【文章內(nèi)容簡介】 。許多人都為自己或者子女購置了房屋。人 的一生，絕大部分時間是在室內(nèi)渡 過的。因此，人們設計創(chuàng)造的室內(nèi)環(huán)境，必然會直接關系到室內(nèi)生活、生產(chǎn)活動的質(zhì)量，關系到人們的 安全、健康、效率、舒適等等。 室內(nèi)環(huán)境的創(chuàng)造，應該把保障安全和有利于人們的身心健康作為室內(nèi)設計的首要前提。人們對于室內(nèi)環(huán)境除了有使用安排、冷暖光照等物質(zhì)功能方面的要求之外，還常有與建筑物的類型、性格相適應的室內(nèi)環(huán)境氛圍、風格文脈等精神功能方面的要求。由于人們長時間地生活活動于室內(nèi)，因此現(xiàn)代室內(nèi)設計，或稱室內(nèi)環(huán)境設計，相對地是環(huán)境設計系列中和人們關系最為密切的環(huán)節(jié)。 然而，人們生活節(jié)奏的加快，很多時候不能親身到樓房現(xiàn)場看房 ，但互聯(lián)網(wǎng)的普及正好彌補了這個不足處?，F(xiàn)在，有很多的事情可以在網(wǎng)上完成。比如：網(wǎng)上傳送郵件（ EMail）、網(wǎng)絡電話、網(wǎng)絡視頻，甚至日漸成熟的網(wǎng)上交易。要實現(xiàn)網(wǎng)上交易，首先要把商品呈現(xiàn)在消費者面前，不論是以文字、圖片或是視頻的形式。然而，不論是視頻還是圖片，都有共同的缺陷：消費者不能按自己的意愿來查看所需商品。這是網(wǎng)絡交易的一大硬傷，因為 受 HTML 的限制， WWW 網(wǎng)頁只能是平面的結(jié)構(gòu) ， 就算 JAVA 語言能夠為網(wǎng)頁增色不少， 但也僅僅停留在平面設計階段，而且實現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動態(tài)交互是非常繁瑣的。 然而， VRML 的出現(xiàn)，讓世界從顯示器上“跳”了出來， 創(chuàng)造 了 一個可進入、可參與的世界。 Ⅱ 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 互聯(lián)網(wǎng)的普及對各行業(yè)都帶來了巨大的發(fā)展意義?，F(xiàn)在很多的交易都是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺進行的。然而 熟悉 WWW 的人都知道，受 HTML 的限制，網(wǎng)頁只能是平面的結(jié)構(gòu)，就算 JAVA 語言能夠為網(wǎng)頁增色不少， 但也僅僅停留在平面設計階段，而且實現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動態(tài)交互是非常繁瑣的。 VRML 創(chuàng)造的是一個可進入、可參與的世界。 你可以在計算機網(wǎng)絡上看到一幅幅生動、逼真的三維立體世界，你可以在里面自由的遨游 。 VRML 是一種國際標準，其規(guī)范 由國際標準化組織 (ISO)定義，MIME 類型為 xworld/xvrml，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺無關。由于 的種種限制， 的產(chǎn)生也就是不可避免的。 只能創(chuàng)建靜態(tài)的 3D 景物。因此雖然能用 來建立用戶的虛擬代表，它們卻不能做其他任何事情。但是，西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 2 頁 能夠改變這一點，它增加了行為，可以讓物體旋轉(zhuǎn)、行走、滾動、改變顏色和大小。 比較起來， 比 有了長足的進步，其巨大的改變，正如當年 MicroSoft 公司的 Window95 比之 的進步。 VRML 發(fā)展已經(jīng)成為新的國際標準 X3D，它在 VRML 的基礎上做了很多改動。X3D 是一種支持 XML 編碼格式的開放式 3D 標準 ,3D 數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)實時交流，具有可移植性，頁面整合性，易于和下一代的網(wǎng)絡技術(shù)整合，另外采用了組件化結(jié)構(gòu)設計減少了系統(tǒng)資源的占用且具有很強的擴展性 。 如今，在國外 VRML 已經(jīng)廣泛應用于生活、生產(chǎn)、科研教學、商務甚至軍事等各種領域，并取得了巨大的經(jīng)濟效益。 VRML 給我們帶了個一個全新的三維世界，讓我們的互聯(lián)網(wǎng)不再僅僅停留在平面上，它使這個虛擬的世界動了起來，而且不光 是他自己能動，我們還可以讓他按照我們的意志動。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡技術(shù)并稱為三大前景最好的計算機技術(shù)。自 1962年，美國青年（ Morton Heilig） ,發(fā)明了實感全景仿真機開始。虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越受到大眾的關注。以三個 I，即 Immersion 沉浸感， Interaction 交互性， Imagination思維構(gòu)想性，作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)最本質(zhì)的特點，并融合了其它先進技術(shù)。在國際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛的今天，具有廣泛的應用前景。重大的發(fā)展過程如下： VRML 開始于 20世紀 90 年代初期。 1994 年 3 月在日內(nèi)瓦召開的第 一屆 WWW 大會上，首次正式提出了 VRML 這個名字。 1994 年 10 月在芝加哥召開的第二屆 WWW 大會上公布了規(guī)范的 標準。 可以創(chuàng)建靜態(tài)的 3D 景物，但沒有聲音和動畫，你可以在它們之間移動，但不允許用戶使用交互功能來瀏覽三維世界。它只有一個可以探索的靜態(tài)世界。 1996 年 8 月在新奧爾良召開的優(yōu)秀 3D 圖形技術(shù)會議 Siggraph39。96 上公布通過了規(guī)范的 標準。它在 的基礎上進行了很大的補充和完善。它是以SGI 公司的動態(tài)境界 Moving Worlds 提案為基礎的。比 增加了近 30 個節(jié)點，增強了靜態(tài)世界，使 3D 場景更加逼真，并增加了交互性、動畫功能、編程功能、原形定義功能。 1997 年 12 月 VRML 作為國際標準正式發(fā)布， 1998 年 1 月正式獲得國際標準化組織 ISO 批準（國際標準號 ISO/IEC147721:1997）。簡稱 VRML97。 VRML97 只是在 基礎進行上進行了少量的修正。但它這意味著 VRML 已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實行業(yè)的國際標準。 1999 年底， VRML的又一種編碼方案 X3D 草案發(fā)布。 X3D 整合正在發(fā)展的 XML、JAVA、流技術(shù)等先進技術(shù)， 包括了更強大、更高效的 3D 計算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。以及對數(shù)據(jù)流強有力的控制，多種多樣的交互形式。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 2020 年 6 月世界 web3D 協(xié)會發(fā)布了 VRML2020 國際標準（草案）， 2020 年 9月又發(fā)布了 VRML2020 國際標準（草案修訂版）。預計將在 2020 年，正式發(fā)表 X3D標準。及相關 3D 瀏覽器。由此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)進入了一個嶄新的發(fā)展時代。 Wed3D 協(xié)會其組織包括各種 97 家會員公司。主要公司如下： Sun、 Sony、 Hp、Oracle 、 Philips 、 3Dlabs 、 ATI 、 3Dfx、 Autodesk /Discreet、 ELSA、 Division、MultiGen、 Elsa、 NASA、 Nvidia、 France Tele 等等。 其中以 Blaxxun 和 ParallelGraphics 公司為代表，它們都有各自的 VR 瀏覽器插件。并各自開發(fā)基于 VRML 標準的擴展節(jié)點功能。使 3D 的效果，交互性能更加完美。支持 MPEG， Mov、 Avi 等視頻文件， Rm 等流媒體文件， Wav、 Midi、 Mp Aiff等多種音頻文件， Flash 動畫文件，多種材質(zhì)效果，支持 Nurbs 曲線，粒子效果，霧化效果。支持多人的交互環(huán)境， VR 眼鏡等硬件設備。在娛樂、電子商務等領域都有成功的應用。并各自為適應 X3D 的發(fā)展，以 X3D 為核心，有 Blaxxun3D 等相關產(chǎn)品。在虛擬場景，尤其是大場景的應用方面，以 VRML 標準為核心的技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢。 Ⅲ 本文研究的主要內(nèi)容、目標與方法 本文主要以西南交大犀浦校區(qū) X5112 教室為 原型進行設計和改造。對 X5112 進行三維虛擬定制，包括外觀，布局和燈光等等。對模型進行了推門，開窗和試點導航等動作的編程。 目標就是使觀看者有身臨其境的感覺，使觀看者能對房屋進行各方面的了解，并根據(jù)自己的需求進行定制。 虛 擬程序的模型是通過 3DSMAX 進行初期模型建立，在 VRML 進行程序設計，力求能達到最好的實際效果。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 4 頁 第 1章 X5112 模型建立 通過對 X5112 的參觀拍照后，用 3DSMAX 對其進行模型建立。