【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和電話線即可收看這種節(jié)目，其有關(guān)試驗(yàn)最近已經(jīng)取得成功。如果把這種方式擴(kuò)大到教學(xué)雙方，則可實(shí)現(xiàn)具有實(shí)時(shí)交互性的虛擬教學(xué)——教師控制的虛擬教師和學(xué)生控制的虛擬學(xué)生就可以在一個(gè)虛擬教室中相互交流。 VRML將創(chuàng)造一種融多媒體、三維圖形、網(wǎng)絡(luò)通訊、虛擬現(xiàn)實(shí)為一體的新型媒體，兼具先進(jìn)性和普及性，是關(guān)心三維圖形、多媒體、新一代網(wǎng)頁(yè)開發(fā)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人士應(yīng)密切注意的。 網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室，也稱網(wǎng)上仿真實(shí)驗(yàn)室。它是通過(guò)WWW創(chuàng)建一個(gè)可視化三維環(huán)境，其中每一個(gè)可視化的三維物體代表一種試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊等操作，用戶可以進(jìn)行虛擬控制、操作等以達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?。網(wǎng)上虛擬試驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）使用方便，無(wú)須回到現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室，隨時(shí)隨地只要能上網(wǎng)就可以開展試驗(yàn)。（2）成本低廉，與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室相比而言，大多數(shù)網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室的成本都要低很多。（3）減少干擾，可以避免現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的無(wú)關(guān)干擾，如：接觸不良，儀器故障等。（4）應(yīng)用廣泛，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體，網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)性好，收益面廣。目前，網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)很多，包括從力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)試驗(yàn)等方面。例如：美國(guó)俄勒岡大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)俄勒岡大學(xué)物理系（University of Oregon，Department of Physics）主辦的虛擬物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站，（網(wǎng)址：）。其主要內(nèi)容分為四大部分：天體物理、能量與環(huán)境、力學(xué)和熱學(xué)。 網(wǎng)上觀景實(shí)例為了介紹某一景點(diǎn)，經(jīng)常需要將觀看現(xiàn)實(shí)的景色，但是又無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)地考察，這時(shí)利用網(wǎng)上觀景網(wǎng)站是一種很有效的方法。目前，網(wǎng)上觀景站點(diǎn)也比較多，例如：故宮博物院，網(wǎng)址：，該網(wǎng)站是一個(gè)應(yīng)用全景環(huán)視圖像技術(shù)制作的網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)景觀展示網(wǎng)站，其中提供了大量的三維全景環(huán)視圖，觀眾能夠用鼠標(biāo)控制三維圖的方向和角度?！肮蕦m博物院”界面 網(wǎng)上物體展示網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除了展示全景畫面以外，還可以用來(lái)有效地表現(xiàn)一個(gè)物體對(duì)象的外觀和內(nèi)部情況，因此，在展示實(shí)物的外觀與內(nèi)景時(shí)也經(jīng)常會(huì)用到網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。