畢業(yè)論文--面向web的虛擬現(xiàn)實(shí)建模研究（含外文翻譯）

1、<p>　　面向Web的虛擬現(xiàn)實(shí)建模研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　VR技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了 VRML (虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言)，它是描述交互式的3D對(duì)象和世界的一種文件格式，可以與WWW—起使用，用來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)通過(guò)全球互聯(lián)網(wǎng)和WWW的超鏈接而形成的虛擬世界。VRML作為實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出現(xiàn)。</p&g

2、t;<p>　　本文介紹了第二代WW技術(shù)核心VRML語(yǔ)言及其特性、文件創(chuàng)建方法、應(yīng)用、發(fā)展前景和瀏覽器等。在簡(jiǎn)要介紹VRML的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了 VRML的 各種幵發(fā)工具，VRML技術(shù)的3DMAX支持，以及一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p>　　本文用較大篇幅講述了 VRML虛擬學(xué)校的設(shè)計(jì)。從最簡(jiǎn)單的虛擬場(chǎng)景構(gòu)造到復(fù)雜型體的設(shè)計(jì)，從一個(gè)虛擬場(chǎng)景的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)到場(chǎng)景中某些實(shí)體的交互式控制.以及一

3、些紋理、背景和光源方面的設(shè)計(jì)。最后對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了總結(jié)，描述了構(gòu)造虛擬場(chǎng)景的關(guān)鍵技術(shù)，以及一些解決方案和進(jìn)一步的研究思路。</p><p>　　關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言；場(chǎng)景；學(xué)校；3DMAX</p><p>　　Web-oriented Virtual Reality Modeling</p><p><b>　　Abstract </b>&l

4、t;/p><p>　　The combination of VR and Internet develops VRML (the Virtual Reality Modeling Language) .It is a file format for describing interactive 3D objects and worlds.VRML is used to achieve a virtual world

5、with WWW through Internet and hyperlink of WWW. It has emerged as the defact to standard.</p><p>　　The article introduces a new language VRML,which is the core technology of the second gene

6、ration WWW,and discusses its characteristics, application,perspective,</p><p>　　browsers and etc.Based on introducing briefly VRML,it discusses in detail the creating tools,the support of 3DMAX in VRML and t

7、he process of designing a virtual scene.</p><p>　　In this thesis.it discusses the design of the school in virtual reality scene of VRML with much more length,which is from the simpleest virtual scene to comp

8、lex shapes and from the cartoon of the virtual scene to interactive controls of some entity.lt also describes some design of texture,background and light.Finally,this project is concluded and describe crucial techniques

9、of constructing virtual scene,also put forward some project which is to be resolved and the more research in the future.</p><p>　　Key words VRML;scene;school;3DMAX</p><p><b>　　目 錄 <

10、/b></p><p><b>　　第1章 緒論6</b></p><p><b>　　1.1 引言6</b></p><p>　　1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述7</p><p>　　1.21虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義7</p><p>　　1.2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征

11、7</p><p>　　第2章VRML技術(shù)概述9</p><p>　　2.1 VRML技術(shù)特征9</p><p>　　2.2 VRMLPad開(kāi)發(fā)工具10</p><p>　　2.3 VRML的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介11</p><p>　　第3章 需求分析17</p><p>　　3.1 功能

12、分析17</p><p>　　3.2 性能需求17</p><p>　　3.3環(huán)境需求18</p><p>　　第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1 虛擬校園的功能19</p><p>　　4.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)19</p><p>　　第5章 系統(tǒng)測(cè)試28</p&

13、gt;<p>　　5.1 測(cè)試準(zhǔn)備28</p><p>　　5.2 測(cè)試過(guò)程28</p><p>　　5.3測(cè)試結(jié)果28</p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　參 考 文

14、 獻(xiàn)31</p><p>　　附錄A 譯文32</p><p>　　空氣污染的虛擬現(xiàn)實(shí)模型32</p><p>　　附錄B 外文原文37</p><p>　　VIRTUAL REALITY MODEL OF AIR POLLUTION37</p><p><b>　　第1章 緒論</b>

