基于VRML的交互技术及应用

来源：投影时代 更新日期：2008-12-03 作者：佚名

10年双旗科技产品展示会现场报道

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全球领先的大屏显示解决方案

从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。

各国虚拟现实技术的研究及应用情况

美国

美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局(NASA)的Ames实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行VR研究最早的大学，他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。Loma lAnda大学医学中心的David

Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年M1T成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilT lab)，将VR研究引 入了教育、设计、娱乐和制造领域。．

英国

在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心：Windustries(工业集团公司)，是国际VR界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地；BritishAerospace正在利用VR技术设计高级战斗机座舱；Dimension

虚拟校园桌面漫游系统的研究与实现

裴承慧;乌日娜;胡志勇;张玉凤

【摘 要】针对较大型桌面虚拟漫游系统在目前计算机水平和网络环境下较难实现虚拟环境的真实感、沉浸感、网络传输流畅性及运行平稳等问题;研究了三维建模、贴图处理等基本数据采集方法、利用LOD细化层次技术提高场景的绘制速度、Java和VRML交互技术增强用户与虚拟场景的交互性,并进行了相关优化处理以减少文件量.结果表明,开发的内蒙古工业大学部分校园桌面虚拟漫游系统,可实现视点切换和随机无阻碍漫游,具有较强的沉浸感和真实感.%Presently,the level of

computer techniques and network environment can hardly offer a sense of

realism and immersion for the viewers in virtual environment and can

hardly solve the problems of smooth transmission and stable running of

the network. Some research work has been done, which includes the basic

data collection for three - dimensional modeling and texture processing,

the upgrading of LOD (level of detail) technology for improving the

rendering speed, the use of Java and VRML interactive technology to

enhance the user's interaction with the virtual scene and the optimization

应用　

基于ＶＲＭＬ＆Ａｒ　ｃＧ　Ｉ　Ｓ的虚拟城市的实现　郑伟涛　（东华理工大学测绘工程学院，江西南昌　３３００１３）　［摘要］　目前虚拟城市的建设在城市平面图的快速获取方面存在一定的难度。本文研究了ＶＲＭＬ虚拟现实建模语　言，利用ＡｒｃＧ１Ｓ快速制作的平面图，通过ＶＲＭＬ和ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ创建了虚拟图书馆，为未来建立虚拟城市提供了一些指导建议。　［关键词］　ＶＲＭＬ；ＡｒｃＧＩＳ；虚拟城市；虚拟现实　１．引言　虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）技术，是２Ｏ世纪末才兴起的　一门崭新的综合性信息技术。它融合了图像处理、计算机图　形学、人工智能、多媒体技术、传感器、网络以及并行处理技　术等多个信息技术分支的最新发展成果［１］。ＶＲＭＬ作为一种　虚拟现实建模语言，是实现虚拟城市的主要手段之一。用它　创建的具有照片纹理的３维城市模型可以使人们身临其境　般感受数字城市［２］。　在构建虚拟城市的过程中，许多学者作了相关的研究，　有的学者研究了如何使用ＶＲＭＬ语言简化３Ｄ模型，如万　剑华使用ＶＲＭＬ中的ＢｉｌｌＢｏａｒｄ节点实现了树的建模，并且　提出了一种利用多角度平面进行纹理贴图的方法模拟树，　从而来简化模型　。还有学者研究了使用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ语言和　ＶＲＭＬ来实现逼真的交互功能，如施贵刚采用了ＶＲＭＬ与　ＶｒｍｌＳｃｒｉｐｔ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ结合的技术，实现了融入虚拟环境的　工具菜单，丰富了与虚拟校园交互的手段，方便用户操作ｆ４Ｊ。　考虑到建立虚拟城市特殊性，它需要比较新的、能快速获得　的城市平面地图。本文探讨了从遥感影像中获取原始图像，　然后通过ＡｒｃＧＩＳ处理得到需要的城市平面图，再使用　ＶＲＭＬ和ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ建立虚拟城市。　２．虚拟现实　２．１虚拟现实的特点Ⅲ　美国科学家Ｂｕｒｄｅａ　Ｇ和Ｐｈｉｌｉｐｐｅ　Ｃｏｉｆｆｅｔ曾在１９９３年世　界电子年会上发表“Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　”一文中，提出了一个“ＶＲ技术三角形”，它简明地表示了虚　拟现实具有的３个最突出的特征：交互性（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｉｔｙ）、沉浸　感（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）、和构想　￣（Ｉｍａｇｉｎａｔｉｏｎ）。　２．２　ＶＲＭＬ语言　ＶＲＭＬ即虚拟现实建模语言，是一种用于建立真实世界　的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，也具有　平台无关性，是目前Ｉｎｔｅｍｅｔ上基于ｗｗｗ的三维互动网站　制作的主流语言，本质上是一种面向ｗｅｂ，面向对象的三维　造型语言，而且它是一种解释性语言。　ＶＲＭＬ文件的语法主要包括ＶＲＭＬ文件头、节点、原　作者简介：郑伟涛，男，江西抚州人，硕士研究生。研究方向：三维ＧＩＳ。　型、造型、脚本和路由等。不是每一个ＶＲＭＬ文件都必须包　括这几部分，只有ＶＲＭＬ文件头是必须的。ＶＲＭＬ文件空间　的场景和造型都是由节点构成的，再通过路由实现动态的交　互和感知或者使用脚本文件与外部接口进行动态交互。在　ＶＲＭＬ文件中“节点”是核心、灵魂。　３．实验　本文以东华理工大学南昌校区的图书馆为例，在　ＶｒｍｌＰａｄ编辑器中通过ＶＲＭＬ和ＡｒｃＧＩＳ建立虚拟图书馆。　３．１数据资料的准备　数据资料包括校园平面图、纹理数码照片、室内结构和　周围环境。室内结构和周围环境通过拍摄照片和调查记录得　到。　３．１．１校园平面图的制作［５］　校园平面图可以利用已有的二维数字地图资料，并对途　中过失或遗漏的地物采用全站仪进行补测［３］。但是在建立数　字城市的过程中，区域范围很大，对地物的补测是费时费力　的。本文的平面图采用遥感图像数据作为原始数据资料，通　过ＡｒｃＧＩＳ可以快速制作校园平面图。　首先通过软件截取区域的遥感影像，然后通过ＡｒｃＭａｐ　的Ｇｅｏｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎ配准影像。对配准后的影像区域（如图１）进　行矢量化，得到所要研究区域的平面图嘲（如图２）。　

