【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。許多人都為自己或者子女購(gòu)置了房屋。人 的一生，絕大部分時(shí)間是在室內(nèi)渡 過(guò)的。因此，人們?cè)O(shè)計(jì)創(chuàng)造的室內(nèi)環(huán)境，必然會(huì)直接關(guān)系到室內(nèi)生活、生產(chǎn)活動(dòng)的質(zhì)量，關(guān)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(yīng)該把保障安全和有利于人們的身心健康作為室內(nèi)設(shè)計(jì)的首要前提。人們對(duì)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(lèi)型、性格相適應(yīng)的室內(nèi)環(huán)境氛圍、風(fēng)格文脈等精神功能方面的要求。由于人們長(zhǎng)時(shí)間地生活活動(dòng)于室內(nèi)，因此現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計(jì)，或稱(chēng)室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，相對(duì)地是環(huán)境設(shè)計(jì)系列中和人們關(guān)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(shí)候不能親身到樓房現(xiàn)場(chǎng)看房 ，但互聯(lián)網(wǎng)的普及正好彌補(bǔ)了這個(gè)不足處。現(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(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)視頻，甚至日漸成熟的網(wǎng)上交易。要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上交易，首先要把商品呈現(xiàn)在消費(fèi)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(fèi)者不能按自己的意愿來(lái)查看所需商品。這是網(wǎng)絡(luò)交易的一大硬傷，因?yàn)?受 HTML 的限制， WWW 網(wǎng)頁(yè)只能是平面的結(jié)構(gòu) ， 就算 JAVA 語(yǔ)言能夠?yàn)榫W(wǎng)頁(yè)增色不少， 但也僅僅停留在平面設(shè)計(jì)階段，而且實(shí)現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動(dòng)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(lái)， 創(chuàng)造 了 一個(gè)可進(jìn)入、可參與的世界。 Ⅱ 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 互聯(lián)網(wǎng)的普及對(duì)各行業(yè)都帶來(lái)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(tái)進(jìn)行的。然而 熟悉 WWW 的人都知道，受 HTML 的限制，網(wǎng)頁(yè)只能是平面的結(jié)構(gòu)，就算 JAVA 語(yǔ)言能夠?yàn)榫W(wǎng)頁(yè)增色不少， 但也僅僅停留在平面設(shè)計(jì)階段，而且實(shí)現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動(dòng)態(tài)交互是非常繁瑣的。 VRML 創(chuàng)造的是一個(gè)可進(jìn)入、可參與的世界。 你可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動(dòng)、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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)范 由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)定義，MIME 類(lèi)型為 xworld/xvrml，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺(tái)無(wú)關(guān)。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(lái)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(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) 能夠改變這一點(diǎn)，它增加了行為，可以讓物體旋轉(zhuǎn)、行走、滾動(dòng)、改變顏色和大小。 比較起來(lái)， 比 有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其巨大的改變，正如當(dāng)年 MicroSoft 公司的 Window95 比之 的進(jìn)步。 VRML 發(fā)展已經(jīng)成為新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) X3D，它在 VRML 的基礎(chǔ)上做了很多改動(dòng)。X3D 是一種支持 XML 編碼格式的開(kāi)放式 3D 標(biāo)準(zhǔn) ,3D 數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交流，具有可移植性，頁(yè)面整合性，易于和下一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整合，另外采用了組件化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了系統(tǒng)資源的占用且具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性 。 