15、;</p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR)是20世紀(jì)末才興起的…門嶄新的綜合性信息技術(shù)。它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、多媒體技術(shù)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)以及并行處理技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支的最新發(fā)展成果,生成三維逼真的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容是實(shí)物虛化、虛物實(shí)化和高

16、效的計(jì)算機(jī)信息處理這三個(gè)方靣。該技術(shù)的特點(diǎn)在于由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為的虛擬環(huán)境’這種虛擬環(huán)境可以是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬空間，也可以是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或真實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)產(chǎn)生逼真三維空間，在這樣的虛擬空間中用戶在多種感官上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺(jué)。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)是一種計(jì)算機(jī)界面技術(shù)，是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它通過(guò)給用戶同時(shí)提供諸如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知手段，最大限度地方便用戶操作，從而減輕

17、用戶的負(fù)擔(dān)，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)的三維空間表現(xiàn)能力、人機(jī)交互的操作環(huán)境以及給人帶來(lái) 的身臨其境的感覺(jué)，改變了人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，如建筑物視覺(jué)效果的評(píng)估、城鎮(zhèn)設(shè)計(jì)和城市信息系統(tǒng)、氣候、環(huán)境和電波傳播的模擬等。虛擬現(xiàn)實(shí)和三維模擬是數(shù)字城市表現(xiàn)的主要形式。在虛擬技術(shù)的支持下，賽博空間代替了傳統(tǒng)的抽象地圖和用來(lái)解釋、分析和討論設(shè)計(jì)思想和城市

18、進(jìn)展的描述性文件，而以生動(dòng)的、帶有照片紋理的、栩栩如生的三維城市模型展現(xiàn)在用戶眼前，設(shè)計(jì)者展示在人們面前的是設(shè)計(jì)結(jié)果明確的信息。從這里人們可以看到設(shè)計(jì)后的城市面貌，能識(shí)別特定的元素并能根據(jù)空間位置和比例尺的大小來(lái)調(diào)整視線。虛擬技術(shù)縮小了設(shè) 計(jì)專家和顧客之間的空間文化的差異，并為人類觀察自然、欣賞景觀、了解實(shí) 體提供了身臨其境的感受。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)現(xiàn)將會(huì)使整個(gè)人類的生活與社會(huì)發(fā)展發(fā)生極大的變革

19、。具有極大的發(fā)展?jié)摿土己玫陌l(fā)展前景的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將像多媒體和internet 一樣逐步走入人們的生活。</p><p>　　1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述</p><p>　　1.21虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)不是真實(shí)的世界，而是一種可交互的環(huán)境，人們可以使用計(jì)算機(jī) 方面各種高新技術(shù)，融入設(shè)想的或現(xiàn)實(shí)的空間中,行動(dòng)自如地觀察場(chǎng)景的細(xì)部 或全局，參與

20、和指引場(chǎng)景中的活動(dòng)。超脫不同的背景看，虛擬現(xiàn)實(shí)是由抽象的、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在空間上表示直觀的、用戶熟悉的事物的一種技術(shù)。</p><p>　　為了適應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，簡(jiǎn)明定義：虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬世界（環(huán)境)，是一種高級(jí)的人機(jī)交互系統(tǒng)。</p><p><b>　　定義中強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn)：</b></p><p>　　(1)

21、計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界（環(huán)境）必須是一個(gè)能給人提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、 觸覺(jué)、嗅覺(jué)，以及味覺(jué)等多種感官刺激的世界。這里強(qiáng)調(diào)的是；虛擬現(xiàn)實(shí)不能 只由一種感官刺激構(gòu)成。根據(jù)今天技術(shù)水平,虛擬現(xiàn)實(shí)通常由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)三種刺激構(gòu)成。定義中不強(qiáng)調(diào)沉浸感,說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)可以有沉浸式和非沉浸式兩種。</p><p>　　(2) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種人機(jī)交互系統(tǒng)，而且是一種高級(jí)的人機(jī)交互系統(tǒng),因?yàn)檫@里的交互操作是對(duì)多通道信息進(jìn)行的,并

