基于web的虚拟现实图学教育软件的开发技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.comJf卜2000笠工程图学学报2000第2期J0URNAL0FENGINEERGGRAPⅢCSNo．2基于Web的虚拟现实图学教育软件的开发技术一jL广东工业大学冯开平左宗义I摘要开发的多媒体远程教育软件“工程制图”的实例，详细介绍了利用VRML20实现虚拟真实场景模拟、实时交互行为和构建基于www的交互界面虚拟现实软件的关键技术。关键词垒丝模语言，万维网，超文本标志语言，墅直60引言工钮制固，囝教肴敬丫辛目前，随着计算机多媒体技术的快速发展，我国图学教育现代化正在普及与深入。三维模型与三维动画已成为多媒体CAI软件的重要组成部分。但

2、是，这些模型与动画只是软件设计者事先设计好的一幅幅二维画片。用户只是被动地接受知识，不能进行实时交互以发挥其主观能动性。另外，这些图形与动画文件很大，网上传递速度较慢，大大降低了远程教育的效果。VRML1．0于1994年lO月推出，它使设计者可以创建能在Imernet上存取的、美丽的三维世界和功能强大的浏览器。但是，它存在成像速度慢，不能进行并行处理，限制灯光范围等缺点：特别是它不允许移动物体，使得所创建的世界是静止不动的。直到1996年8月4曰，ISO委员会正式公布了VRML20版本的的规范，才解决了VRML1．0版本中遇到的所有问题。VRML2．0版本还新增了几个重要功能；如

3、三维的建模具有组合性、缩放性和扩展性；在原来静止的世界中注入声音、动画并与用户进行实时交换行为等。为开发具有真实三维世界的远程图形教育软件提供了条件。下面通过实例介绍利用VRML2．0开发基于Web虚拟现实远程图学教育软件的关键技术。1利用VRML2．0建造虚拟场景11网上模型仓库的建造技术网上多媒体工程制图教学软件包括一个用于教学的模型库。由于这个模型库包括一系列零部件的三维模型和与之相关的各个零部件的文字资料、声音解说和部件的安装与拆卸方本文于1999年I1月收到。第一作者：冯开平．1963啤生．副教授．主要研究钡域为工程图半、计算机多蝉#技术等。维普资讯http://www

4、.cqvip.com112‘工程图学学报2000年法等，因而开发这样一个软件需要大量的造型和相关功能的支持。VRML20有着丰富的造型功能，共有l0个G。o0怔y节点利用Geometry节点和描述物体表面性质的Appeance节点可创建各种形态的三维实体：利用Light节点和Viewpoim节点可以建立光照和视点：利用Sound节点和AudioClip节点可以为三维世界注入声音。图l为利用VRML20建造圆柱与圆锥相贯的模型。当用户游览到其位置并用鼠标点指时，浏览器在底端用文字显示其相贯线的特点。而当单击这个模型时，它能给出相贯线的形成过程的动画和声音解说。下面为VRML2．0的

5、程序代码：、限Ⅶ．V20I．tfjjDEFCamera01Viewpoint{po*ition一1401431337orientation0450802-0．9丘eldOf'vS．ew095des∞on“CameraO1”}Anchor{url“p-star．avi”description”两回转体表面相交．一般情况下相贯线为一封闭的空间曲线，特殊情况下为平面曲线或直线”children【DEFCylmdei01Transform{图1一个用VR／vlL建造的模型transla缸on05O0rotation-100-1571chil~raShape{apoeamaceDEFAPP

6、Appearance{materialMaterial{difu~Color01102})gcorach~'cv1{radius30hei100}IjDEFConeO1Transform{llanslafion0600childrenShape{amceUSEAPPgeomct~,Cone{boRoraRadius50l120)}j】}l2实时交互辅助看图场景的建造技术求交问题一直是图学教学中的难点，目前的很多CAJ软件都采用动画演示方式，如利用FLC，MOV或AVI格式文件实现，但其过程不受用户控制。这种方式的缺陷是迫使用户的思维跟随软件设计者，没有发挥其潜在的智力。VRML2

7、0提供了解决上述问题的能力。利用VRML20的Orientafionlnterpolator节点可以实现实时旋转功能，Posifionlnt~rpolator节点可以实现实时移动功能以及Coordinationlnt~rpolator节点可以实现实时变形功能。通过编程，用户可依照自己的意愿使物体任意移动、旋转或变形。图2为利用VRML2．0实现辅助平面法求相贯线的实时辅助看图虚拟场景。在此程序中，用户通过鼠标的拖动可以实时地维普资讯http://www.cqvip.com第2期冯