【正文】 2D 6D 跟蹤球 Spaceball Geometry Ball GeometryBall Spaceball Spaceball 手套 Dataglove Cyberglove Dataglove Cyberglove 跟蹤器 Fastrack Bird Ultrasonic Ultrasonic Fastrack Fastrack Bird Fastrack Bird 其他 Boom Boom ADISenser Pressure Pad Boom 工具軟件支持輸入工具的比較 ? 由表中可見， Mercury價(jià)格最低，適用的鼠標(biāo)少，無跟蹤球和手套，跟蹤器少。Renderware價(jià)格最高，適用的鼠標(biāo)多，有跟蹤球和手套，跟蹤器多，還包括BOOM系統(tǒng)。 WTK是較好的一種，價(jià)格也較高 工具軟件支持輸出工具的比較 輸出工具 WTK Mercury CDK VRT 3 VCT 監(jiān)視器 512 480 640 480 1280 1024 1280 1024 頭盔 Crystal Eyes VR Monoscopic Flight Heimet,Boom Flight Heimet,Boom 投影機(jī) 1280 1024 聲音 Beachtron 2DBlaster RolandMPU401, MIDIConvolvotron MIDI Beachtron Convolvotron Aconstetron 由表中可見， Mercury價(jià)格最低，監(jiān)視器較差，頭盔較簡單，無投影機(jī)，聲音較少。 Renderware價(jià)格最高，監(jiān)視器較好，頭盔有多種，聲音較多。 WTK是較好的一種，價(jià)格也較高 圖形格式 WTK Mercury CDK VRT 3 VCT Renderware 平面明暗 ● ● ● ● ● Gouraud明暗 ● ● ● 紋理 ● ● ● ● ● 多細(xì)節(jié)層次 ● ● 對象上的文本 ● ● 工具軟件支持圖形格式的比較 由表中可見， Mercury價(jià)格最低，僅支持平面明暗。Renderware價(jià)格最高，支持多種明暗和紋理。 WTK是較好的一種，價(jià)格也較高 2． VRML ? VRML是 Virtual Reality Modeling Language的縮寫。 VRML是描述三維造型與交互環(huán)境的簡單的文本語言。VRML是在 Inter上建立 3D多媒體和共享虛擬世界的一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn) （ 1） VRML的特點(diǎn) ? (a)是造型語言 , 可描述 3D場景。 (b)用戶可進(jìn)入 VRML建立的世界，去探索它。 (c)VRML建立的世界是交互的，受用戶控制。 (d)把 2D， 3D物體、動(dòng)畫、多媒體效果混合于一體。 (e)平臺無關(guān)，可在 PC或 SGI上瀏覽。 (f)基于 Web，可建立三維可視化服務(wù)器。 (g)著色不如 OpenGL快。 (h)沒有底層控制。 (j)有限的界面 （ 2） VRML的概念與實(shí)例 VR世界中的坐標(biāo)系： X軸指向屏幕右側(cè)， Y軸指向屏幕上方， Z軸指向觀察者。 VRML程序是解釋執(zhí)行，實(shí)時(shí)建模著色的文本程序。它的兩個(gè)要點(diǎn)是： ①節(jié)點(diǎn) (node):構(gòu)成虛擬世界的基本要素， ②路由 (route)：節(jié)點(diǎn)間傳送信息的途徑。 VRML文件都是擴(kuò)展名 WRL的文本文件，或擴(kuò)展名 WRZ（壓縮格式）的二進(jìn)制文件。它一般包括如下四部分： ①文件頭：位于首行，提供版本信息。如： VRML utf8。 ②注釋：以 開始的一段文字。 ③節(jié)點(diǎn)：場景信息的單位?？梢悦枋鲈煨?，燈光，聲音等。如： Cylinder{… }描述一個(gè)圓柱體。 ④域值：域用于描述及改變節(jié)點(diǎn)的屬性，值反映域的大小。如： Cylinder{ height radius } 中， height（高度）和 radius（半徑）是域， （ 3） VRML的語言結(jié)構(gòu) VRML的基礎(chǔ)，是一個(gè)利用 HTIP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的全球網(wǎng)，以及一個(gè) SGI設(shè)計(jì)的 Open Inventor文件格式。 VRML是標(biāo)準(zhǔn)語言，與平臺無關(guān)，易擴(kuò)展，基于低帶寬的網(wǎng)絡(luò)連接。用戶可在虛擬場景中漫游，還可用超鏈接（ hyperlink）到達(dá)新的三維世界。 (a)節(jié)點(diǎn)（ node）是描述三維場景的圖形對象。 一個(gè)場景由具有層次結(jié)構(gòu)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。共有 50多個(gè)節(jié)點(diǎn)，定義三維場景。 