比如：上海杰圖軟件技術(shù)有限公司已成功開發(fā)出“三維全景制作軟件”、“360度虛擬物體制作軟件”和“房地產(chǎn)展示制作軟件”。其網(wǎng)址為：，“紀(jì)念館大廳”的虛擬全景。“紀(jì)念館大廳”的虛擬全景 VRML應(yīng)用網(wǎng)站萬(wàn)維網(wǎng)上有關(guān)VRML技術(shù)的站點(diǎn)很多，但萬(wàn)維網(wǎng)上站點(diǎn)變化很快，有些以前很熱門的站點(diǎn)現(xiàn)在已消失?，F(xiàn)提供幾個(gè)目前尚能訪問(wèn)到的有關(guān)站點(diǎn)供大家參考：：Web3D協(xié)會(huì)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的權(quán)威機(jī)構(gòu)。最新的VRML技術(shù)規(guī)范由它在網(wǎng)站上發(fā)布。同時(shí)在網(wǎng)站上也可以了解業(yè)界新聞、技術(shù)支持、源代碼資源、協(xié)會(huì)成員等。 ：中國(guó)國(guó)內(nèi)關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的權(quán)威站點(diǎn)，致力于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。除了有業(yè)界新聞、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)教程、精品實(shí)例、相關(guān)資源鏈接，還有商業(yè)型網(wǎng)站的策劃和建設(shè)，三維產(chǎn)品展示系統(tǒng)的構(gòu)架等。 ：中國(guó)國(guó)內(nèi)專業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)網(wǎng)站，內(nèi)容很豐富。虛擬無(wú)忌網(wǎng)（）的目標(biāo)是：為虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用創(chuàng)造一個(gè)極其豐富的共享資源平臺(tái)和交流平臺(tái)。目前該網(wǎng)站共分五大模塊，緊密結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)，所容納的技術(shù)達(dá)幾十種之多，涉及2D交互、3D交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、視頻等幾大相互交錯(cuò)的技術(shù)領(lǐng)域。并努力展現(xiàn)當(dāng)前最新的技術(shù)和信息。 ： Web形式的技術(shù)論壇，VRML技術(shù)的高手經(jīng)常光顧。是探討交流技術(shù)的好去處。 ：天極網(wǎng)關(guān)于VRML的最新的技術(shù)資料，是以文章的形式編排的，從VRML的發(fā)展史到VRML的深入應(yīng)用都有詳細(xì)的介紹。 ：// vrml網(wǎng)點(diǎn)雜志，學(xué)習(xí)、研究VRML的好站點(diǎn)?！? ~crispen/vrml:　可下載VRML 教材及有關(guān)VRML理論，站點(diǎn)內(nèi)容非常豐富、多彩。~nadeau/courses/siggraph98vrml/vrml97/ VRML資源展示My Gallery的網(wǎng)址為~ylltcc/ ，是一個(gè)VRML的圖庫(kù)，并包含有相關(guān)的VRML基礎(chǔ)知識(shí)及其源程序。 Gallery的界面返回三、VRML編程基礎(chǔ) VRML的工作原理VRML是一種用在Internet 和Web超鏈上的，多用戶交互的，獨(dú)立于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的，網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言。虛擬世界的顯示、交互及網(wǎng)絡(luò)互連都可以用VRML來(lái)描述。 VRML的設(shè)計(jì)是從在WEB上欣賞實(shí)時(shí)3D圖象開始的。VRML瀏覽器既是插件，又是幫助應(yīng)用程序，還是獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序，它是傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)中同樣也使用的實(shí)時(shí)3D著色引擎。