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VRML 基础教程(background color---green!)
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2008-11-19
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33页
提供了六个典型例子,涵盖了VRML 的关键内容、VRML 标准的具体细节,全面介绍节点、域、检测器等技术细节,达到用编写文本文件的方式创作VRML 境界。
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VRML 基础教程
王志喜 编写
湖南科技大学计算机科学与技术系
目 录
第一节 VRML 介绍............................................................................................1
第二节 "Hello,World!" ........................................................................................2
1、VRML 的度量单位................................................................................2
2、坐标系统和显示.....................................................................................2
3、第一个虚拟境界.....................................................................................2
小结...............................................................................................................7
第三节 增加交互能力.........................................................................................7
1、检测器.....................................................................................................8
2、视点.........................................................................................................8
3、事件传递.................................................................................................9
4、利用脚本编写自定义行为...................................................................11
5、事件流程...............................................................................................12
小结.............................................................................................................14
第四节 邻近检测器...........................................................................................14
第五节 连续动画...............................................................................................18
1、接触检测器...........................................................................................18
2、时间检测器...........................................................................................19
3、朝向插补器...........................................................................................21
小结.............................................................................................................23
第六节 动态修改场景图...................................................................................23
第七节 扩充节点类型.......................................................................................27
第八节 VRML 展望..........................................................................................30
问题 1:VRML 的文件格式.....................................................................30
问题 2:为 VRML 扩展接口 ....................................................................30
第九节 结束语...................................................................................................31
1
第一节 VRML 介绍
1994 年,在瑞士日内瓦举行的第一届国际互联网大会上,一些与会者
提出为创建三维网络的界面,必须有一种通用的描述性语言,用于在 WWW
上的超级链接,类似于超文本描述语言(HTML),于是诞生了虚拟现实标
识语言(Virtual Reality Makeup Language)。很快,它又被改称为虚拟现实
造型语言(Virtual Reality Modeling Language)VRML,因为这个名称更能
反映它的目的。由于 VRML 将要在网络上跨平台传输,所以需要为它定义
一种文件格式,在经过一番的选择后,Silicon Graphics 公司(SGI)所开发
的 Open Inventor 软件的开放式三维文件格式被选定作为 VRML 的文件格
式。1995 年,VRML1.0 版本正式推出。1996 年,在对 1.0 版本进行重大改
进的基础上推出了 2.0 版本,其中添加了场景交互、多媒体支持,碰撞检测
等功能。1997 年,经过标准组织的评估后,VRML2.0 成为国际标准,并改
称 VRML97。当前,研究人员已经开发出了许多基于 VRML 的实验或实用
系统,如远程教育、建筑物的漫游、医学实验演示和虚拟剧场等等。在一些
传统的协同设计领域,也有人将 VRML 引入到了其中,借助于 VRML 提供
的良好的交互性和真实性,使得在协同工作中非常重要的各开发者之间的交
流联系变得很直观自然。
VRML 文件以.wrl 为后缀,它是一种文本格式的文件。可以用文本编辑
器(如 Windows 的 notepad)打开编辑。在设计一些最简单的模型时,这种
方法是最简便可行的。但是当场景变得复杂后,就需要利用一些专用的模型
设计软件,这种软件称为 VRML 编辑器,常用的有 ParaGraph International
公司的 Internet3D Space Builder(简称 ISB),Sculptware 公司的 SiteSculptor
等等。这些 VRML 的创作工具是“所见即所得”式的,通过图形界面可以
方便地创作虚拟境界,但 VRML 不仅仅是普通的三维设计,尽管这些工具
很容易上手,却往往屏蔽掉了 VRML 标准的具体细节,如果想深入掌握
VRML,还需要全面了解节点、域、检测器等技术细节,达成此目的的最好
方法就是用编写文本文件的方式创作 VRML 境界。本教程提供了六个典型
例子,涵盖了 VRML 的关键内容。
在开始创作之前,应作好下面的准备。
文本编辑器:可以选择你喜欢的文本编辑器,如 Windows 的
NotePad,Dos 的 Edit 等。
VRML 浏览器:解释 VRML 文件并构造三维模型的软件称为
VRML 浏览器,VRML 浏览器通常以插件的形式附在 Web 浏览器
中,如 IE 5.0,Netscape 4.0 等 Web 浏览器都可能有自带的 VRML
浏览器,但这些浏览器的功能有限,对 VRML 的支持很不充分;
2
一些公司开发的 VRML 浏览器则功能强大,如 SGI 公司的 Cosmo
Player,SONY 的 Community Place Browser 等等。
硬件:VRML 和硬件平台无关,只要能提供 VRML 浏览器即可。
在本教程中,我们假定硬件平台是微机,输出设备是图形窗口,输
入设备为鼠标器和键盘。当然,如果有更先进的虚拟现实设备和支
持它的 VRML 浏览软件效果会更好。对于我们将要创作的境界,
微机就足够了。
第二节 "Hello,World!"