一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)域 (field)。域名、類型及缺省值都有規(guī)定。如圓柱體節(jié)點(diǎn)。 Cylinder { field SFBool bottom TRUE field SFFLoat height 2 field SFFLoat radius 1 field SFBool side TRUE field SFBool top TRUE } 定義的圓柱體，高度為 2，半徑為 1，具有下底面，有圓柱側(cè)面，有上頂面。 (b)節(jié)點(diǎn)有各種類型。 形狀（ shape）節(jié)點(diǎn)：定義物體形狀。 基本形狀 (Primitive)節(jié)點(diǎn)：是標(biāo)準(zhǔn)積木塊，如球。 外表（ Appearance）節(jié)點(diǎn)：定義外觀，如色彩、紋理。 變換 (Transformation)節(jié)點(diǎn)。 照相機(jī)節(jié)點(diǎn)。 光學(xué)節(jié)點(diǎn)。 超鏈接節(jié)點(diǎn)：包括 WWWInline和 WWW Anchor。 WWW Inline節(jié)點(diǎn)：支持集成不同文件或 URL的虛擬世界。 WWW Anchor節(jié)點(diǎn)：指定到新的 URL的連接 (c)傳感器 (Sensor)節(jié)點(diǎn)是一類特殊的節(jié)點(diǎn)。 包括七種節(jié)點(diǎn)： Cylinder Sensor, Plane Sensor, Time Sensor, Touch Sensor, Visibility Sensor, Proximity Sensor。 Proximity Sensor{ exposed Field SFVec3f center 0， 0， 0 exposed Field SFVee3f size 0， 0， 0 exposed Field SFBool enabled TRUE eventout SFBool isActive eventou SFVec3f positionchanged eventout SFRotation orientationchanged eventout SFTime enter Time eventout SFTime exit Time } 這時(shí)接近傳感器節(jié)點(diǎn)。當(dāng)用戶接近、退出空間，或在空間移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生事件。 Center和 Size定義長方體，分別用三個(gè)數(shù)字定義長方體的中心點(diǎn)三維坐標(biāo)和三維尺寸。 Enabled域的值為 TRUE表示允許工作。進(jìn)入退出長方體空間時(shí)發(fā)生 isActive, enter Time和 exit Time事件。這些事件應(yīng)該為對于接近的響應(yīng)行為，進(jìn)入時(shí)間和推出時(shí)間。也可以利用 positionchanged和orientationchanged，改變位置和方向 (d)描述符（ Script）節(jié)點(diǎn)，內(nèi)插器 (Interpolator) 節(jié)點(diǎn)： Script是 Java描述符語言的子集，同時(shí)由 Java 的內(nèi)置對象支持 VRML數(shù)據(jù)類型。 Script分析輸入，由輸出改變世界。 Interpolator是內(nèi)置的動(dòng)作機(jī)制，對數(shù)據(jù)內(nèi)插，產(chǎn)生動(dòng)畫。 (e)聲音（ Sound）節(jié)點(diǎn)描述聲音定位和空間效果。 聲音定位在一點(diǎn)，以球或橢圓形發(fā)射。域Intensity調(diào)節(jié)音量。域 Priority是占用聲道的優(yōu)先權(quán)。 （ 4） VRML的動(dòng)畫技術(shù) (a)幀頻可變： 電影中 24幀 /秒， 電視（ NTSC）中， 30幀 /秒。 VRML中幀頻可變，可最小達(dá) 5幀 /秒。 (b)用戶可控制動(dòng)畫： 改變視點(diǎn)可在動(dòng)畫中漫游。 (c)自然的觸發(fā)機(jī)制： 向 Time Sensor的 Start Time域發(fā)任何的 SFTime eventont事件，就啟動(dòng)動(dòng)畫。由 script產(chǎn)生予期動(dòng)作。 （ 5） VRML的使用與開發(fā)條件 VRML的瀏覽環(huán)境： ①瀏覽器： Netspace Navigator (NS)以上版本。 ② VRML插件： Windows 98, NS自帶或下載更新的版本。 VRML最簡單的開發(fā)環(huán)境： ①瀏覽器： Netspace Navigator (NS)以上版本。 ② VRML插件： Windows 98, NS自帶或下載更新的版本。 ③文本編輯器（記事本或 UltraEdit）。 安裝瀏覽器方法： ① NS自帶瀏覽器。 ② Windows 98：單擊 開始 〉 控制面板 〉 添加 /刪除程序 ，在 添加 /刪除程序 屬性對話框中單擊 Windows安裝程序 ，然后選中 Inter工具 ，單擊 詳細(xì)資料 ，再選中 Microsoft VRML ，確定 （ 6） VRML的站點(diǎn)和教程 ? ① 有關(guān) VRML及其它WEB3D技術(shù)。 ② 有關(guān) VRML及其它WEB3D技術(shù)的鏈接和評論。 。 ③ 交互式的 VRML教程。 ④ nadeau/Courses/Siggraph98NYC/ 是 VRML教程。（作者 Dave Nadeau()） ⑤ 幫助文件 3． 2． 3 虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件的功能 實(shí)時(shí)產(chǎn)生 VR所要求的軟件有很多部分。這包括交互軟件，漫游軟件，圖形流水線軟件的多邊形流最小化，世界建模軟件（幾何、物理和屬性建模），以及超媒體集成軟件。 每一部分都是很大的，所有部分合作，可以實(shí)時(shí)產(chǎn)生 VR。各部分互連的目標(biāo)是產(chǎn)生詳細(xì)的交互的無縫的 VR。無縫表示你可以驅(qū)動(dòng)車輛穿過一個(gè)地帶，停在建筑前面，走下車輛，步行進(jìn)入建筑，上樓梯，進(jìn)入房間，與桌上的物體交互，整個(gè)過程中沒有延遲和猶豫。為建立無縫的系統(tǒng)，要求在軟件開發(fā)上實(shí)質(zhì)的進(jìn)展。 虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件包括下列模塊。 1．交互軟件 交互軟件是接受用戶操作與控制的接口軟件。交互軟件提供構(gòu)造不同控制設(shè)備間對話的機(jī)制 (如跟蹤器 ,觸覺接口 )，并把對話用于系統(tǒng)或應(yīng)用，使多模式顯示相應(yīng)變化。 這個(gè)軟件的第一部分由控制設(shè)備取得輸入，并解釋它們?？梢允褂脦讉€(gè)程序庫，作為商業(yè)產(chǎn)品或作為共用件 (shareware)，它可以讀普通接口設(shè)備的數(shù)據(jù)，如 Data Glove和各種跟蹤器。商業(yè)程序庫的例子有 Sense 8的 World Toolkit。程序庫包括由接口設(shè)備得到輸出的驅(qū)動(dòng)器，和包括予測跟蹤和手姿識別的程序。 構(gòu)造交互軟件的第二部分轉(zhuǎn)變系統(tǒng)狀態(tài)信息，由控制設(shè)備進(jìn)入對話（這對系統(tǒng)和應(yīng)用是有意義的），同時(shí)濾掉對話中錯(cuò)誤的不可靠的部分（這可能由輸入設(shè)備中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)產(chǎn)生）。然后把這些對話送交虛擬世界系統(tǒng)，執(zhí)行某些有用的操作。 交互是 VR系統(tǒng)關(guān)鍵部分，它涉及硬件和軟件。 VR中接口硬件提供身體各部分的位置和狀態(tài)。這些信息一般用于： (1)映射用戶行為到環(huán)境變化 (如手移動(dòng)物體 )， (2)發(fā)命令給環(huán)境 (如手姿或按鍵 )， (3)提供信息輸入 (如語音 ,文本或數(shù)值輸入 )。用戶意圖應(yīng)由硬件輸出判定。由于硬件的不精確，推理可能復(fù)雜化。 2．虛擬場景漫游軟件 虛擬場景漫游軟件使用戶能在三維虛擬世界中移動(dòng)。這個(gè)軟件有很多部分，包括控制設(shè)備手姿解釋（來自運(yùn)動(dòng)處理輸入子系統(tǒng)的手姿信息），虛擬攝象機(jī)視點(diǎn)和觀看方向的空間控制，用于對圖像流水線的多邊形流最小化的層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在漫游中它們一起實(shí)時(shí)工作，產(chǎn)生通過虛擬世界的連續(xù)幀序列的下一幀。 漫游是控制 VR中視點(diǎn)和觀看方向的問題。使用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，漫游可以簡化為用于繪制物體的位置和方向變換矩陣（在齊次圖形座標(biāo)中）的確定。變換矩陣可以分解為來自用戶頭運(yùn)動(dòng)的變換和來自長距離（在虛擬車輛上）移動(dòng)的變換。這可能是幾個(gè)虛擬車輛連在一起。 第一層虛擬世界漫游是最特殊的，即用戶視點(diǎn)。通過頭部跟蹤設(shè)備，可以控制觀看位置和方向，頭部跟蹤給計(jì)算機(jī)提供頭部位姿和方向。 下一層漫游使用虛擬車輛。這允許在 VR中移動(dòng)一段距離，大于頭部跟蹤允許的距離。虛擬車輛的位置和方向可以使用各種方式控制。在仿真應(yīng)用中，車輛控制方式與實(shí)際被仿真車輛的控制方式相同。實(shí)現(xiàn)的例子是用于飛行和車輛仿真的腳踏磨（跑步機(jī)），自行車和手柄。對更抽象的應(yīng)用，有幾種實(shí)驗(yàn)方法控制車輛。最普通的方法是指示飛行技術(shù)，其中由直接操作接口控制車輛。用