基于网页的虚拟现实及其关键技术

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1、第二章基于网页的虚拟现实(WebVR)及其关键技术主讲教师：贾金原助教：杨寒冰联系方式：13816142387,QQ:605360422email:tongjissevr@gmail.com同济大学软件学院图形图像研究中心2.1基于网页的虚拟现实（WebVR）简介2.2现有WebVR技术现状2.3WebVR的关键技术2.4VRML/X3D技术简介2.5WebVR的轻量化建模技术2.6WebVR的光影效果增强2.7WebVR的轻量化脚本编程技术2.8WebVR场景的渐进式下载机制2.9WebVR的前景展望与机遇提纲2.1WebVR系统开发－

2、VRML篇VRML是第二代Web语言的基础以网页为中心的模式转换到一个令人激动的三维世界1997年，VRML被ISO和国际电子工业协会IEC定为国际标准，简称VRML97特点文本格式编码，文件小，压缩比高Vrmlscript脚本语言简单、易用最直观的面向对象编程思想开源、良性可持续发展、资源丰富开发效率高、周期短、开发成本低2.1WebVR系统开发－X3D篇X3D(Extensible3DSpecification)基于XML的VRML有机扩展，2003年，ISO又制定了X3D作为新的Web3D国际标准特点基于XML的编码格式更易于网页集

3、成，更易于与下一代WebServices技术有机融合基于组件的结构使之具有更好的兼容性与可扩展性轻量化的内核硬件上，适用于图形工作站、PC机、PDA、数字机顶盒、手机等软件上，美国著名的海军研究院（NavyPostgraduateSchool,NPS）拟将X3D技术应用与NPSNET-V中2.2WebVR的若干关键技术轻量化的虚拟场景建模技术轻量化的WebVR互动程序设计技术轻量化的WebVR引擎大规模WebVR虚拟场景的快速下载机制高效的WebVR的体系支撑架构面向WebVR的软件工程方法2.3目前主流WebVR浏览器(引擎)的比较：V

4、RMLVRPPV3DUnity3DQuest3DVirtools效果★★★★★★☆★★★★★★★★★★☆★★★★★性能★★★☆★★★★★★★★★★☆★★★★★★★★可交互性★★★★★★★★★★★★★★★★☆★★★★★★★★☆场景压缩比★★★★★★★★★★★★★★★★★★☆★★☆引擎轻量性★★★★★★★★★★★★★★☆★★★★★★★☆可编程性★★★★★★★☆★★★★★★★★☆★★★★☆★★★★2.4WebVR引擎的初步分析对于小规模WebVR场景，要求较强的网页级互动性，即时响应的浏览速度，建议采用免插件安装的P(aperVision)3D

5、技术最合适。对于中规模WebVR场景，要求较强的网页级互动性，较频繁的场景更新，较高的文件压缩比，建议采用VRML/X3D技术较为合适。对于大规模虚拟场景，要求较强的网页级互动性，重复访问频率低（往往是一次性的访问），对于文件压缩比和引擎大小的要求较高，建议采用U3D技术较为合适。2.4目前VRML应用中存在的误区过分依赖压缩比，不考虑模型的数据量与制作方法的联系——轻量化模型制作的重要性光影效果表现差强人意对VRML的理解不深入，缺乏面向对象编程思路对许多的扩展节点缺乏了解与深入认研究VRML效率低，缺乏面向VRML的高效图形算法表现手

6、法单一，缺少与多媒体的有机结合仅注重单纯的浏览漫游，缺乏软件工程体系思想，无后台，无数据库，无通讯漫游模式单调，几乎完全依赖浏览器所提供的几种漫游模式我们的对策以及开发WebVR的技术路线WebVR的轻量化建模静态虚拟场景的轻量化建模动态虚拟场景的轻量化建模WebVR的轻量化虚拟互动程序设计尽量减小VRML/X3D的程序代码量提高VRML/X3D代码的运行效率WebVR的后台体系架构数据库、J2EE、Ajax、SOA等的集成面向WebVR的软件工程参照游戏与GIS的软件工程思想与模式2.5WebVR的轻量化建模技术原则尽可能地减少模型的三

7、角网格面片数量尽可能地缩小贴图的尺寸大小尽可能地重复使用纹理材质贴图单体模型的重用尽量保证几何精度与光影效果影响建模精度的几个因素画面表现度重用度交互度2.5WebVR的轻量化建模实例静态轻量化建模的实例虚拟校园虚拟商城外景前景与背景的和谐融合动态轻量化建模的实例瀑布河流树木与森林例1：瀑布－轻量化的动态建模非轻量化建模－粒子系统传输效率较高运行效率太低基于位置插播器的建模传输效率较高运行效率更高效果甚佳虚拟树木的轻量化建模方法（一）－基于几何的树木建模方法制作方法：3Dmax直接生成面数：9758显示效果：较好显示效率：差未经压缩

8、代码量：1.10M经压缩后代码量：320KB贴图容量：9.6KB虚拟树木的轻量化建模方法（二）－基于Billboard的树木建模方法制作方法：广告牌Billboard面数：1显示效果：差显示效