如今，在國(guó)外 VRML 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)、科研教學(xué)、商務(wù)甚至軍事等各種領(lǐng)域，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 VRML 給我們帶了個(gè)一個(gè)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(gè)虛擬的世界動(dòng)了起來(lái)，而且不光 是他自己能動(dòng)，我們還可以讓他按照我們的意志動(dòng)。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱(chēng)為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)。自 1962年，美國(guó)青年（ Morton Heilig） ,發(fā)明了實(shí)感全景仿真機(jī)開(kāi)始。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來(lái)越受到大眾的關(guān)注。以三個(gè) I，即 Immersion 沉浸感， Interaction 交互性， Imagination思維構(gòu)想性，作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特點(diǎn)，并融合了其它先進(jìn)技術(shù)。在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛的今天，具有廣泛的應(yīng)用前景。重大的發(fā)展過(guò)程如下： VRML 開(kāi)始于 20世紀(jì) 90 年代初期。 1994 年 3 月在日內(nèi)瓦召開(kāi)的第 一屆 WWW 大會(huì)上，首次正式提出了 VRML 這個(gè)名字。 1994 年 10 月在芝加哥召開(kāi)的第二屆 WWW 大會(huì)上公布了規(guī)范的 標(biāo)準(zhǔn)。 可以創(chuàng)建靜態(tài)的 3D 景物，但沒(méi)有聲音和動(dòng)畫(huà)，你可以在它們之間移動(dòng)，但不允許用戶使用交互功能來(lái)瀏覽三維世界。它只有一個(gè)可以探索的靜態(tài)世界。 1996 年 8 月在新奧爾良召開(kāi)的優(yōu)秀 3D 圖形技術(shù)會(huì)議 Siggraph39。96 上公布通過(guò)了規(guī)范的 標(biāo)準(zhǔn)。它在 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的補(bǔ)充和完善。它是以SGI 公司的動(dòng)態(tài)境界 Moving Worlds 提案為基礎(chǔ)的。比 增加了近 30 個(gè)節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了靜態(tài)世界，使 3D 場(chǎng)景更加逼真，并增加了交互性、動(dòng)畫(huà)功能、編程功能、原形定義功能。 1997 年 12 月 VRML 作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布， 1998 年 1 月正式獲得國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 批準(zhǔn)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)號(hào) ISO/IEC147721:1997）。簡(jiǎn)稱(chēng) VRML97。 VRML97 只是在 基礎(chǔ)進(jìn)行上進(jìn)行了少量的修正。但它這意味著 VRML 已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 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(jìn)技術(shù)， 包括了更強(qiáng)大、更高效的 3D 計(jì)算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。以及對(duì)數(shù)據(jù)流強(qiáng)有力的控制，多種多樣的交互形式。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 2020 年 6 月世界 web3D 協(xié)會(huì)發(fā)布了 VRML2020 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（草案）， 2020 年 9月又發(fā)布了 VRML2020 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（草案修訂版）。預(yù)計(jì)將在 2020 年，正式發(fā)表 X3D標(biāo)準(zhǔn)。及相關(guān) 3D 瀏覽器。由此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代。 Wed3D 協(xié)會(huì)其組織包括各種 97 家會(huì)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(kāi)發(fā)基于 VRML 標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)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(dòng)畫(huà)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(shè)備。在娛樂(lè)、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。并各自為適應(yīng) X3D 的發(fā)展，以 X3D 為核心，有 Blaxxun3D 等相關(guān)產(chǎn)品。在虛擬場(chǎng)景，尤其是大場(chǎng)景的應(yīng)用方面，以 VRML 標(biāo)準(zhǔn)為核心的技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 Ⅲ 本文研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法 本文主要以西南交大犀浦校區(qū) X5112 教室為 原型進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造。