虚拟现实技术―VRML篇

• 三、空间坐标的旋转
• 空间坐标系旋转的方法：利用Transform坐标变
换节点中rotation域的域值指定旋转轴及旋转角 度，形成一个新的旋转后的空间坐标系，然后在 新坐标中创建一个或一组造型。
• 如果需要在前面变换的基础上连续进行空间变换，
可以使用Transform节点进行逐级的嵌套变换， 嵌套级数没有限制。
• 二、素材调用的基本方法
• 1.采用DEF节点定义及USE节点引用的方法 • 2.利用Inline内联节点，从本文件范围之外的其
他文件或者互联网上，调用不需要进行修改加 工的素材，素材成为原场景的一部分
• 3.利用带有链接功能的Anchor锚节点，把存储
在本机硬盘或互联网上的素材作为一个新的完 整的场景进行调用，取代原来的场景
地面角1，地面角2，……]
groundColor [地面色0，地面色1，地面色2，……]
}
• 天空色0为0度天空位置的颜色
• 地面色0为0度地面位置的颜色
• 天空色1，2，……对应天空角1，2，……
• 地面色1，2，……对应地面角1，2，……
VRML程序设计
四、造型的空间变换、编组和素材调用
Chapter 4
• 4.1 造型的空间变换 • 4.2 造型编组和素材调用 • 4.3 其他组节点的使用
4.1 造型的空间变换
• 在VRML中创建的立体造型都是以默认坐
标系的原点为中心进行定位的。 Transform坐标变换节点可以创建一个新 的坐标系，通过对坐标系的平移、旋转、 缩放操作，实现对立体造型位置、角度、 缩放比例的改变 。
• 远距离的物体只能看到模糊的轮廓而看不到细节，可以
减小造型文件的体积，提高浏览器的速度。当造型距离 比较近的时候，选择用较高层次细节描述方法创建的造 型，清晰地刻画造型的纹理和细微特征，保证造型描述 的逼真性，这一点也与我们在真实世界中的观察相一致， 物体距离越近，能够看到的细节越多、越清晰。

VRML虚拟现实建模语言的功能特征
存在感 动态显示 立体感的视觉效果 动态显示与网络无关 多重使用者
4.2VRML概述
VRML定义了一种把三维图形和多媒体集 成在一起的文件格式。它与HTML一样，是 以文本或者ASCII形式编写的。一个完整的 VRML文件由五部分组成：文件头、脚本、 场景图、原型和事件路由。
节点类型可以分为基本类型和用户自定义 类型两大类，基本类型由系统提供，自定 义类型由用户在基本类型的基础上通过原 型机制构造，它们都是对虚拟世界的某些 共性的提炼。如Appearance节点描述实体 的外观、Material节点描述对象的材质、 VRML97定义了54种基本节点类型。54种 内部节点大致可以划分为以下几种类型。
VRML特殊节点
VRML97在原有节点基础上，增加了三种 类型节点，分别是传感器（Sensors）、脚 本（Scripts）和声音（Sound）。
4.3VRML场景生成器Cosmo Worlds
用VRML描述性语言来写出虚拟景象，给一般设 计人员的感觉是缺乏直观性，于是VRML虚拟空 间生成系统可以使用户通过可视化的拖拽方式， 人机交互的生成VRML虚拟空间，并保存下来， 且不需要用户掌握VRML的语法和规则。目前这 类工具最优秀的就是SGI公司的Cosmo Worlds、 Platinum Technology公司的VCRreator2.0、 Paragraph International公司的Virtual Home Space Builder（VHSB）等。
例： #VRML V2.0 utf8 Group { children [ Shape { geometry Box {}
} ]
}
场景图

虚拟现实技术实验报告----创建VRML基本造型华北水利水电学院虚拟现实技术实验报告20XX～20XX学年第二学期 20XX 级计算机科学与技术专业班级： 20XX153 学号： 20XX15320 姓名：李晓娜实验二创建VRML基本形体一、实验目的：掌握创建虚拟现实复杂形体的方法与步骤，掌握虚拟现实背景环境、光照、纹理贴图、视点的创建与使用。

二、试验内容：1）虚拟现实复杂组合形体的构建2）虚拟现实背景建模与特殊场景效果的实现 3）虚拟现实光照与纹理贴图 4）虚拟现实视点的创建与使用三、试验步骤：1）虚拟现实复杂组合形体的构建1、设置背景颜色，skyColor 1 1 1，即白色。

