【導(dǎo)讀】VRML.AdoptingopenGL,VRML，Direct3Disthe1st。

　　

【正文】 聯(lián)網(wǎng)，那些軟件能夠進(jìn)入虛擬世界并觀 察它、甚至是很好的控制它。多虧這些事實(shí)， 3D建模的應(yīng)用領(lǐng)域按著預(yù)期發(fā)展。 這篇論文的目標(biāo)是使用 Matlab系統(tǒng)來 對 捷克共和國空氣污染等級的三維模型 進(jìn)行處理，并且使用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言作為最終的表現(xiàn)形式 。 2 背景 虛擬現(xiàn)實(shí)場景的創(chuàng)建一般有兩種途徑：第 1種是采用 openGL， VRML， Direct3D等語言創(chuàng)建，對于 非計算機(jī)專業(yè)的人員來說，利用 OpenGL編寫出復(fù)雜的 三維應(yīng)用無疑是一個挑戰(zhàn)。 VRML語言雖然本身編寫起來非常簡單，但這種語言功能較弱，而且在處理復(fù)雜的進(jìn)程方面顯得力不從心，與其它高級語言的連接也不夠方便。Direct3D是微軟公司推出的三維圖形編程 API，它主要應(yīng)用于三維游戲的編程，需要編程人員具有較高的 C++等高級語言的編程功底，因而也難以普及。因此，通過這種途徑創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場景需要有較好的編程能力，同時需要熟悉某種語言，適合于專業(yè)的開發(fā)人員；第 2種方法是采用某種虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境創(chuàng)建工具來創(chuàng)建，這種工具基于某 種語言和開發(fā)平臺，為用戶提供一個避開復(fù)雜編程過程和語言規(guī)范來創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場景的有效途徑，這類工具目前已有一些試驗(yàn)系統(tǒng)被報告?“而且大多數(shù)是基于 VRML的。但無論基于哪種平臺，從技術(shù)上看都還不成熟，尚有較多問題需要解決。 3 現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的描述 捷克共和國的自動監(jiān)控系統(tǒng)（ AIM）的大概 100多個測量站 會 定期 提供被選 中的 大氣的組成成分的測量 數(shù)據(jù) ，檢驗(yàn)檢測污染物質(zhì)的濃度，每個站點(diǎn)每隔 30分鐘檢測一次 ，持續(xù)一年。通過這些數(shù)據(jù)， 使用插值方法 查看捷克共和國的全境的數(shù)據(jù)，就可以在 某個 準(zhǔn)確的地點(diǎn)看到 當(dāng)?shù)?空氣污染的等級。通過圖表展現(xiàn)出插值的結(jié)果會比想象出來的更快且更清晰。他們也可被用來與 NOAA的衛(wèi)星觀測和粉塵在空氣中的濃度平行進(jìn)行對比。在這一年時間中的一系列代表著從觀測站取得的污染物的濃度的結(jié)果由在布拉格的捷克水文研究所提供。圖 1地點(diǎn)的數(shù)據(jù)是通過對淘汰了的測量值 進(jìn)行 補(bǔ)償而得的。 4 二維插值方法 使用 各種插值法都可以計算出 正交網(wǎng)上沒有被測量的點(diǎn)的污染。對這些問題的描述和對比已經(jīng)在圖 [4]中表現(xiàn)出來了。它可以使用最簡單的第 0序列 最鄰近的方式是插入并找到有相同值的附近的站點(diǎn)。 Voronoi圖【 1】限制了 范圍 邊界。圖 1里 關(guān)于 Delaunay三角形方法被用在高階插值中（雙線性，立方 體，線條）。一個被選的方式應(yīng)用在正交網(wǎng)上經(jīng)度和緯度上列出的計算 的濃度值的結(jié)果。 而 三維模型代表著這些結(jié)果的一個自然演示。 5 在 Matlab系統(tǒng) 和虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言環(huán)境下的三維模型 樣條插值法已經(jīng)應(yīng)用到數(shù)據(jù)為 PM10（特殊材料到 10‘ u’ m）的測量， 在一個特定的時間里的 捷克共和國的自動監(jiān)控系統(tǒng)。 該算法意味著在 Matlab R12系統(tǒng)提供的空氣污染的模型結(jié)果在圖 2中被展示。 虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱已經(jīng)用來建立 VRML (.wrl)文件了。用任 何文本編輯器編輯這個 VRML (.wrl) 的程序都必須謹(jǐn)慎的按照下面的要求來創(chuàng)建 VRML文件。 1. 坐標(biāo)系統(tǒng)：無論是 Matlab系統(tǒng)還是虛擬建模語言都是用右側(cè)的直角坐標(biāo)系，但是是 按照 像圖 3一樣的按 X軸旋轉(zhuǎn)。 ：雖然在 Matlab環(huán)境下有可能用任何的系統(tǒng)單位，但虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的長度值 一般 用米，角度 一般 用弧度 ， 而時間 一般 用秒。 ：只要使用 DEF關(guān)鍵字的節(jié)點(diǎn)便可連通那些來自 Matlab和它的虛擬工具箱里的一組 VRML節(jié)點(diǎn)與虛擬世界。 記下這些規(guī)則便可以導(dǎo)出一個在 Matlab環(huán)境中被創(chuàng)建的 3D模型，并用簡單的VRML命令 (操作 ,文件名 )使網(wǎng)孔或表面命令 VRML環(huán)境啟動視圖。在 Matlab系統(tǒng) 中被定義的，用相對不變的手法得出的物體屬性也是這樣被譯成 VRML節(jié)點(diǎn)參數(shù)。 作為例子，它可能假設(shè)坐標(biāo)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)層次轉(zhuǎn)換的一部分。在VRML環(huán)境中每一個節(jié)點(diǎn)必須分別在其坐標(biāo)軸 X,Y,Z中被提出。相反的基于 Matlab允許在沒有 Z軸的情況下繪制模型。用其它節(jié)點(diǎn)可以組成更多模型）。給節(jié)點(diǎn)命名允許之后的 VRML節(jié)點(diǎn)參數(shù)的修正， Matlab 環(huán)境下 VRML程序節(jié)點(diǎn)參數(shù)必須在 .wrl文件中被定義。 圖 4中的空氣污染的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言模型被網(wǎng)景的領(lǐng)航員瀏覽器 本和被推薦的記錄插件組 Blaxxun Contact v. 。這使得使用這個軟件工具成為可能。 觀察虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言模型 經(jīng)過之前便被定義的觀測點(diǎn) 在模型中改變移動方式 其他的可能包括通過虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱控制虛擬的世界。 6 總結(jié) 被展示 出來 的虛擬模型 給我們 提供一 個 觀察捷克共和國空氣污染情況的可能。 我們可以非常容易 的把這個模型放到網(wǎng)頁里 。盡管虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言不能夠靠它本身解決數(shù)學(xué)問題，但它能夠 非常高效率的用來通過 Matlab系統(tǒng) 和 Simulink環(huán)境去接收 信息或創(chuàng)建一個栩栩如生的三維環(huán)境 這篇論文概述了 作者 最初 關(guān)于 使用 虛擬現(xiàn)實(shí)工具的經(jīng)驗(yàn)，并推測將來這個 模型將有進(jìn)一步的發(fā)展 空間。作為例子， 可能提及 的動態(tài)節(jié)點(diǎn)可以看到 空氣污染的時間發(fā)展 變化 。 被提到 的應(yīng)用程序包括空氣污染的三維模型和基于三維磁共振的生物醫(yī)學(xué)模型。在這兩種情況下，可視化 與 動畫是很有用的。