對(duì) X5112 進(jìn)行三維虛擬定制，包括外觀，布局和燈光等等。對(duì)模型進(jìn)行了推門(mén)，開(kāi)窗和試點(diǎn)導(dǎo)航等動(dòng)作的編程。 目標(biāo)就是使觀看者有身臨其境的感覺(jué)，使觀看者能對(duì)房屋進(jìn)行各方面的了解，并根據(jù)自己的需求進(jìn)行定制。 虛 擬程序的模型是通過(guò) 3DSMAX 進(jìn)行初期模型建立，在 VRML 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，力求能達(dá)到最好的實(shí)際效果。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 第 1章 X5112 模型建立 通過(guò)對(duì) X5112 的參觀拍照后，用 3DSMAX 對(duì)其進(jìn)行模型建立。主要包括墻壁、窗戶、門(mén)、燈和展柜等。以 .VRL 格式導(dǎo)出后用 VRML 進(jìn)行編程。 外型設(shè)計(jì) 整體 X5112 外型根據(jù)教室的照片及長(zhǎng)度估算得來(lái)。整體跟普通教室是一樣的，為長(zhǎng)方形。用 3DSMAX 建模時(shí)以實(shí)際為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型建立。 墻壁和門(mén)都是用 box 來(lái)完成，燈和燈吊線則是用 cylinder 來(lái)表現(xiàn) 。 為了符合實(shí)際的比例，在 3DSMAX 里，模型的長(zhǎng)度為 172，寬為 130，高度則為 38。 整體外觀造型如圖： 圖 11 X5112 實(shí)驗(yàn)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(shí)，天花板的模型被放在最后一步來(lái)完成， 以便于對(duì)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(mén) 放置 ， 有兩排，每排 5 個(gè)展柜，一共 10 個(gè)。每個(gè)展柜由玻璃櫥窗和展柜座構(gòu)成，他們長(zhǎng)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(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁(yè) 圖 12 靠門(mén)組展柜 初始 模型 第二組展柜 靠窗 布置 ， 有兩排，每排 10 個(gè)展柜，一共 20 個(gè)。每個(gè)展柜由玻璃櫥窗和展柜座構(gòu)成，他們長(zhǎng)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(gè)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(zhǎng)度為 的圓柱體（ cylinder），燈蓋是一個(gè) 長(zhǎng)方體（ box），其長(zhǎng)寬高分別為 135， ，隔板也是長(zhǎng)方體，其長(zhǎng)寬高分 別為 3， ， ，吊繩是圓柱體，半徑為 ，西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁(yè) 高度為 10。完成后如圖所示： 圖 14 日光燈模型 門(mén) 按照實(shí)際情況， 該模型分為前后門(mén)，都是左右雙開(kāi)的兩扇門(mén)。前后門(mén)是同樣的模型，門(mén)由長(zhǎng)方體構(gòu)成，一共四扇門(mén)，參數(shù)一樣，長(zhǎng)寬高分別為 7， 1， 23。與門(mén)框是無(wú)縫切合。完成后門(mén)的 初始 模型如圖： 圖 15 門(mén) 初始 模型 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁(yè) 窗戶 實(shí)驗(yàn)室 的 窗戶 一共八扇，每扇 尺寸 都相同。由 4 個(gè)長(zhǎng)方體組成窗戶的框架，上下兩個(gè)模型一樣，長(zhǎng)寬高分別為 ， 1， 1，左右兩個(gè)模型一樣，長(zhǎng) 寬高分別為 1，1， 14，一個(gè)長(zhǎng)方體作為玻璃的部分，長(zhǎng)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(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 第 2章 模型 真實(shí)感處理 3DSMAX 建模后，每個(gè)單元有不同的顏色， 為了 使 實(shí)驗(yàn)室 模型看起來(lái) 更 逼真，先把模型的各個(gè)單元改成符合實(shí)際的顏色，再通過(guò)貼圖來(lái)達(dá)到模型的真實(shí)化。 模型顏色的修改 3DSMAX 導(dǎo)出的模型自帶隨機(jī)顏色。在 VRML 里 用程序表示出來(lái) ，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(yǔ)句為 diffuseColor 。 VRML 的顏色是一個(gè)RGB（紅 _綠 _藍(lán)）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(gè)組員的浮點(diǎn)數(shù)，各個(gè)組員之間用空格分隔開(kāi)。通過(guò)修改所有模型的顏色參數(shù)之后，以達(dá)到修改整個(gè)模型顏色的目的。 程序中的窗戶是通過(guò) transparency 來(lái)達(dá)到透明的效果。 material Material { diffuseColor transparency 1 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁(yè) } 模型的貼圖 VRML 程序可以通過(guò)在原有模型表面貼圖來(lái)模擬真實(shí)環(huán)境。其中 ImageTexture節(jié)點(diǎn)是用來(lái)進(jìn)行紋理映射的最普通的節(jié)點(diǎn)。利用這個(gè)節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)說(shuō)明了映射屬性，并可以作為 Appearance 節(jié)點(diǎn)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