2、构造Shape造型节点。

设置外观，材质漫反射颜色为：，即红色；几何造型为Box，其size为：10 5。

3、创建坐标变换节点。

位置变换translation为- 0 ，旋转rotation为：1 0 0 ，子结点为挤压造型，外观颜色设置为红色，其中crossSection [0 0 0 2 0 2 ] spine [ 0 0 09 0 0] solid 为：FALSE。

4、构造坐标变换节点，translation 为：2 - - rotation为： 0 1 0 其子结点children为文本造型，字符串为：“20XX15320”。

5、构造坐标变换节点，translation为：-4 -5 ，其子结点children中定义shape节点造型，命名为：leg，材质漫反射颜色为红色，几何造型节点为：Box，其size为： 66、连续创建3个坐标变换节点，分别设置其translation 值，子结点children引用leg。

7、创建桌子下面的横木。

构造坐标变换节点，translation为：-4 -6 0 子结点children中为shape节点命名为:hengmu，外观漫反射颜色为：红色；几何造型为：Box,大小size为： 3。

VRML的虚拟现实技术在用升降梯设计中的应用分析【摘要】虚拟现实建模语言（VRML）是一种用于创建三维虚拟现实环境的技术，可以应用于各个领域，包括升降梯设计。

升降梯设计在建筑中起着重要作用，因此利用VRML技术进行设计和模拟可以提高效率和准确性。

虚拟现实技术可以帮助设计师更直观地呈现设计方案，同时提供更细致的细节和交互体验。

通过VRML在升降梯设计过程中，可以更好地解决设计中的技术挑战，提高设计质量和效率。

结合具体案例分析，展示了虚拟现实技术在升降梯设计中的应用优势和影响。

可以预见，未来虚拟现实技术将会在升降梯设计领域发挥更大的作用，带来更多创新和便利。

【关键词】关键词：VRML、虚拟现实技术、升降梯设计、优势、应用案例、影响、技术挑战、解决方案、未来发展。

1. 引言1.1 介绍VRML的虚拟现实技术虚拟现实建模语言（VRML）是一种用于创建三维虚拟世界的标准文件格式。

通过VRML技术，用户可以创建具有逼真感的虚拟环境，并且可以通过计算机图形技术对这些环境进行交互和导航。

虚拟现实技术已经在各个领域得到广泛应用，包括建筑设计、教育、娱乐等。

在建筑设计领域，VRML的虚拟现实技术可以帮助设计师将他们的想法转化为具体的三维模型，从而更好地理解和沟通设计概念。

VRML技术可以模拟真实世界中的建筑环境，并且可以进行实时的互动和漫游，使得设计师能够更好地评估设计效果和细节。

除了建筑设计，VRML的虚拟现实技术还可以应用于产品设计、游戏开发等领域。

通过虚拟现实技术，用户可以创造出一个仿真的环境，使得用户可以身临其境地体验和交互。

VRML的虚拟现实技术为各行业的设计师和开发人员带来了更多创新和可能性，使得他们可以更好地实现自己的创意和想法。

在未来，随着虚拟现实技术的不断发展，我们将会看到更多更广泛的应用场景。

1.2 介绍升降梯设计的重要性升降梯设计在现代建筑中扮演着非常重要的角色，它不仅能提高建筑物的舒适性和便利性，还能提升建筑物的整体效率和安全性。

1.1 VRML简介
7、用户定义对象-通过创建用户定义的数据类型，可以扩展浏览器 的功能 8、脚本-通过程序或脚本语言，可以动态的改变场景 9、网络-可以用网络上的资源组成一个单一的X3D场景；可以通过 超链接对象连接到其他场景或网络上的其他资源 10、物理模拟-人性化动画；地理化数据集；分布交互模拟 (Distributed Interactive Simulation-DIS)协议整合。 从1994年的VRML开始到2004年的X3D，VRML/X3D联盟一直致力于建立一 种统一各种Web3D格式，容纳各种新技术的三维格式标准。相信X3D 将会在交互三维领域取得一定的地位。 虽然X3D是个发展趋势，但目前应用不多。
1.2 VRML2.0的功能和应用
4. 交互性 新增加的对三维对象的行为描述使得进行实时完全仿真成为可能。 碰撞检测 (collision detection) 节点包括了碰撞检测信息，这样 就避免了穿墙而过的现象发生；感知器 (sensors)节点等待一个特 定事件的发生，然后做出响应。例如，可以设计一个感知器完成当 门被打开时就自动开灯的功能。 5. 增强的静态场景 VRML2.0中一些新增的特征使得场景看上去更加真实。例如，声 音(sound)节点允许为场景加上背景音乐、动作声响、对话等等； 背景(background)节点允许为场景加一幅背景图画；雾(fog)节点 能产生逼真的雾化大气效果。
1.1 VRML简介
VRML(Virtual Reality Modeling Language)的翻译为中文就是虚拟现实 建模语言。它用来建立真实世界中各种场景的模型，当然，它也可 以建立一个与真实世界无关的虚拟世界，就像许多游戏中的一样。 VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届 WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥 召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.O标准。它是经过许多 人共同合作的结果，其中最主要的是SGI公司的工作。SGI公司同意 无偿提供这种新的文件格式并放弃对其的所有权。 VRML1.0 在设计时采用了面向对象的思想，因此由其构造的虚拟现 实模型与所用的操作平台无关，并且其程序还具有可扩展性。 VRML1.O 可以创建静态的3D 景物，但没有声音和动画，你可以在它 们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有 一个可以探索的静态世界。除此之外，没有其他的功能。

