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Web3D分析与应用

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摘 要

如今，互联网上的图形仍以2D图像为主流，但是，3D图形必将在互联网上

占有重要地位。互联网上的交互式3D图形技术Web3D正在取得新的进展，正在

脱离本地主机的3D图形，形成自己独立的框架。通过应用Web3D技术, 用户可

在网上浏览以三维形式表现出来的物体, 并对其进行交互性操作, 以体验身临

其境的奇妙感受。最具魅力的Web3D图形在互联网上有广泛的应用，如电子商务、

联机娱乐休闲与游戏、科技与工程的可视化、教育、医学、地理信息、虚拟社区。 本文首先简单地介绍了Web3D技术的发展，与本机的3D图形技术进行了比较，以及介

绍了Web3D核心技术、特征及其实现技术。接着就4种有实力且目前已经取得一定市场的

Web3D技术进行介绍和比较。最后介绍了Web3D在相关领域的应用。

关键词：Web3D，虚拟现实，三维建模

1 引言

随着Internet及产品数字化设计技术的日臻成熟，Web页面的二维交互方式

已不能满足供需双方在世界范围内发布信息、获取信息和资源共享的要求，而人

们对那些具有动态交互、三维可视化效果的产品信息的需求越来越迫切。虚拟现

实(Virtual Reality, 简称VR ) 技术可以很好地满足人们这种需求，它是一种

逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面技术。由于虚

拟现实具有实时的三维空间表现能力、提供了人机交互式的操作环境以及给人带

来了身临其境的感受, 它正成为继多媒体之后的又一个研究和应用的热点, 开

辟了人类交流方式的新领域。

以3D图形技术为基础的网络三维技术（即Web3D技术）是实现网页中虚拟现

实的一种最新技术。Web3D技术作为一种最先进的网上物品浏览技术，它可以从

各个方位360°的任意角度观察产品,具有全方位、互动式、二维与三维结合的特

点。基于web3D的虚拟现实技术能够创建逼真的三维物品虚拟模型,在网上可以呈

现出丰富的3D交互视觉效果。

2 Web3D技术简介

2.1 Web3D技术的发展

Web3D技术的出现最早可追溯到VRML。VRML（Virtual Reality Modeling

Language）即虚拟现实建模语言，它开始于20世纪90年代初期。VRML是互联网3D

图形的开放标准。VRML是3D图形和多媒体技术通用交换的文件格式，它基于建模

技术，描述交互式的3D对象和场景，不仅应用在互联网上，也可以用在本地客户

系统中，应用范围极广。由于网上传输的是模型文件，故其传输量大大小于视频

图像。

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VRML1.0草案。

1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过

了规范的VRML2.0第一版。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是

以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。

1997年12月VRML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批准简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。