22、且對(duì)沉浸式系統(tǒng)要求采用自然方式的交互操作,對(duì)于非沉浸式系統(tǒng)也可使用常規(guī)交互設(shè)備進(jìn)行交互操作。這里強(qiáng)調(diào)介入者（人）在所創(chuàng)建的虛擬世界（環(huán)境）中的體驗(yàn)（通過(guò)人機(jī)之間的相互操作獲得)》因此人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心。</p><p>　　1.2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因此具有以下四個(gè)重要特征</p><p><b>　　(1)

23、多感知性</b></p><p>　　指除了一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺(jué)感知外,還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知、味覺(jué)感知及嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)就是應(yīng)該具有人所具有的全部感知功能。</p><p><b>　　(2) 存在感</b></p><p>　　又稱臨場(chǎng)感,指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬壞

24、境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度。</p><p><b>　　(3) 交互性</b></p><p>　　交互性是指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然 程度（包括實(shí)時(shí)性)。例如，用戶可以用手去直接抓取環(huán)境中的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺(jué)t并可以感覺(jué)物體的重量，視場(chǎng)中的物體也隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。</p><p><b

25、>　　(4) 自主性</b></p><p>　　是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律動(dòng)作的程度。例如，當(dāng)受到力的推動(dòng)時(shí)， 物體沿力的方向移動(dòng)、或翻倒、或從桌面滑落到地面等等。</p><p>　　過(guò)去，人們只能從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部區(qū)觀測(cè)計(jì)算處理的結(jié)果，只能通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)與計(jì)算環(huán)境中的單維數(shù)字化信息發(fā)生簡(jiǎn)單交互，只能從以定量計(jì)算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)從而加深對(duì)事務(wù)的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在人們能

26、夠沉浸到計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的環(huán)境中去，并通過(guò)多種傳感器與多維化信息的環(huán)境發(fā)生交互作用，能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)從而深化概念,激發(fā)新的創(chuàng)意和靈感。這些都是強(qiáng)調(diào)了人在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。</p><p>　　第2章VRML技術(shù)概述</p><p>　　2.1 VRML技術(shù)特征</p><p>　　作為基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言,VRML的基本目

27、標(biāo)是建立Internet上的交互式三維多媒體,也就是說(shuō),它是用來(lái)描述三維物體及其行為的,可以構(gòu)建虛擬境界（Virtual World)。VRML具有以下的特性：</p><p>　　(1) C/S工作模式。VRML的訪問(wèn)方式是基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式的。其中服務(wù)器提供VRML文件及支持資源（圖像、視頻、聲音等)，客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問(wèn)的文件，并通過(guò)本地平臺(tái)上的VRML瀏覽器交互式地訪問(wèn)該文件描述的虛擬境界。&l

28、t;/p><p>　　(2) 分割設(shè)計(jì)模式及可擴(kuò)充性。VRML支持多個(gè)分布式文件的內(nèi)聯(lián)機(jī)制(Inline節(jié)點(diǎn)），通過(guò)內(nèi)聯(lián)機(jī)制嵌入其它.wrl文件,從而允許將一個(gè)巨大的虛擬環(huán)境進(jìn)行分割設(shè)計(jì)而后合并展示。同時(shí),VRML還提供外部原型引用機(jī)制 (EXTERNPRO-TO 語(yǔ)句)、錨鏈機(jī)制(Anchor 節(jié)點(diǎn))、腳本語(yǔ)言(Script Language) 等機(jī)制,允許以超鏈接方式在本地節(jié)點(diǎn)中指向并組織Internet上的不同