计算机的诞生使虚拟现实成为可能，奠定了虚拟现实的基础
1998年1月，获得iso批准，成为虚拟现实行业的国际标准
第五页，共7页。
1998年 VRML组织改名为web3D组织 1999年 VRML 整合 XML JAVA 流技术的X3D草案发
布 2004年 X3D国际规格标准正式通过。
第六页，共7页。
第一页，共7页。
什么是虚拟现实
虚拟现实技术的发展历史
VRML的发展和特点
第二页，共7页。
虚拟现实是从英文“Vitual Reality”（简称）翻译而来的。虚拟现实主要依靠计算机技术，同时借助于其 他输入输出设备，生成逼真动人的三维虚拟场景，模仿一个客观存在的真实世界，或者模仿一个人们想象中 的梦幻之境。这项技术涉及硬件技术和软件技术。比如，硬件技术中的虚拟现实系统的数据采集设备，尤 其是其中的传感器技术；如何产生身临其境的人性化的试、听、触效果；如何收集真实动物的形体动 作等等。软件技术设计三维空间的形成和控制，目前流行的三维软件3DMAX、MaYa等是很好的三维软 件，但三维空间中的人机交互、行为控制、场景控制，包括互联网环境下的文件规模约束都是虚拟现实中必
1996年，公布VRML2.
第Vrm一l讲的含虚义拟为现1虚实9拟技9现术6实年概建述，模语公言布VRML2.0，增加交互、动画、变成、原形定义等多项功能
文件容量小，适用于网络传输
1并9具94有年沉3月浸 在性日1（内9im瓦9m召7er开s年io的n，)第、V一交R届互Mw性wL（w作（Int互为er联a国c网tiv国际ity际）标）准大会正上式，首发次布提出VRML
语言简单易学，容易掌握，给开发提供了方便
11999978年年，VRVMRML1组L9作织9为改4国年名际为3标w月e准b正在3D式组日发织布内瓦召开的第一届www（互联网国际）大会上，首次提出VRML

Fire板的集成就是用跨接线设定板的存储地址。每个板必须 有不同的地址，而且选择的地址必须在VGA板选用的最高 存储地址以上。于是，Fire GDCINST布局软件被用于设定 板的口地址，和双板工作方式。板的输出视频分辨率是用 Fire 860MODE软件设置的。两个板的输出用上述的 Harmonic Research转换器转换为NTSC。 使用的跟踪球是Spaceball Technologies Inc.的 "Spaceball 2003"。它连接到PC串行口COM2。Sense8 WorldToolKit通讯驱动器支持这个跟踪球，它只需要用串 行口COM1和COM2。集成Fastrack跟踪器，是通过设置接 收器的号码和串行口波特率。用接口单元前面的开关，设 置接收器的号码为1。串行口波特率被设置为9600波特，这 是用接口单元后面的开关。然后把它连到串行口COM4。 与HMD并行工作，用于使仿真可视化的监视器，在 Fastrack"初始化"时应该断开，以便减少磁干扰
1．有Action Media图形加速器的486-PC Pimentel和Teixeira［1993］介绍了基于486 PC的虚拟现实 机器，它用两个Intel ActionMedia II图形板。 为了减少CPU的计算，并减少在慢速的8-MHz的PC总线上 的通讯，两个图形板是必要的。图形命令以"压缩"形式由CPU 送给ActionMedia板，它为两只眼绘制两个图像。 在并行工作时，每个板可以绘制约3000-5000个多边形/秒， 而且实际的能力会降低约20%。于是，有效的绘制率是4000个 多边形/秒。如果更新率是30个画面/秒，得到的场景复杂性仅 133个多边形/画面/眼。如果更新率仅有10个画面/秒，则虚拟场 景可以有400个多边形。 图形加速器的输出"红-绿-蓝"（RGB）格式，不能直接由 Flight Helmet HMD显示。于是需要两个RGB-NTSC转换器， 每个图形输出一个。NTSC信号之一接到一台监视器，允许与 HMD同时分别观察。Logitech跟踪器连到PC的串行口，传送头 部位置数据。"Beachtron"3-D声音卡插到PC的母板上，输出虚 拟声音到头盔的耳机