1998年VRML组织把自己改名为Web3D组织，同时制订了一个新的标准，即

Extensible 3D(X3D)。

到了2000年春天，Web3D组织完成了VRML到X3D的转换。X3D整合正在发展的

XML、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质

量和传输速度。

2.2 Web3D技术与本机的3D图形技术的比较

Web3D技术可以简单地把它看成是Web技术和3D技术相结合的产物，实际上也

就是本机的3D图形技术向互联网的扩展，其本质特征即网络性、三维性和互动性。

它与本机的3D图形技术的主要差别在于：

（1）实时渲染。它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的(本机的3D

图形是预渲染)。

（2）具有无限的交互性。因为是实时渲染，这就为交互性提供了基础。

（3）优化和压缩。由于网络带宽的限制，文件必须经过优化和压缩以保证

用户端快速下载。

2.3 Web3D的核心技术及其特征

目前，走向实用化阶段的Web3D的核心技术有基于VRML、Java、XML、动画脚

本以及流式传输的技术，为网络教学资源和有效的学习环境设计和开发、组织不

同形式的网络教学活动，提供了更为灵活的选择空间。由于采用了不同的技术内

核，不同的实现技术也就有不同的原理、技术特征和应用特点（见表1）。 表1：Web3D的核心技术及特征对比 Web3D的

核心技术 实现原理 技术特征 应用特点

基于VRML技术 服务器端提供的是

VRML文件和支持资

源，浏览器通过插件

将描述性的文本解

析为对应的类属，并

在显示器上呈现出

来。 通过编程、三维建模

工具和VRML可视化

软件实现；在虚拟三

维场景展示时，文件

数据量很大。 高版本浏览器预装插

件；文件传输慢，下载

时间长；呈现的图像质

量不高；与其他多技术

集成能力及兼容性弱。

适合于三维对象和场

景的展示。

基于XML技术 将用户自定义的三

维数据集成到XML文

档中，通过浏览器对

其进行解析后实时

展现给用户。 通过三维建模工具

和可视化软件实现；

在三维对象和三维

场景展示时，文件数

据量小。 需要安装插件；文件传

输快，可被快速下载；

呈现的图象质量较好；

与其他多技术集成能

力强；兼容性好。适合

于三维对象和场景的

展示。

基于Java技术 通过浏览器执行程

序，直接将三维模型

渲染后实时展现三

维实体。 通过编程和三维建

模工具来实现；在三

维对象和三维场景

展示时，文件数据量

小。 不需要安装插件；文件

传输快，可被快速下

载；呈现的图象质量非

常高；兼容性好。适合

于三维对象和场景的

展示。 基于动画脚本

语言 在网络动画中加入

脚本描述，脚本通过

控制各幅图像来实

现三维对象。 通过脚本语言编程

来实现；在三维对象

和三维场景展示时，

文件数据量较小 需要插件；文件传输

快，可被快速下载；呈

现的图象质量随压缩

率可调；兼容性好。适

合于三维对象和场景

的展示。

基于流式传输

的技术 直接将交互的虚拟

场景嵌入到视频中

去。 通过实景照片和场

景集成（缝合）软件

来实现；在场景模拟

时，文件数据量较

小。 需要下载插件；用户可

快速浏览文件；三维场

景的质量高；兼容性

好。实现360度全景虚

拟环境。

2.4 Web3D的实现技术

Web3D 的实现技术，主要分三大部分，即建模技术、显示技术、三维场景中

的交互技术。

2.4.1 建模技术

三维复杂模型的实时建模与动态显示是虚拟现实技术的基础。目前，三维复

杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类。一是基于几何模型的实时建模

与动态显示；二是基于图像的实时建模与动态显示。在众多的Web3D开发工具中，

Cult3D是采用基于几何模型的实时建模与动态显示的技术，而APPLE的QTVR则

是采用基于图像的三维建模与动态显示技术。