這使得VRML應(yīng)用從三維建模和動(dòng)畫應(yīng)用中分離出來(lái)，在三維建模和動(dòng)畫應(yīng)用中可以預(yù)先對(duì)前方場(chǎng)景進(jìn)行著色，但是沒(méi)有選擇方向的自由。VRML提供了6+1度的自由，用戶可以沿著三個(gè)方向移動(dòng)，也可以沿著三個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還可以建立與其它3D空間的超鏈接。因此VRML是超空間的。 VRML定義了一種把3D圖形和多媒體集成在一起的文件格式。從語(yǔ)法角度看，VRML文件是顯式地定義和組織起來(lái)的3D多媒體對(duì)象集合；從語(yǔ)義角度看，VRML文件描述的是基于時(shí)間的交互式3D多媒體信息的抽象功能行為。VRML文件描述的基于時(shí)間的3D空間稱為虛擬境界(Virtual World)，簡(jiǎn)稱境界，所包含的圖形對(duì)象和聽(tīng)覺(jué)對(duì)象可通過(guò)多種機(jī)制動(dòng)態(tài)修改。 VRML文件可以包含對(duì)其他標(biāo)準(zhǔn)格式文件的引用。可以把JPEG、PNG和MPEG文件用于對(duì)象紋理映射，把WAV和MIDI文件用于在境界中播放的聲音。另外，還可以引用包含Java或ECMAScript代碼的文件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)象的編程行為。所有這些都是由其他標(biāo)準(zhǔn)提供的，之所以在VRML中選用它們，是因?yàn)樗鼈冊(cè)贗nternet上的廣泛應(yīng)用。VRML 97規(guī)范描述了它們?cè)赩RML中的用法。 VRML使用場(chǎng)景圖（Scene Graph）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)建立3D實(shí)境，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以SGI開發(fā)的Open Inventor3D工具包為基礎(chǔ)的一種數(shù)據(jù)格式。VRML的場(chǎng)景圖是一種代表所有3D世界靜態(tài)特征的節(jié)點(diǎn)等級(jí)：幾何關(guān)系、質(zhì)材、紋理、幾何轉(zhuǎn)換、光線、視點(diǎn)以及嵌套結(jié)構(gòu)。幾乎所有生產(chǎn)廠商，無(wú)論是CAD、建模、動(dòng)畫、VR，還是VRML，他們的結(jié)構(gòu)核心都有場(chǎng)景圖。 境界中的對(duì)象及其屬性用節(jié)點(diǎn)(Node)描述，節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則構(gòu)成場(chǎng)景圖(Scene Graph)，也就是說(shuō)，場(chǎng)景圖是境界的內(nèi)部表示。場(chǎng)景圖中的第一類節(jié)點(diǎn)用于從視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)角度表現(xiàn)對(duì)象，它們按照層次體系組織起來(lái)，反映了境界的空間結(jié)構(gòu)。另一類節(jié)點(diǎn)參與事件產(chǎn)生和路由機(jī)制，形成路由圖(Route Graph)，確定境界隨時(shí)間的推移如何動(dòng)態(tài)變化。 VRML文件的解釋、執(zhí)行和呈現(xiàn)通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)，這與利用瀏覽器顯示HTML文件的機(jī)制完全相同。瀏覽器把場(chǎng)景圖中的形態(tài)和聲音呈現(xiàn)給用戶，這種視聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)即所謂的虛擬世界(境界)。用戶通過(guò)瀏覽器獲得的視聽(tīng)覺(jué)效果如同從某個(gè)特定方位體驗(yàn)到的，境界中的這種位置和朝向稱為取景器(Viewer)。 VRML的訪問(wèn)方式是基于客戶/服務(wù)器模式的。其中服務(wù)器提供VRML文件及支持資源(圖像、視頻、聲音等)，客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問(wèn)的文件，并通過(guò)本地平臺(tái)上的VRML瀏覽器交互式地訪問(wèn)該文件描述的虛擬境界。由于瀏覽器是本地平臺(tái)提供的，從而實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)無(wú)關(guān)性。下圖描述了VRML的工作方式。