主要包括墻壁、窗戶、門、燈和展柜等。以 .VRL 格式導出后用 VRML 進行編程。 外型設計 整體 X5112 外型根據(jù)教室的照片及長度估算得來。整體跟普通教室是一樣的，為長方形。用 3DSMAX 建模時以實際為標準進行模型建立。 墻壁和門都是用 box 來完成，燈和燈吊線則是用 cylinder 來表現(xiàn) 。 為了符合實際的比例，在 3DSMAX 里，模型的長度為 172，寬為 130，高度則為 38。 整體外觀造型如圖： 圖 11 X5112 實驗室初始外觀 模型 內(nèi)部模型包括黑板、柱子、展柜和燈。在 3DSMAX 建模時，天花板的模型被放在最后一步來完成， 以便于對內(nèi)部環(huán)境的建模。 內(nèi)部環(huán)境主要是由展柜構(gòu)成，展柜一共兩組，每組兩排。兩組展柜有不同尺寸和模型。展柜 由 box 構(gòu)成。 展柜 第一組展柜靠門 放置 ， 有兩排，每排 5 個展柜，一共 10 個。每個展柜由玻璃櫥窗和展柜座構(gòu)成，他們長寬高參數(shù)分別為： （ 18， 5， 15） （ 18， 5， 3）。完成后如圖所示： 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 5 頁 圖 12 靠門組展柜 初始 模型 第二組展柜 靠窗 布置 ， 有兩排，每排 10 個展柜，一共 20 個。每個展柜由玻璃櫥窗和展柜座構(gòu)成，他們長寬高參數(shù)分別為：（ 12， ， 12）（ 12， 5， 6），完成后如圖所示： 圖 13 靠窗組展柜 初始 模型 燈 燈由 4 個部分組合而成，包括燈管、燈蓋、隔板和吊繩。其中燈管是半徑為 ，長度為 的圓柱體（ cylinder），燈蓋是一個 長方體（ box），其長寬高分別為 135， ，隔板也是長方體，其長寬高分 別為 3， ， ，吊繩是圓柱體，半徑為 ，西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 高度為 10。完成后如圖所示： 圖 14 日光燈模型 門 按照實際情況， 該模型分為前后門，都是左右雙開的兩扇門。前后門是同樣的模型，門由長方體構(gòu)成，一共四扇門，參數(shù)一樣，長寬高分別為 7， 1， 23。與門框是無縫切合。完成后門的 初始 模型如圖： 圖 15 門 初始 模型 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 7 頁 窗戶 實驗室 的 窗戶 一共八扇，每扇 尺寸 都相同。由 4 個長方體組成窗戶的框架，上下兩個模型一樣，長寬高分別為 ， 1， 1，左右兩個模型一樣，長 寬高分別為 1，1， 14，一個長方體作為玻璃的部分，長寬高分別為 ， ， 12。完成后模型如下 圖 ： 圖 16 窗戶初始模型 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 第 2章 模型 真實感處理 3DSMAX 建模后，每個單元有不同的顏色， 為了 使 實驗室 模型看起來 更 逼真，先把模型的各個單元改成符合實際的顏色，再通過貼圖來達到模型的真實化。 模型顏色的修改 3DSMAX 導出的模型自帶隨機顏色。在 VRML 里 用程序表示出來 ，例如： DEF Box01 Transform { translation 0 0 0 children [ Transform { translation 0 16 0 children [ Shape { appearance Appearance { material Material { diffuseColor } } geometry Box { size 3 32 104 } } ] } ] } 程序中定義模型顏色的語句為 diffuseColor 。 VRML 的顏色是一個RGB（紅 _綠 _藍）色彩三元組，上面程序中的制定的顏色參數(shù) 是三元組的每個組員的浮點數(shù)，各個組員之間用空格分隔開。通過修改所有模型的顏色參數(shù)之后，以達到修改整個模型顏色的目的。 程序中的窗戶是通過 transparency 來達到透明的效果。 material Material { diffuseColor transparency 1 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 9 頁 } 模型的貼圖 VRML 程序可以通過在原有模型表面貼圖來模擬真實環(huán)境。其中 ImageTexture節(jié)點是用來進行紋理映射的最普通的節(jié)點。利用這個節(jié)點，提供 JPEG、 PNG 或 GIF格式貼圖文件的 URL， VRML 瀏覽器從這些文件中取出紋理貼圖，并將其用于造型。 ImageTexture 節(jié)點說明了映射屬性，并可以作為 Appearance 節(jié)點的 Texture 域的值。程序中，貼圖用到程序： DEF image_01 Transform { children [ Transform { translation 0 16 0 children [ Shape { appearance