29、地址的資源,實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)充性。</p><p>　　(3) 獨(dú)立于平臺(tái)。VRML瀏覽器通過(guò)解析VRML文件描述虛擬場(chǎng)景,而瀏覽器由本地平臺(tái)提供,實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)獨(dú)立性。</p><p>　　(4) 增強(qiáng)了的靜態(tài)場(chǎng)景。VRML語(yǔ)言建立三維虛擬場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)在于其可以非常方便地生成三維幾何實(shí)體，豐富的原始實(shí)體節(jié)點(diǎn)為描述復(fù)雜的大規(guī)模場(chǎng)景挺供了廣泛的可選性和可組合性。擠壓節(jié)點(diǎn)，原型構(gòu)造節(jié)點(diǎn)和插值器節(jié)點(diǎn)允許創(chuàng)作者

30、根據(jù)需要自由地創(chuàng)建復(fù)雜實(shí)體。同時(shí)Background、Fog等節(jié)點(diǎn)使三維場(chǎng)景真實(shí)感更強(qiáng)。</p><p>　　(5) 實(shí)時(shí)3D渲染。實(shí)時(shí)3D著色引擎在VRML得到了更好的體現(xiàn)，這一特性使VRML建模和瀏覽更明確地分離,這也是VRML不同于其他3D建模、 動(dòng)畫(huà)制作工具的一個(gè)特點(diǎn)。后者是預(yù)先繪制，因而不能提供交互。</p><p>　　(6) 腳本支持。VRML通過(guò)腳本節(jié)點(diǎn)（Script)引入

31、Java或JavaScript語(yǔ)言編寫(xiě)的腳本程序來(lái)擴(kuò)展其功能，創(chuàng)作者可以在節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)自定義的功能,如交互,動(dòng)畫(huà)，動(dòng)態(tài)生成場(chǎng)景等。Java與VRML具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性：Java的優(yōu)勢(shì)在于Internet環(huán)境下的程序設(shè)計(jì),而VRML的優(yōu)勢(shì)在于虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模，兩者結(jié)合是開(kāi)發(fā)場(chǎng)景較復(fù)雜的、交互性要求較髙的虛擬三維系統(tǒng)的首選方案。</p><p>　　2.2 VRMLPad開(kāi)發(fā)工具</p><p>

32、　　VRMLPad是一個(gè)很出色的虛擬現(xiàn)實(shí)文件專用編輯器，不僅有利于提高代碼編寫(xiě)效率，而且還提供程序調(diào)試功能，完成復(fù)雜虛擬場(chǎng)景必不可少的利器之主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)自動(dòng)偵錯(cuò)。VrmlPad可以提示用戶語(yǔ)法、值類型的錯(cuò)誤或警告。提供域值是否在適當(dāng)范圍中?？梢孕ｒ?yàn)是否有重復(fù)的節(jié)點(diǎn)定義，是否有不匹配的域名或路由；</p><p>　　(2)語(yǔ)法強(qiáng)調(diào)顯示。支持可定制的VRML語(yǔ)法

33、強(qiáng)調(diào)顯示；</p><p>　　(3)場(chǎng)景圖樹(shù)的可視化顯示。節(jié)點(diǎn)的代碼能夠根據(jù)場(chǎng)景圖的結(jié)構(gòu)展開(kāi)或收起以方便編輯，可以在結(jié)構(gòu)視圖中選擇要編輯的節(jié)點(diǎn)或域；</p><p>　　(4)多文檔同時(shí)編輯。根據(jù)當(dāng)前打開(kāi)的文件能夠很容易的找到與之相關(guān)的文件（例如 Inlines、Anchor、EXTERNPROTO)并進(jìn)行編輯；</p><p>　　(5)自動(dòng)化操作與自定義腳本操