VRML是一個(gè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，為了加強(qiáng)協(xié)作，避免技術(shù)重復(fù)和市場(chǎng)沖突,而鼓勵(lì)其他技術(shù)引用VRML或成為VRML的一部分。與VRML關(guān)系密切的三項(xiàng)技術(shù)是Java3D、MPEG4和Chrome。其中，Java3D和VRML都把3D Web作為關(guān)鍵應(yīng)用對(duì)象，前者的優(yōu)勢(shì)在于程序設(shè)計(jì)，后者的優(yōu)勢(shì)在于場(chǎng)景構(gòu)造，二者在可編程性3D Web應(yīng)用方面密切合作。MPEG4面向基于內(nèi)容的交互式視訊應(yīng)用，可以為VRML提供流技術(shù)、壓縮和音響同步技術(shù)，而MPEG4用VRML來(lái)描述3D內(nèi)容。在2D頁(yè)面集成方面，可以探索VRML和Microsoft的Chrome協(xié)作的可能性。理解VRML的工作原理十分關(guān)鍵的一點(diǎn)是：VRML文件最直接的執(zhí)行者是VRML瀏覽器。VRML文件是以擴(kuò)展名WRL結(jié)尾的一種用來(lái)描述幾何形體的ASCII文本文件，它不需要任何編譯。當(dāng)VRML文件被執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)首先加載一個(gè)內(nèi)嵌的VRML瀏覽器，該瀏覽器將VRML語(yǔ)言中的信息解釋成空間中的目標(biāo)幾何體，如球體、長(zhǎng)方體等；同時(shí)該瀏覽器提供實(shí)時(shí)地顯示，并不斷地刷新，因此用戶在計(jì)算機(jī)上便可以產(chǎn)生一種活動(dòng)場(chǎng)景的感覺(jué)。 VRML瀏覽器要想觀看VRML文件生成的三維交互世界，在硬件上，無(wú)需其他的設(shè)備，目前的PC機(jī)完全可以滿足要求；軟件上，只需要在客戶端安裝VRML插件，即VRML瀏覽器，目前最流行的VRML瀏覽器是: VRML Viewer 瀏覽器SGI公司提供的Cosmo player瀏覽器ParallelGraphics公司的Cortona VRML Client瀏覽器()blaxxun公司的blaxxun Contact瀏覽器 VRML制作工具 VRML代碼編輯軟件。由于VRML的文件格式是一般的文本文件，因而基本上可以使用任何純文本編輯器進(jìn)行編寫創(chuàng)作，如：記事本、寫字板等。但是，由于純文本編輯器不具有*.wrl文件自動(dòng)格式化功能，所以如果想編寫具有清晰層次感、可讀性強(qiáng)的VRML文件比較困難；且純文本編輯器沒(méi)有自動(dòng)檢錯(cuò)功能，在語(yǔ)法糾錯(cuò)方面存在很大不便。常用的VRML源碼編輯軟件有ParallelGraphics的VrmlPad（）和Modelworks Software的sitePadPro（），最值得推薦的編輯器是:。它具有強(qiáng)大的程序編寫輔助功能，代碼編寫效率很高。另外對(duì)編輯時(shí)出現(xiàn)的語(yǔ)法錯(cuò)誤，自動(dòng)用紅色波浪線給予提示，與用純文本編輯工具相比，可以省去大量糾錯(cuò)時(shí)間。 可視化VRML制作工具用傳統(tǒng)的通用三維制作軟件如3dsmax、Maya和Cinema 4D,都能將三位靜態(tài)場(chǎng)景或三維動(dòng)畫轉(zhuǎn)換為vrml格式。使用3dsmax等圖形轉(zhuǎn)換工具。對(duì)于復(fù)雜的造型，直接編寫代碼實(shí)現(xiàn)較困難，可采用3dsmax等工具進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3dsmax是一個(gè)功能強(qiáng)大三維模型構(gòu)建軟件,應(yīng)用3dsmax強(qiáng)大造型功能,可以構(gòu)建出所需的復(fù)雜三維模型。在3dsmax中構(gòu)建出所需的三維模型后,通過(guò)3dsmax中的File中 Export命令導(dǎo)出為*.wrl格式的文件,再進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷木涂傻玫轿覀兯璧哪Ｐ?。用VRML制作專用工具軟件l ParallelGraphics公司的Internet Space Builder（）l Silicon公司的中文版Cosmo Worlds(最優(yōu)秀)()l Virtul公司的3D Web Site Buliderl Macromeida公司的Extreme3D 的基本語(yǔ)法知識(shí) VRML文件結(jié)構(gòu)在這里，我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的VRML文檔的例子，對(duì)VRML文檔中最基本的格式標(biāo)記進(jìn)行介紹。