4
络所能传播的信息有了越来越高的要求。不再仅仅满足 于文字表达的信息以及传统的平面和三维技术带来的 信息表达方式，更希望以接近于现实的甚至是身临其 境的感觉交流信息。这样，以虚拟现实为特征的网络 3D 技术的出现和发展势在必行的。而 VRML就是网络 3D 的核心技术。
1994 年 5 月，第一届因特网国际会议上，有关专家发表 的在网络上运行三维立体世界的研究引起了广泛的讨 论。短短的几个月，1994 年 10 月，VRML 1.0规范正 式发布。
路由的功能是连接一个节点的接收事件eventIns和另外 一个节点的发送事件eventouts。通过简单的语法结 构，建立两个节点之间事件传送的通道。当有事件 发生时，沿着这条通道传送事件。
借助于事件和路由，可以创建动画效果以及浏览者和场 景的交互，使得所建立的虚拟场景更接近于现实。
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1996 年，VRML 2.0规范正式确定。到 1998 年1 月被ISO 正式批准为国际标准，这就是现在我们常说的 VRML 97。从此 VRML的发展更为迅速，更为成熟。
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2.2 VRML 文件的基本要素
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7
2.2.1 节点（node）和域（field）
VRML文件的扩展名为wrl，文件中最为重要的两个基本 要素是节点和域。
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19
出信号，颜色改变了，可以表示为：Color_changed。这 些是事件的通常用法，随情况的不同，表达也会有 些差别。事件有两种：入事件EventIn，表示接收事 件；出事件EventOut，表示发送事件。输入事件 EventIn和输出事件EventOut表示节点之间的联系方 式，也就是一种接口。许多节点中域的接口类型是 exposed field，通称为可见域，以后在具体讨论事件 和路由时再详细说明。

拇指的指向是Z方向。在默认情况下， X坐标向
右为正；Y坐标向上为正；而Z坐标指向观察者，
如图所示。
• 2.VRML长度单位
• 长度及坐标的计量单位采用VRML单位计量，在三维空
间中，它是统一的，简称为单位。需要注意的是，这
里表示的单位和实际环境中的计量没有任何可比性，
和一些三维建模软件如3DSMAX的计量单位也没有可 比性。在VRML场景中，只有物体间的大小和相对位置 都用VRML单位计量，才能模拟出真实的现实。
• （3）具有强大的网络功能，文件容量小，适宜网络传输， 并可方便地创建立体网页与网站。
• （4）具有多媒体功能，在其程序中可方便地加入声音、图 像、动画等多媒体效果。
• （5）具有人工智能功能，在VRML中具有感知功能，可以 利用各种传感器节点来实现用户与虚拟场景之间的智能交 互。
• （6）在当前各种浏览器中还不能直接运行，必须安装 VRML相关插件才能看到其效果。
它们的颜色都是由红、绿、蓝（RGB）组合而成，它 们分别对应3个浮点数，其域值为0.0-1.0之间，由这三 原色组合成各种颜色。
• 节点和域
• 节点是VRML文档中最基本的组成单元，是
VRML的精髓与核心。VRML借助于节点描述对
象某一方面的特征，如各种形状、材质以及颜 色等等。VRML场景往往由一组具有一定层次
VRML 程序设计
一 、虚拟现实技术概述
Chapter 1
• 1.1 虚拟现实
• 概念 • 特点 • 系统基本构成 • 关键技术 • 应用
• 1.2 VRML
1.1 虚拟现实
• 虚拟现实的概念
• 虚拟现实是利用计算机生成一个逼真的视觉、
听觉、触觉以及嗅觉等的模拟环境(如飞机驾驶 舱、分子结构世界等)，通过多种传感设备使用 户“投入”到该环境中，用户可通过其感官与 这一生成的虚拟实体进行交互沟通，如同与真 实的环境直接进行自然交互的技术。这里所谓 的“模拟环境”一般是指用计算机生成的有立 体感的图形，它可以是某一特定现实环境的表 现，也可以是纯粹构想的世界。虚拟现实技术 实现的是人所感受到的虚拟幻境，所以钱学森 建议把Virtual Reality的技术叫做“灵境技术”， 由它构成的信息处理环境称作“灵境” 。

