虚拟现实技术——VRML篇.pdf
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2022-11-25
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虚拟现实技术――VRML 篇
一、VRML 介绍
1.什么是 VRML？
VRML 是“Virtual Reality Modeling Language”的缩写形式，意思是“虚
拟现实造型语言”。
第一代 Web 是以 HTML 为核心的二维浏览技术，受 HTML 语言的局限性，VRML
之前的网页只能是简单的平面结构，而且实现环境与参与者的动态交互是非常烦
琐的。第二代 Web 是以 VRML 为核心的三维浏览技术。第二代 Web 把 VRML 与 HTML、
Java、媒体信息流等技术有机地结合起来，形成一种新的三维超媒体 Web。
VRML 是用来描述三维物体及其行为的，可以构建虚拟境界（Virtural World),
可以集成文本、图像、音响、MPEG 影像等多种媒体类型，还可以内嵌用 Java、
ECMAScript 等语言编写的程序代码。
以 VRML 为核心构建的虚拟世界中用户如身处真实世界，可以和虚拟物体交
互，人们可以以习惯的自然方式访问各种场所，在虚拟社区中“直接”交谈和交
往。事实上，目前采用 VRML 技术取得成功的案例已经很多，例如探路者到达火
星后的信息就是利用 VRML 在因特网上即时发布的，网络用户可以以三维方式随
探路者探索火星。
2.VRML 的工作原理
VRML 定义了一种把 3D 图形和多媒体集成在一起的文件格式。从语法角度看，
VRML 文件是显式地定义和组织起来的 3D 多媒体对象集合；从语义角度看，VRML
文件描述的是基于时间的交互式 3D 多媒体信息的抽象功能行为。VRML 文件描述
的基于时间的 3D 空间称为虚拟境界(Virtual World)，简称境界，所包含的图形
对象和听觉对象可通过多种机制动态修改。
VRML 文件可以包含对其他标准格式文件的引用。可以把 JPEG、PNG 和 MPEG
文件用于对象纹理映射，把 WAV 和 MIDI 文件用于在境界中播放的声音。另外，
还可以引用包含 Java 或 ECMAScript 代码的文件，从而实现对象的编程行为。
VRML 使用场景图（Scene Graph）数据结构来建立 3D 实境，VRML 的场景图
是一种代表所有 3D 世界静态特征的节点等级：几何关系、质材、纹理、几何转
换、光线、视点以及嵌套结构。几乎所有生产厂商，无论是 CAD、建模、动画、
VR，还是 VRML，他们的结构核心都有场景图。
境界中的对象及其属性用节点 (Node)描述，节点按照一定规则构成场景图
(Scene Graph)，也就是说，场景图是境界的内部表示。场景图中的第一类节点
用于从视觉和听觉角度表现对象，它们按照层次体系组织起来，反映了境界的空
间结构。另一类节点参与事件产生和路由机制，形成路由图(Route Graph)，确
定境界随时间的推移如何动态变化。
VRML 文件的解释、执行和呈现通过浏览器实现，这与利用浏览器显示 HTML
文件的机制完全相同。浏览器把场景图中的形态和声音呈现给用户，这种视听觉
呈现即所谓的虚拟世界(境界)。用户通过浏览器获得的视听觉效果如同从某个特
定方位体验到的，境界中的这种位置和朝向称为取景器(Viewer)。
3.VRML 的应用
VRML 在电子商务、教育、工程技术、建筑、娱乐、艺术等领域有广泛的应
用。
例如在教育上，VRML 不仅仅是 HTML 功能更强的替代品，其潜在意义在于突
破上述基于 WWW 的教学模型建立更自然、更真实的虚拟教育环境。在这种环境中
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