該例子是在屏幕上建立一個(gè)不顯示頂面的杯狀圓柱體，其源文件如下所示：VRML utf8Shape｛appearance Appearance｛material Material｛｝＃用默認(rèn)材質(zhì)和顏色diffuseColor }geometry Cylinder｛radius3height 6side TRUEtop FALSEbottom TRUE｝}VRML文件頭 ，且符合ISO的UTF8編碼標(biāo)準(zhǔn) 外形節(jié)點(diǎn)是幾何對(duì)象最基本的組節(jié)點(diǎn)，它把各個(gè)松散的幾何點(diǎn)拉到虛擬空間中的相應(yīng)位置，形成一個(gè)規(guī)則的幾何體。定義外觀定義材質(zhì)定義顏色定義形狀為圓柱“radius 3”表示賦予半徑值為3。“height 6”表示賦予高值為6“side TRUE”表示圓柱壁可視“top FALSE”表示頂面不可視“bottom TRUE”表示底面可視VRML 例如： (普通格式），（壓縮格式，可用Winzip等打開）。一個(gè)VRML文檔，通常由4部分組成。① 文件頭:它是提供給瀏覽器文件的版本信息，VRML文檔中開頭的一行，用來(lái)通知瀏覽器該文檔所遵循的VRML版本。例如“VRML utf8”這里的VRML ，utf8指本文件采用ISO的UTF8編碼標(biāo)準(zhǔn)。② 節(jié)點(diǎn)：是VRML文件的基本組成元素。VRML的基本語(yǔ)句為節(jié)點(diǎn)語(yǔ)句，VRML有54個(gè)節(jié)點(diǎn),可以把它分為以下幾類：shape（形狀）節(jié)點(diǎn)描述物體在空間中的幾何形狀；property（性質(zhì)）節(jié)點(diǎn)定義形狀節(jié)點(diǎn)的渲染方式（顏色，表面紋理等）；group（成組）節(jié)點(diǎn)將多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)組合成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，便于統(tǒng)一處理；environment （環(huán)境效果）節(jié)點(diǎn)例如各種性質(zhì)的光源等。此外，VRML語(yǔ)言還定義了一些提供特殊功能的節(jié)點(diǎn)，例如超鏈接、碰狀檢測(cè)等。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)語(yǔ)句均以節(jié)點(diǎn)名開頭，后面帶有一個(gè)花擴(kuò)弧串，里面給出參數(shù)和參數(shù)值，參數(shù)稱為字段或域(field) ，參數(shù)值稱為字段值或域值。③ 字段（域）：用來(lái)描述及改變節(jié)點(diǎn)屬性的大小，它存儲(chǔ)著節(jié)點(diǎn)的各種值。填寫字段時(shí)，首先給出字段名，再給出字段的具體內(nèi)容,字段的具體內(nèi)容有些是具體數(shù)值，如高度、半徑、顏色、長(zhǎng)寬高尺寸，有些則是另一個(gè)節(jié)點(diǎn)語(yǔ)句，因而節(jié)點(diǎn)語(yǔ)句可以多層鑲套，即有多層花擴(kuò)弧。字段名均以小寫開頭，節(jié)點(diǎn)名均以大寫開頭有時(shí)字段名和節(jié)點(diǎn)名基本相同，如appearance和Appearance 字段值從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，可以分成兩類，其中一類只包含一個(gè)值（一個(gè)值可以是一個(gè)數(shù)、一個(gè)矢量、或者甚至是一幅圖像），其數(shù)值類型命名以SF開頭；另一類可以包含多個(gè)值，可以看作數(shù)組，以MF開頭。④ 注釋：VRML文件中的注釋語(yǔ)句是以“?！碧?hào)開始的字符串，范圍是從“?！碧?hào)到這一行的行尾，不影響文件的執(zhí)行。 基本造型的生成預(yù)備知識(shí)：VRML的坐標(biāo)系 在VRML場(chǎng)景中設(shè)置物體需要有明確的坐標(biāo)，在同一個(gè)場(chǎng)景中，有一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系。這個(gè)坐標(biāo)系是一個(gè)右手坐標(biāo)系，在初始時(shí)（即觀察者沒(méi)有移動(dòng)位置和改變視角）該坐標(biāo)系的X軸為沿屏幕水平向右，Y軸為沿屏幕垂直向上，Z軸為從屏幕指向用戶。當(dāng)某個(gè)幾何體的中心不在屏幕中心時(shí)，就需要用Transform節(jié)點(diǎn)移動(dòng)坐標(biāo)系。（