（VR虚拟现实）VRML虚拟现实开发文档(含源代码)虚拟现实开发文档罗维030913501.功能概述运用vrml语言构造了一个虚拟现实世界。

运动物体包括气球，火车，汽车，交通灯等，静止物体包括山脉，树林，房屋，人物，花草，电话亭，国旗，座椅，广告牌，雨伞等，另外还包含背景和声音。

2.使用说明2.1广告牌截图：程序：#VRMLV2.0utf8Transform{translation0.00.00.0#背景颜色children[Transform{translation0.00.00children[#创建广告牌造型Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.20.30.3}}geometryBox{#广告牌size126.50.2}}]}Transform{translation0.00.0-0.02children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"advertisement.png"}materialMaterial{diffuseColor0.00.00.0}}geometryBox{size115.60.4#广告屏幕}}]}]}DEFlegTransform{#广告柱子translation5-40.1scale0.040.040.04children[Shape{#Shape模型节点appearanceAppearance{ materialMaterial{#空间物体造型外观diffuseColor0.20.30.3#一种材料的漫反射颜色}}geometryCylinder{#柱体节点radius2.0#圆柱体半径height100.0#圆柱体高topTRUE#圆柱体有顶#bottomTRUE#圆柱体有底bottomFALSEsideTRUE#圆柱体有曲面}}]}Transform{#椅子腿translation-1000childrenUSEleg}2.2热气球截图：程序：#VRMLV2.0utf8Group{children[Background{skyColor[0.20.50.6]}#创建月球造型Transform{translation000.0scale111children[Shape{#银白颜色appearanceAppearance{textureImageT exture{url"balloon.png"}materialMaterial{#空间物体造型外观diffuseColor0.50.50.7#一种材料的漫反射颜色ambientIntensity0.4#多少环境光被该表面反射specularColor0.80.80.9#物体镜面反射光线的颜色shininess0.20#造型外观材料的亮度}}geometrySphere{#球体radius4}}]}]}Transform{translation0-40.0scale10.60.6children[Shape{appearanceAppearance{textureImageT exture{url"color.png"}materialMaterial{#空间物体造型外观diffuseColor0.30.20.0#一种材料的漫反射颜色ambientIntensity0.4#多少环境光被该表面反射specularColor0.70.70.6#物体镜面反射光线的颜色shininess0.2#造型外观材料的亮度}}geometryCylinder{#潜艇舰桥（嘹望塔）radius1.0height3.0sideTRUEtopTRUEbottomTRUE}}]}热气球运动程序：#VRMLV2.0utf8DEFfly1Transform{#引入月球造型childrenInline{url"balloon.wrl"}}DEFTime1TimeSensor{#时间传感器cycleInterval32loopTRUE}DEFflyinter1PositionInterpolator{#移动位置节点key[#相对时间的逻辑值0.0,0.083,0.166,0.252,0.332,0.412,0.496,0.581,0.664,0.747,0.83,0.913,1.0]keyValue[#空间坐标的位置值与相对时间的逻辑值00-20,6.60-15,13.20-9,2000,13.209,6.60150020-6.6015-13.209-2000-13.20-9-6.60-1500-20]}ROUTETime1.fraction_changedTOflyinter1.set_fractionROUTEflyinter1.value_changedTOfly1.set_translation2.3国旗截图：程序：#VRMLV2.0utf8Group{children[Transform{ translation-22-322 scale0.10.10.1 children[Transform{children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"flag.gif"}} geometryBox{size270.127}}]}Transform{ translation0150 children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"flagbase.gif"}} geometryCylinder{ radius0.2 bottomTRUE topTRUEheight30 sideTRUE}}}Transform{children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"flagbase.gif"}} geometryCylinder{ radius2.0 bottomTRUE topTRUEheight1.0 sideTRUE}}]}Transform{ translation4280scale222children[Shape{ appearanceAppearance{ textureImageT exture{ url"china.gif"}} geometryBox{size4.02.00.01}}]]}]}Viewpoint{orientation0101.2position-15-225}2.4公共汽车截图：程序：#VRMLV2.0utf8DEFBusTransform{children[DEFbodyShape{appearanceAppearance{materialDEFLtGray_ColorMaterial{ambientIntensity0.25diffuseColor0.702130.702130.70213}textureImageT exture{url"bus_side.jpg"}}geometryIndexedFaceSet{coordCoordinate{point[1.79090-7.67,1.790907.6904,1.79091.9827.6904,1.79093.9647.1949,1.79093.964-7.1745,1.79093.4685-7.67,-1.80150-7.67,-1.801507.6904,-1.80151.9827.6904,-1.80153.9647.1949,-1.80153.964-7.1745,-1.80153.4685-7.67]}coordIndex[0,5,4,2,-1,0,2,1, -1,4,3,2,-1,11,6,7,8,-1,9,10,11,8,-1] texCoordT extureCoordinate{ point[0.00770660.017324, 0.997410.017324,0.997410.49809,0.965490.97886,0.0396330.97886,0.00770660.85867,0.00770660.017324,0.997410.017324,0.997410.49809,0.965490.97886,0.0396330.97886,0.00770660.85867]}}}DEFfront01Shape{ appearanceAppearance{ materialUSELtGray_Color textureImageT exture{ url"bus_front.jpg"}} geometryIndexedFaceSet{ coordCoordinate{point[1.790907.6904,1.79091.9827.6904,1.79093.9647.1949,-1.801507.6904,-1.80151.9827.6904,-1.80153.9647.1949]}coordIndex[3,0,1,4,-1,4,1,2, 5,-1]texCoordT extureCoordinate{ point[0.936140.018577, 0.936140.48085,0.936140.97202,0.0724810.018577,0.0724810.48085,0.0724810.97202]}}}DEFtop01Shape{ appearanceAppearance{materialUSELtGray_Color } geometryIndexedFaceSet{ coordCoordinate{point[1.79093.9647.1949, 1.79093.964-7.1745,-1.80153.9647.1949,-1.80153.964-7.1745]}coordIndex[2,0,1,3,-1]}}DEFback01Shape{ appearanceAppearance{ materialUSELtGray_Color } geometryIndexedFaceSet{ coordCoordinate{point[1.79090-7.67,1.79093.964-7.1745,1.79093.4685-7.67,-1.80150-7.67,-1.80153.964-7.1745,-1.80153.4685-7.67]}coordIndex[4,1,2,5,-1,5,2,0, 3,-1]}}]translation0.005320-0.01021}2.5汽车截图：程序：#VRMLV2.0utf8Background{#空间背景中，空中无颜色，即黑色。

