)整線的位置，這時就會看到一個打開的窗戶就制作完成 。至此墻壁的外圍就制作完畢。 圖書的制作比較簡單，可以先創(chuàng)建一長方體，然后在書的周圍用線畫出書皮的輪廓，同上面創(chuàng)建的方法，進行下一步輪廓，然后再進行下一步擠出輪廓， 擠出比長方體高 1cm 的高度命名為書皮，復(fù)制多個就完成了書的制作。再進行桌腿的建模，在此建立的是鋼材的桌腿，同樣的建立一圓柱體然后添加修改器分別在頂前和左視圖修改控制點，使最后呈現(xiàn)出桌腿的形狀，至此桌腿的制作完畢，當(dāng)然后期的材質(zhì)會統(tǒng)一的進行，在此就先放置不管，后面再一 一進行詳細的說明。 首先，需要賦予窗戶玻璃材質(zhì)。 首先打開文件菜單，在下拉菜單里選擇合并選項，然后在相應(yīng)的文件夾下選擇桌子椅子，在選項框中選擇全部，然后確定，此時桌子椅子導(dǎo)入完成。接著在場景內(nèi)放置幾臺攝像機，可以為后面漫游是提供方便，首先點擊創(chuàng)建面板里的攝像機按鈕選擇目標(biāo)攝像機，然后在頂視圖內(nèi)調(diào)節(jié)位置和角度，焦距越長，則視野越小【 9】 ，焦距越大，視野越大，一般人的視角為 120 度，所以在焦距選擇框內(nèi)輸入?yún)?shù)基于 VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設(shè)計 16 43 即可，然后在透視圖內(nèi)觀察視野是否合適，然后在頂視圖內(nèi)調(diào)節(jié)位置，達到理想的效果，在透視圖內(nèi)按 C可進入第一人稱視角，此時觀察攝像機是否達到預(yù)期效果，如果沒有，繼續(xù)進行調(diào)試，調(diào)試完畢后，可以繼續(xù)添 加若干個攝像機，方法相同 。 物體的外部貼圖是由外觀域節(jié)點控制，外觀域（ appearance）節(jié)點是一級域節(jié)點，用在 Shape 節(jié)點中為 Appearance 域的域值，它分為兩種情況：第一是節(jié)點中使用材質(zhì)域，用來說明 物體表面的材質(zhì)，域值使用材質(zhì)域節(jié)點表示。但是 由于書柜材質(zhì)是木制的，所以只在才是編輯界面是無法實現(xiàn)書柜的木制效果，所以需要再為書柜的外表貼上木制的材質(zhì)貼圖。天空和地面的劃分以地平線為界。 Skyangle 域的域值用于設(shè)定天空著色位置所需的空間角度，角度用弧度表示。 此外，還可以人工設(shè)置三種類型的光源：點光源，平行光源和錐光源。 Pointlight 點光源節(jié)點也包括若干個域值，其中 on 域值用于設(shè)定點光源的打開與關(guān)閉； location 用于設(shè)定點光源在當(dāng)前坐標(biāo)中的位置，由 XYZ 三維空間坐標(biāo)值決定； radius 域的域值用于設(shè)定點光源的輻射半徑，照亮范圍是以光源的位置為中心以此域值為半徑構(gòu)成的圓球體空間，圓球體以外的區(qū)域無法被點光源照亮。 Jump域的域值用于設(shè)定視點的切換類型是否為跳躍性。經(jīng)過上面若干步的操作和調(diào)整，一個較為完整虛擬圖書館環(huán)境基本得以實現(xiàn)。 存在問題 、線性思維，忽略了逆向思維、擴散思維使得一開始就陷入了缺乏創(chuàng)意的泥潭。人的創(chuàng)造力和想象力是無限的，沒有做不出來的東西，只有想不到的創(chuàng)意。 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 23 7 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計的目標(biāo)是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬圖書館場景。 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我對計算機這個行當(dāng)有了更深刻的認識。通過畢業(yè)設(shè)計我也認識了 VRML，