创造网上虚拟现实

宋端智
2000年 第7期 

　　Java、Javascript、Flash等各种新技术使网页一改往日静止界面的模式，变得更加活泼，交互性也更强，但至今为止，我们的网页仍是以文本为主。假如某一天，我们在Internet上徜徉，就像在繁华的大街上闲逛，想购买某种商品，只需让你的替身在虚拟的世界中拿下它并付账，这种情形是否让我们激动？我们是否可以自己创造这种环境？答案是肯定的。一种专门用来在网上创造这种虚拟现实环境的语言VRML（Virtual Reality Modeling Language－虚拟现实建模语言）早已出现，只是由于硬件计算速度和网络速度的限制，还没有被广泛地应用。假若在你的网页上添加一些简单的虚拟现实模型供客人浏览、交互，绝对会增色不少。
#1　　一、现状
　　VRML是HTML的3D模拟，它使用VRML浏览器来描述现实世界和链接。VRML既可以用来建立真实世界场景的模型，也可以建立虚构的三维世界，就像许多游戏中的那样。在3D中浏览，并不等于把2D抛掉，你仍可以保留图像、视频和音频，但你拥有了最具吸引力的3D界面。VRML提供了6＋1度的自由，你可以沿着三个方向移动，也可以沿着三个方位旋转，同时还可以建立其它3D空间的超链接。
#1　　二、创建和浏览
　　VRML文件是虚拟空间的文本性描述。它是一个由文本编辑器（如记事本等）生成的文本文件，以.wrl为扩展名。当然也可由能够生成VRML三维空间的工具可视化地生成（如用3D Studio MAX生成），但这样生成的文件一般比自己编写的文件要大得多。
　　当你编写了一个符合VRML语法的文本文件，并以.wrl为文件扩展名，你就可以用VRML浏览器浏览了。IE和Netscape Navigator这两种最常用的浏览器只要是3.0以上的版本均可以安装用于浏览VRML文件的插件。IE5.0自带了一个Microsoft VRML2.0 Viewer。IE的浏览界面中包括中间的浏览区、左边和下边的操作按钮，通过鼠标或键盘的操作，我们可以在虚拟三维世界里穿行，对虚拟事务进行操纵。
#1　　三、语法
　　目前一般的浏览器均支持到VRML2.0，因此仅介绍此版本的语法。
　　VRML三维空间是以浏览器的中点为缺省原点，从原点向右、向上和向下分别为X、Y、Z轴的正向。要想创建不在缺省位置的对象，必须使用调整原点位置的节点。
　　一个典型的VRML文件包括：文件头、注释、节点及其域、事件和路由等。
　　1.文件头：文件均以“＃VRML V2.0 utf8”开头。文件头告诉浏览器该文件是①一个VRML文件；②符合VRML规范的2.0版本；③是一个使用国际UTF－8字符集的文件。
　　2.注释：注释以＃号开始，结束于该行的最后。
　　3.节点：VRML文件包含描述空间造型及其属性的节点，这些是VRML的构件。单个节点描述造型、颜色、光照、视点，以及动画定时器、传感器、内插器等的定位和朝向等等。节点一般包括①节点类型；②一对括号；③括在括号中的一定数目描述节点属性的域（可选）和域值。由节点及其相关域定义的造型或属性在空间中被视为一个整体。
　　4.域及域值：域定义节点的属性。在一个节点中，可能有一个域，也可能有数个域，域的顺序是不重要的。域是可选的，因为每个域都有一个缺省域值，如果你不指定域值，VRML浏览器将使用缺省域值。域值定义如颜色、尺寸和位置等属性，每个值属于特定的域值类型，如浮点型、布尔型等。
　　5.定义及使用节点名称：VRML文件中每个节点都可认为是一个对象，我们在定义后可以任意引用。
　　6.事件和路由：为了使虚拟空间具有动感，便于用户交互，VRML提供事件和路由的定义和使用。在两个节点间创建一条通路（路由），通过发送事件使一个节点控制另一个节点的状态。其语法为“ROUTE 输出节点及事件 TO输入节点及事件”。
#1　　四、实例
　　＃VRML V2.0 utf8　 ＃文件头
　　Group{　＃基本组节点，将以下各节点编组
　　  children [　＃子节点列表
　　    Shape{　＃ Group的子节点之一：桌面
　　      appearance DEF Blue Appearance{     ＃定义蓝色外观节点即桌面的颜色
　　        material Material{diffuseColor 0 0 1}  ＃蓝色（RGB为0 0 1）
　　      }