VRML什么是 VRML？VRML（Virtual Reality Modeling Language）是一种用于描述3D图形和多媒体的编程语言。

它是一种基于文本的标记语言，用于创建虚拟现实（VR）环境，使用户能够在计算机中沉浸式地体验3D场景。

VRML最初由Silicon Graphics公司于1994年推出，被定义为ISO标准（ISO/IEC 14772）。

它的目标是向Web浏览器添加3D图形功能，以便人们可以通过互联网访问和交互式地浏览虚拟3D环境。

VRML的特点和功能•描述三维图形和交互性：VRML可以用于描述物体的形状、纹理、材质和位置等，以及用户与物体之间的交互行为，例如单击、拖动、旋转等。

•可移植性：VRML文件可以在多个平台和设备上运行，并且与不同的Web浏览器兼容。

这使得用户可以轻松地在不同的操作系统和设备上获取相同的虚拟现实体验。

•开放性和扩展性：VRML是一个开放标准，可以通过扩展来支持新的功能和技术。

用户可以自定义节点、传感器和动画等，以创建更复杂的3D场景和交互效果。

•轻量级和高效性：与其他3D图形格式相比，VRML 文件相对较小，加载速度快。

这对于在互联网上传输和浏览大规模3D场景非常重要。

VRML文件结构VRML文件由一系列的节点组成，每个节点都有一个节点类型和一组字段。

节点类型定义了节点的功能和属性，而字段用于存储节点的值。

以下是一个简单的VRML文件示例：#VRML V2.0 utf8#声明一个场景节点DEF SCENE Scene {#声明一个转换节点Transform {#定义平移变换属性translation 0 0 -2#定义旋转变换属性rotation 0 1 0 0#定义缩放变换属性scale 1 1 1#声明一个形状节点Shape {#定义外观属性appearance Appearance {#定义材质属性material Material {diffuseColor 1 0 0}}#定义几何体属性geometry Box {size 1 1 1}}}}在上面的示例中，SCENE是场景节点，Transform是转换节点，Shape是形状节点，Appearance是外观节点，Material是材质节点，Box是几何体节点。