基于VRML的大规模虚拟场景的实时调度及载入方法

摘要：针对VRML三维虚拟场景数据量大，复杂度高的特性以及大规模场景实时网络传输、载入时面临速度慢的问题，通过对3D MAX等支持软件的灵活运用和VRML工作原理的分析，提出了基于VRML的大规模虚拟场景的实时调度及载入方法，实现了虚拟校园三维场景的精简建模和设计，提高了三维虚拟场景的生成、传输速度，便于大量三维场景数据的载入。

关键词：虚拟校园；VRML；虚拟场景；实时载入；场景调度与精简

随着计算机技术的迅猛发展和因特网的高度普及，虚拟现实建模语言（VRML: Virtual Reality Modeling Language）作为Internet上3D文件的交换和描述标准，使在Internet实现虚拟现成为可能。利用其在Internet上建立交互式三维多媒体虚拟境界，并提供给使用者视觉、听觉等感官的临境模拟，让使用者如同身临其境一样体验三维空间内的感受。

虚拟现实场景的网络漫游采用的是即时渲染方式：在用户打开场景过程中，计算机系统要将场景三维数据描述文件及贴图等文件进行网络传输，从网络服务器传送到用户的终端机上，并进行实时渲染。在用户漫游浏览过程中，计算机要保证每秒刷新新渲染场景25次以上才有连续的画面感，否则会出现卡壳的现象，影响用户的使用。虚拟现实场景的网络漫游速度受到几个方面的影响：①计算机硬件的运算速度，包括处理器、内存、显卡、网线等速度的高低都会对场景的载入渲染速度受到影响；②计算机软件方面也会影响到场景的载入，包括操作系统、服务系统、浏览器插件等；③虚拟现实场景本身也会影响场景的传输和渲染速度，三维场景的数据结构不合理，数据量过大，会直接影响传输和浏览的流畅性，还有可能出现文件丢失和死机现象。

基于以上问题，本文通过对VRML工作原理和优化技术理解分析，就如何制作简洁而规范的虚拟现实三维场景以及如何提高三维场景的实时下载速度做具体的分析。