（1）基于几何模型的实时建模与动态显示技术

在计算机中建立的三维几何模型，一般均用多边形表示。在给定观察点和观

察方向以后，使用计算机的硬件功能，实现消隐、光照及投影这一绘制的全过程，

从而产生几何模型的图像。这种基于几何模型的建模与实时动态显示技术的主要

优点是观察点和观察方向可以随意改变，不受限制，允许人们能够沉浸到仿真建

模的环境中，充分发挥想象力，而不是只能从外部去观察建模结果。因此，它基

本上能够满足虚拟现实技术的3I即“沉浸”、“交互”和“想象”的要求。基于

几何模型的建模软件很多，最常用的就是3DMAX和 Maya。3DMAX是大多数Web3D

软件所支持的，可以把它生成的模型导入使用。

（2）基于图像的建模技术

自20世纪90年代，人们就开始考虑如何更方便地获取环境或物体的三维信

息。人们希望能够用摄像机对景物拍摄完毕后,自动获得所摄环境或物体的二维

增强表象或三维模型,这就是基于现场图像的VR建模。在建立三维场景时，选定

某一观察点设置摄像机。每旋转一定的角度，便摄入一幅图像，并将其存储在计

算机中。在此基础上实现图像的拼接，即将物体空间中同一点在相邻图像中对应

的象素点对准。对拼接好的图像实行切割及压缩存储，形成全景图。基于现场图

像的虚拟现实建模有广泛的应用前景,它尤其适用于那些难于用几何模型的方法

建立真实感模型的自然环境,以及需要真实重现环境原有风貌的应用。相对来说，

基于图像的建模技术显然只能是对现实世界模型数据的一个采集，并不能够给

VR设计者一个充分的、自由想象发挥的空间。

（3）三维扫描成型技术

三维扫描成型技术是用庞大的三维扫描仪来获取实物的三维信息，其优点是

准确性高，但这样的扫描设备十分昂贵，对于VR的普通用户来说这似乎又遥不

可及了。

2.4.2 显示技术

把建立的三维模型描述转换成人们所见到的图像，就是所谓的显示技术。因

为在浏览Web3D文件时，一般都需要给用户安装一个支持Web3D的浏览器插件，

这个对于初级用户来说也是一件麻烦的事情。但JAVA 3D技术在这方面有很大优

势，它不需要安装插件，在客户端用一个 JAVA 解释包来解释就行了。不过，最

近 MICROSOFT公司宣布，基于安全的理由，它不再支持JAVA，其最新的操作系

统Windows XP也没有内建JAVA虚拟机，所以如果在Windows XP使用JAVA 3D

也必须安装JAVA虚拟机。其它Web3D软件是必须在客户端安装浏览器插件的。

2.4.3 交互技术

网络的关键在于交互，Web3D实现的用户和场景之间的交互是相当丰富的，

而在交互的场景中，实现用户间的交流也将成为可能。总之，建立模型是用户首

先要做的事情，也是相对困难的步骤；而显示是由软件通过计算机的运算完成的，

用户不需要过问，只要选择显示质量能满足我们要求的技术就行了；交互功能的

强弱由Web3D软件本身决定，但用户可以通过适当的编程来改善软件的不足。

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基于Web3D技术的3D网页发展现状分析

基于Web3D技术的3D网页发展现状分析

第２５卷第３期　２００８年９月　阜阳师范学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｕｙａｎｇ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖ０１．２５，ＮＯ．３　Ｓｅｐ．２００８　

基于Ｗｅｂ　３Ｄ技术的３Ｄ网页发展现状分析　

张　禹　

（福建财会管理干部学院计算机系，福建福州３５０１０８）　

摘要：分析了目前三维阿页应用与发展状况以及发展过程中所遇到的如标准不一、带宽受限、技术水平欠缺等一　系列问题，并从提高技术本身的应用水平、改善配套环境等方面阐述了三维网页开发发展方向与解决问题的建议．　关键词：Ｗｅｂ３Ｄ；三维；网页｝互联网　中图分类号：ＩＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—４３２９（２００８）０３—００５７—０４　