第三部分虚拟现实技术--VRML篇3 VRML基本语法及应用3.1 VRML造型VRML造型主要通过几何节点和几何属性节点来实现。

由于这些节点属于辅助节点，不能直接放进场景图，因此要实现VRML造型还需要一个Shape节点。

几何节点是通过Shape 节点的geometry域来包含的，几何属性节点是通过Shape节点的appearance域来包含的。

用于造型的节点：共22个形状（Shape）节点1个几何节点10个：Box（长方体）、Cone（圆锥）、Cylinder（圆柱）、ElevationGrid（标高格阵）、Extrusion（挤出面）、IndexedFaceSet（索引面集）、IndexedLineSet（索引线集）、PointSet（点集）、Sphere（球面）、Text（文本）几何属性节点10个：Appearance（外观、Color（颜色）、Coordinate（坐标）、ImageTexture （图像纹理）、Material（材质）、MovieTexture（影像纹理）、Normal（法线）、PixelTexture （像素纹理）、TextureCoordinate（纹理坐标）、TextureTransform（纹理变换）字型（Fontstyle）节点：1个3.1.1 基本造型由Shape节点、Appearance节点、Material节点和基本几何节点共同实现。

3.1.1.1 Shape节点3.1.1.2. 基本的几何造型节点基本的VRML造型节点有Box，Cylinder，Cone，Sphere节点。

例3-1-1：#创建一个长宽高分别为4.0,1.0,4.0个vrml单位的长方体#VRML V2.0 utf8Shape{appearance Appearance {material Material { }}geometry Box{size 4.0 1.0 4.0}}例2：#创建一个底面半径为4.0高为1.0只有底面的圆柱体#VRML V2.0 utf8Shape{appearance Appearance {material Material { }}geometry Cylinder {radius 4.0height 1.0top FALSEside FALSE}}例：#创建一个底面半径为2.0单位高为1.0单位的圆锥#VRML V2.0 utf8Shape{appearance Appearance {material Material { }}geometry Cone {bottomRadius 2.0height 1.0}}3.1.1.3 节点的编组例：航空塔模型以sphere、box、cylinder、cone为节点创建一个航空塔的三维模型，其中用DEF定义了一个名字为bwhite的appearance的节点。

虚拟现实（VRML语言）摘要：虚拟现实技术是利用计算机的图形环境和电子技术外设产生逼真的视、听、触、力等伪物质三维感觉环境。

VRML 是面向实时漫游的虚拟现实造型语言。

本文简要介绍了虚拟现实技术的概念、技术特征、应用及VRML的概念、发展与构造，并讨论了VRML在虚拟现实技术应用中重要地位。

关键词：计算机；虚拟现实；VRML1 虚拟现实技术1．1虚拟现实技术的概念虚拟现实(Viamal Reality)技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，是一种新的人一机界面形式。

它追求的是将传统的计算机从一种需要人用键盘、鼠标对其进行操作的设备变成了人处于计算机创造的人工环境中。

用户借助物定装备(如数据手套、头盔等)以自然方式与虚拟环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感受以及在现实世界中难以经历的体验。

1．2虚拟现实技术的发展过程虚拟现实技术的起源可以追溯到1970年，任Ivan Suther Land领导下研制成功了第一个头盔显示器。

人们戴上头盔显示器，可以看到一个边长5厘米的立方体线框图飘浮在自己眼前。

当实验者转动头部时，可以看见这个发光的立方体的不同侧面，可以像真实世界中那样来确定这个物体的形状和位置。

1972年Nolan·Bushnell发明了电子游戏rorh；1985年，Apple公司的Macintosh开始研制Sinmet，1989年Sinmet完成。

NASA的Ames研究中心利用Radioshaek公司的袖珍式液晶显示电视的屏幕研制成为头戴式虚拟现实眼镜，并研制成第一台商用虚拟现实硬／软件，美国空军的Supemoelwit 飞行模拟器。

虚拟现实这个名词已成为平常生活话题。

1．3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术具有以下三个基本特征：(1)沉浸性。

虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像，使用者戴上头盔显示器和数据手套交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。

VRML虚拟现实场景设计及动态仿真的实现VRML virtual reality scene design And dynamic simulation to achieve学院：信息科学与工程学院专业班级：计算机1001学号：100405116学生姓名：魏国亮指导教师：刘阳（副教授）2014年6月摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）是由美国VPL公司的Jaron Laniner在1989年创造的一个新词。

它通常是指采用头盔显示器，数据手套等一系列新型交互设备构造出的用以体验或感知虚拟境界的一种计算机软件，硬件环境，用户使用这些高级设备以自然的技能（如头的转动，身体的运动以及人类的自然语言等）向计算机发送各种指令，并得到环境对用户，视觉，听觉，触觉等多种感官信息的实时反馈。