1、VRML 的度量单位
VRML 的度量单位是标准化了的,角度以弧度表示,长度单位则是米。
例如你定义一个长、宽、高均为一个单位的盒子,它代表了一个边长 1 米的
立方体。如果立方体放在地板上,你把它旋转 45 度角,从一个顶点观察它,
那么在 Y 轴上它转动了л/4 或 0.785 弧度。
2、坐标系统和显示
在 VRML 的场景中设置物体需要有明确的坐标,在同一个场景中,有
一个统一的坐标系。这个坐标系是一个右手坐标系,在初始时(即观察者没
有移动位置和改变视角),该坐标系的 X 轴为沿屏幕水平向右,Y 轴为沿屏
幕垂直向上,Z 轴为从屏幕指向用户。
VRML 的几何对象参照这个坐标系,使用三维坐标系统描述点的位置。
在初始状态下,VRML 的几何对象(除了文本)都被定位在空间坐标(0, 0, 0)
点上,且高度以 Y 轴正方向表示。文本从缺省位置左端开始,沿 X 轴正方
向放置每个连续的文字。
3、第一个虚拟境界
按照惯例,我们以"Hello,World!"作为我们的第一个虚拟境界,它由立
方体、圆锥和球体组成。VRML 文件的第一行文字是:
#VRML V2.0 utf8
这是 VRML 文件的标志,所有 2.0 版本的 VRML 文件都以这行文字开
头,VRML97 是由 VRML2.0 版修订而成的,符合 VRML97 规范的 VRML
3
文件也以这行文字开头。其中“#”表示这是一个注释。而 utf8 表示此文件
采用的是 utf8 编码方案,这在 VRML 标准中有详细说明。
先加入一个 Group 节点(组节点):
Group {
组节点花括号之内的所有内容视为一个整体,利用组节点可以把虚拟场
景组织成条理清晰的树形分支结构。下面定义组节点的children域(孩子域):
children [
在 children 后的方括号内定义 Group 节点的所有孩子对象,第一个孩子
是一个 Shape 节点(形态节点),它描述一个几何形状及其颜色等特征:
Shape {
在 Shape 节点内定义一个几何体 Box(方盒节点):
geometry Box {}
注意,我们没有为 Box 定义任何域,这意味着它的尺寸和坐标位置等
特性取缺省值(单位立方体)。随后补齐每个右括号:
}
]
}
至此,我们已经成功地制作了第一个虚拟境界,把它保存为
“HelloWorld1.wrl”,下面是完整的文件:
#VRML V2.0 utf8
Group {
children [
Shape {
geometry Box {}
}
]
}
用浏览器打开这个文件,你会看到一个灰色的立方体,尽管不太好看,
但你还是可以通过改变视点位置从不同方位观察它,初步体验“三维交互”
的感觉。
下面定义立方体的外观,这只需改变Shape节点的 appearance域(外观),
appearance 域是一个 Appearance 节点,此 Appearance 节点的 material 域( 材
质)定义为一个 Material 节点:
appearance Appearance{
material Material {}
}
这样,上面的 Shape 节点变成了:
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禾悦
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