在这个计算机网络高速发展的时代，通过因特　

网实现信息远程获取，技术远程交流等功能，早已经　

不是什么稀罕事，人们已经习惯了打开浏览器，访问　

自己习惯的站点，获得第一手新闻资料，或是查询自　

己的帐户余额，Ｗｅｂ技术早已经深入人心．当今的　

各个站点的信息，琳琅满目，功能齐全，页面的制作　

方式也有了翻天覆地的改进．但是，任何一项技术的　

应用，都是不断向前发展的Ｗｅｂ技术也不例外．　

１　Ｗｅｂ３Ｄ技术的发展　

这里，我们先来说一下３Ｄ技术，对于许多计算　

机用户来说，３Ｄ技术的应用都比较熟悉了，３Ｄ游　

戏，３Ｄ家居效果设计等等，通过在计算机的二维屏　

幕上，运用虚拟３Ｄ技术，产生远近明暗等效果，模仿　

真实世界中的３Ｄ距离感，给人以身临其境的感觉，　

可以像在现实里一样环视整个场景．那么我们朝夕　

相处的Ｗｅｂ平台上是否可以出现这样的景象呢？实　

现这些，我们可以通过Ｗｅｂ３Ｄ技术，它可以理解为：　

互联网上的３Ｄ图形技术，互联网代表了未来的新技　

术，很明显，３Ｄ图形和动画将在互联网上占有重要　

的地位，最典型的例子就是如今风靡全球的网络３Ｄ　

游戏．　

我们把ｗｅｂ３Ｄ技术在网页上的应用称为三维　

基于Web3D技术的虚拟仿真研究

基于Web3D技术的虚拟仿真研究

基于Web3D技术的虚拟仿真研究

一、引言

随着计算机技术的发展和应用的扩展，虚拟仿真技术逐渐成为研究热点。基于Web3D技术的虚拟仿真，其具备互联网应用的通用性、展示的多样性和互动的灵活性，越来越得到广泛的应用。

二、Web3D技术概述

Web3D技术是指应用于互联网上的三维图形技术，是将三维图形、多媒体信息等整合在一个Web应用程序中的技术。Web3D技术中包含了传统的计算机图形学技术，如几何处理、材质表现、纹理映射等，同时也包含了网络技术、分布式计算和数据库技术等。Web3D技术常见的标准有VRML、X3D和Collada等。

三、Web3D技术在虚拟仿真中的应用

1、虚拟现实

Web3D技术可用于创建虚拟现实环境，如城市街景、自然风景、建筑空间等。在这些环境中，用户可以通过互联网与环境中的元素进行交互，控制视角、进行操作和获取信息等。

2、虚拟制造 在此应用中，Web3D技术可用于创建产品的三维模型和动画模拟。用户可以模拟生产流程、测试产品性能以及进行虚拟组装等操作。这使得虚拟制造逐渐成为了许多制造企业的重要工具。

3、虚拟培训

Web3D技术可以应用于虚拟培训中，包括安全培训、医学培训以及工程培训等。通过三维模型和动画模拟，学员可以直观地了解培训内容，提高学习效率和培训效果。

4、虚拟游戏

Web3D技术也可应用于虚拟游戏领域。游戏中的三维场景、动态物体等可以被映射到Web浏览器中，用户可以通过互联网参与游戏，享受游戏带来的乐趣。

四、Web3D技术优势与展望

1、广泛性

由于Web3D技术是基于互联网的，因此其具有广泛性和普适性。用户只需要通过Web浏览器，即可以参与到虚拟仿真环境中来。这为虚拟仿真的应用拓展提供了无限可能。

2、多样性 Web3D技术在视觉效果上提供了更多的展示选择。用户可以通过3D建模软件，创建精美的模型和场景，同时还可以通过图像处理技术加强模型的真实感和艺术效果。

web3D技术行业应用与前景预测(定稿)

web3D技术行业应用与前景预测(定稿)

Web3D技术的行业应用与2012年前景预测

在不知不觉中我们迎来了2012年，回首过往的2011年，英伟达等巨头们在计算机硬件上的突破支持，MongoDB云服务的对外开放，加上web3D技术在虚拟现实多领域深掘应用，web3D技术获得了长足的发展。那么，日新月异的科技创新节奏下，web3D技术在2012年又将如何发展呢？

一、 什么是web3D技术?