世界上首个具有虚拟现实思想的装置是由Morton Heilig在1962年研制成功的，它是一种被称之为Sensorma的具有多种感官刺激的全景式立体电影设备。

该设备主要由三维视频（由一对并排的35mm摄像机同时拍摄）组成，并具有立体声功能，能产生不同的气味，能产生自然风的吹拂，座椅还可以随剧情的变化震动。

这所有的一切都使电影观看者这是体验到骑着摩托车漫游纽约市区，看见高楼，听见鸟语，闻到花香，和风吹拂面庞以及不时颠簸所带来的神奇感受。

自20世纪90年代以来，虚拟现实技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。

它借助计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境，而且支持用户使用自然的技能亲身感受它。

目前己经广泛应用于军事、科学计算可视化、教育与培训、设计与规划、虚拟测试、虚拟游览、购物、交互式娱乐、工程技术、科技探索等多方面领域。

本文介绍了使用虚拟建模语言VRML来构建的3D虚拟场景的技术和它在虚拟风力发电厂环境中的动态仿真的实现。

用虚拟现实语言构建风力发电厂可以在风力电厂竣工前就可以提前展示电厂全貌，给投资方以及即将工作的人们一个直观的展示。

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(Virtual World)，或称灵境。用户通过浏览器 可以获得从某个特定方位体验的视听效果，灵境中的这种 位置和朝向称为取景器(Viewer)。VRML提供了6+1个自 由度，用户可以沿着三个方向移动，也可以沿着三个方向 旋转，同时还可以建立与其他3D空间的超链接，因此 VRML是超空间的。 • VRML的访问方式是基于客户/服务器模式的。其中服务器 提供VRML文件及支持资源(图像、视频、声音等)，客户 端通过网络下载要访问的文件，并通过本地平台上的 VRML浏览器交互式地访问该文件描述的虚拟世界。
虚拟现实建模语言VRML
1.1 VRML的诞生及发展 • 1994年10月公布了VRML1.0的规范草案。 • 1996年8月公布了VRML2.0标准。 • 1997年12月VRML 97作为国际标准正式发布， 1998年1月正式获得国际标准
化组织ISO的批准。 • 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。 • 2000年6月世界Web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月
虚拟现实建模语言VRML
1.4 VRML的应用 • VRML在电子商务、教育、工程技术、建筑、娱乐、艺术等领域中广泛应用，
VRML创造一种融多媒体、三维图形、网络通信、虚拟现实为一体的新型媒体， 兼具先进性和普及性，已成为构建网络虚拟现实系统的标准语言，是开发新一 代网页和虚拟现实系统的得力工具。 1．科技探索 2．商业宣传 3．文物保护 4．娱乐业 5. 教育
多媒体技术与应用
又发布了VRML2000国际标准。 • 2002年7月23日，Web3D联盟发布了可扩展3D（X3D）标准草案。这项技术

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。

每一个节点一般都有两种事件， 即一个“入 事件”和一个 “出事件”。
在多数情况下，事件只是一个要改变域值的 请求:
1. “入事件”请求节点改变自己某个域的值 2. “出事件” 则是请求别的节点改变它的某个域值。
什么是原型？
原型是用户建立的一种新的节点类型,而不是一 种“节点”。
进行了原型定义就相当于扩充了VRML的标准节 点类型集。
2.2 VRML立体空间计量单位
虚拟现实建模语言(VRML)要创建立体背景空间和立 体造型空间就需要
定位 需要立体空间坐标系 相应的长度 角度单位 颜色
2.2.1 VRML立体空间坐标系
VRML立体空间物体造型定位依靠VRML立体空间坐 标系来实现。这些坐标轴为每个空间物体的造型定 义了一个坐标系。它包括：X轴、Y轴、Z轴
VRML给网络带来了什么？
VRML支持功能大大改变了原来万维网上单调、交互性较
差的弱点，创建一个全新的可进入、可参与的三维虚拟现 实世界。
VRML的重要性？
是虚拟现实三维立体网络程序设计语言，是宽带网络、多 媒体与人工智能相融合的高科技产品，是把握未来网络、 多媒体及人工智能的关键技术。
VRML 虚拟现实建模语言用来在网络上创建逼真的 三维虚拟场景。
1.2 VRML的特点
虚拟现实三维立体网络程序设计语言具有4大特点。 (1) VRML具有强大的网络功能，可以通过运行VRML程序 直接接入Intemet。可以创建立体网页与网站。 (2) 具有多媒体功能，能够实现多媒体制作，合成声音、 图像以达到影视效果。 (3) 创建三维立体造型和场景，实现更好的立体交互界面 (4) 具有人工智能，主要体现在VRML具有感知功能。可 以利用感知传感器节点来感受用户及造型之间的动态交互 感觉。