　　      geometry Box{size 6.0 0.1 4.0}       ＃桌面的几何形状：长方体（Box）
　　    }
　　    Transform{　＃ Group的子节点之二：桌腿一，同时也是只拥有一个子节点的组节点
　　      translation －2.5 －1.5 1.75　＃本组节点的基本坐标位置
　　      children DEF Deskleg Shape{　＃定义桌腿的形状，也是Transform组节点的唯一子节点
　　        appearance USE Blue　＃桌腿颜色用已定义的蓝色
　　        geometry Cylinder{     ＃桌腿的几何形状为圆柱（Cylinder）
　　          radius 0.2          ＃圆柱的半径域和域值
　　          height 3.0          ＃圆柱的高度域和域值
　　        }
　　      }
　　    }
　　    Transform{　＃ Group 的子节点之三：桌腿二
　　      translation 2.5 －1.5 1.75  ＃桌腿二的坐标位置
　　      children USE Deskleg   ＃桌腿二的形状使用已定义的桌腿一的形状
　　    }
　　    Transform{　＃ Group 的子节点之四：桌腿三
　　      translation －2.5 －1.5 －1.75
　　      children USE Deskleg
　　    }
　　    Transform{　＃ Group 的子节点之五：桌腿四
　　      translation 2.5 －1.5 －1.75
　　      children USE Deskleg
　　    }
　　    Group{　＃ Group 的子节点之六：桌面上的球，同时也是一个编组节点
　　     children [
　　       DEF Mysphere Transform{　 ＃定义桌面上的球
　　         translation 0 0.55 0　＃球的坐标位置
　　         children Shape{　＃球的形状
　　           appearance Appearance{　＃球的外观
　　             material Material{}　＃球的颜色用缺省的白色
　　        }
　　        geometry Sphere{radius 0.5}　＃球的半径
　　      }  
　　    }
　　    DEF MysphereSensor PlaneSensor{　＃定义球的平面传感器
　　      maxPosition 2.8 0.55　＃和下一句一起限制球的移动范围
　　      minPosition －2.8 0.55
　　    }    ]    }  ]
	}
　　ROUTE MysphereSensor.translation_changed TO Mysphere.set_translation　＃路由：将球的平面传感器的输出（鼠标移动位置）连接到球的输入（球的坐标位置）
　　将这段文字以文本形式存为desk.wrl，然后从带有VRML插件的浏览器中打开，我们即可欣赏这一实例了。在这个简单的实例中，绘制了一个拥有四个桌腿的蓝色桌子，在桌面上有一个白球。当将鼠标放在白球上方时，我们可以按住鼠标来水平移动白球，且白球的移动范围被限制在桌面内。从这个实例您是否发觉这种语言很直观而且简单？
#1　　五、将VRML程序嵌入网页
　　将VRML程序嵌入网页中很容易实现。例如我们想将上面的desk.wrl放入网页中，可以编写下面的HTML文件：
　　<HTML>
　　<HEAD>
　　<TITLE>虚拟现实</TITLE>
　　</HEAD>
　　<CENTER>
　　<EMBED SRC=″desk.wrl″ WIDTH=400 HEIGHT=200>
　　<P>这是一个简单的虚拟现实例子
　　</HTML>
　　将本文件及desk.wrl放在同一目录下，在拥有VRML插件的Netscape或IE中运行，即可以看到页面里嵌入了所作的实例。

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