如果你记得2010年上海世博会，那么同样你也不会忘记上海世博会推出的网上世博会。网上世博会调和了人们各种各样的口味，进入页面后你便可根据自己的兴趣对展馆外观、展览内容进行选择观看和了解。可以这么说，网上世博会是对上海世博会的虚拟现实，它免去了你去排队买票的辛苦，得以抢先了解了世博会的宏大和前卫。

目前的虚拟现实技术主要是指凭借Unity3D , Wirefusion ,Cult 3D, Virtools, C3d,Turntool等一类引擎下Web3D技术，此类软件需要同3D Max等三维建模软件配合使用，是基于几何体网格建模的虚拟现实技术。纳金网平台展示的便是基于这些引擎下的web3D技术产品，由于它友好的交互性和逼真的虚拟性等特点而备受人们和商家喜爱。

我们可以将web3D技术理解为基于网络的3D图形渲染技术，是虚拟现实技术在网络中的应用。需要废话的是，web3D技术的应用不是始于网上世博会，它的应用领域广阔，房地产、工业设备、机械、家具、汽车等行业早已是风生水起。

如今3D电视、3D电影的发展侧面验证一条经过多次论证的预言：Web 3D技术真正代表了三维网页的发展方向。据聚集在纳金网平台的商家们介绍，如今的Web3D的工业产品制作俨然成为互联网行业的一个新的增长点，甚至可以说，瞄准商机，抢先进入Web3D领域，就占据互联网行业经济增长的制高点。

二、 web3D技术的行业应用

纳金网是当前国内最大的web3D内容服务平台，它采用的Web3D技术多是基于几何体网格建模的虚拟现实技术。这类web3D技术越来越为市场重视，其应用也最为广泛，因为基于几何体三维建模的Web3D技术对在实现展示和在线漫游方面具有更强的交互性和临场感。Web3D技术逐渐取代了一些传统的二维制图软件和多媒体技术，得到传统制造业的青睐，已然成为了互联网（电子商务）的新贵。关于web3D技术的用于优势，我们从纳金网选取了几个案例为大家展示：

基于Web3D技术的虚拟现实场景研究

基于Web3D技术的虚拟现实场景研究

基于Web3D技术的虚拟现实场景研究

一、Web3D技术的介绍

Web3D技术是指通过互联网传输3D图形，让用户感受到真实的虚拟现实场景的技术。Web3D技术的基础是计算机图形学和计算机网络。

从Web1.0到Web2.0再到现在的Web3.0，Web3D技术依托于此，使得虚拟现实场景得以实现。Web3D技术从功能上来说，主要是通过各种3D图形软件，包括3dsmax、Maya、Blender等，来创建3D模型，然后将这些3D模型保存成Web3D格式（包括X3D、VRML、Collada等），通过Web浏览器向用户呈现3D图形。使用Web3D技术，用户只需要具备一台能接入互联网的计算机，便可以享受完美的虚拟现实场景。

二、基于Web3D技术的虚拟现实场景的研究现状

随着VR技术的发展，人们开始使用VR技术来访问基于Web3D技术的虚拟现实场景。目前基于Web3D技术的虚拟现实场景主要是应用在教育、旅游、游戏等领域。比如VR虚拟教室，可以让学生身临其境地参与到历史文化中，增强知识深度，提高知识记忆度；比如VR虚拟旅游，可以让游客想象身临其境，在有限的时间内更好地了解和欣赏了一个地方的景点和文化；比如VR虚拟游戏，可以完美地再现游戏场景，使玩家沉浸在游戏中，达到更好的娱乐效果。

三、基于Web3D技术的虚拟现实场景研究的应用

1.教育领域

在教育领域，基于Web3D技术的虚拟现实场景可以让学生获得身临其境的教学效果。通过VR虚拟教室，学生可以亲身参与到历史事件和世界各地独特的文化中，增强了学生对现有知识的深度认识，同时提高学生的知识记忆度。

2.旅游领域

在旅游领域，基于Web3D技术的虚拟现实场景可以让游客在虚拟场景中提前了解细节情况，使游客在实地旅游过程中更加深入地欣赏和了解一个地方的景点和文化，同时也为观光旅游提供了全新的交流和展示方式。

3.游戏领域

在游戏领域，基于Web3D技术的虚拟现实场景可以带给玩家更加真实的游戏体验，完美的再现游戏场景，让玩家沉浸在游戏中，达到度身定制、更好的娱乐效果等。