34、作。VrmlPad允許開(kāi)發(fā)者通過(guò)外部應(yīng)用程序界面（API)使用C、C++、Visual Basic, Borland Delphi這樣的語(yǔ)言來(lái)操控 Vrmlpa(L另外高級(jí)用戶還可以通過(guò)建立插件、VBScript、JavaScript、宏命令，在VnnlPad環(huán)境中執(zhí)行自定義的任務(wù)；</p><p>　　(6)整合腳本調(diào)試器。可以使用此整合的腳本調(diào)試器在內(nèi)嵌的VRMLScript腳本中，或在用Cortona控件插

35、入VRML的網(wǎng)頁(yè)中査找并修復(fù)。調(diào)試器有控制腳本的執(zhí)行的功能：可以暫停腳本的執(zhí)行，運(yùn)行至指定行，設(shè)置斷點(diǎn)，一步步的運(yùn)行腳本。監(jiān)視腳本的數(shù)據(jù)狀態(tài)：當(dāng)前調(diào)用的堆棧；相關(guān)的前后代碼中變量，數(shù)組，對(duì)象；計(jì)算包含這些數(shù)據(jù)的表達(dá)式。在調(diào)試階段修改變量，數(shù)組，或?qū)ο蟮闹?。在調(diào)試階段添加并測(cè)試新的腳本代碼；</p><p>　　(7)預(yù)覽。使用系統(tǒng)里安裝的VRML瀏覽器預(yù)覽場(chǎng)景。可以自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中安裝的VRML瀏覽器，也可以指定在

36、其中某個(gè)特定的瀏覽器中預(yù)覽場(chǎng)景?？梢詥为?dú)預(yù)覽選定的節(jié)點(diǎn)或組；</p><p>　　(8)發(fā)布。組織并優(yōu)化所有的相關(guān)文件，對(duì)場(chǎng)景可以采用Gzip壓縮格式以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)下載的速度。把所有資源打包并上傳到服務(wù)器上或作為郵件附件發(fā)送出去。發(fā)布向?qū)н€可以把相關(guān)的資源用base64數(shù)據(jù)編碼嵌入到VRML主文件中。</p><p>　　2.3 VRML的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介</p><p>

37、　　VRML語(yǔ)言風(fēng)格類似于面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言。在面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言中，程序都是由一系列“對(duì)象”組成的，而在VRML語(yǔ)言中，一個(gè)完整的程序是由一系列的“節(jié)點(diǎn)”(nodes)組成的。正如每個(gè)“對(duì)象”或者“類”都有一組方法和變量一樣，VRML中的“節(jié)點(diǎn)”也是由一組能夠規(guī)定該節(jié)點(diǎn)屬性的值構(gòu)成，每個(gè)“節(jié)點(diǎn)”都是由四個(gè)特性值構(gòu)成的，它們分別是：</p><p>　　VRML中節(jié)點(diǎn)可以分為三類：</p><p&

38、gt;　　VRML中的域規(guī)定節(jié)點(diǎn)形態(tài)各項(xiàng)參數(shù)，分為exposedField(暴露域)和field（非暴露域），其中暴露域允許外部操作對(duì)它的值進(jìn)行修改，而非暴露域則不允許。按照域的結(jié)構(gòu)類型，又分為單值域(SF..)和多值域(MF..)兩大類, VRML共定義了11個(gè)單值域和9個(gè)多值域</p><p>　　VRML語(yǔ)句結(jié)構(gòu)：第一行文字是：</p><p>　　#VRML V2.0 utf8&l

39、t;/p><p>　　這是VRML文件的標(biāo)志，所有2.0版本的VRML文件都以這行文字打頭，VRML97是由VRML2.0版修訂而成的，符合VRML97規(guī)范的VRML文件也以這行文字打頭。其中“#”表示這是一個(gè)注釋。而utf8表示此文件采用的是utf8編碼方案，這在標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)說(shuō)明。</p><p>　　先加入一個(gè)Group節(jié)點(diǎn)（組節(jié)點(diǎn)）：</p><p>　　Grou

40、p { #這是一個(gè)多值節(jié)點(diǎn)</p><p>　　組節(jié)點(diǎn)的花括號(hào)之內(nèi)的所有內(nèi)容視為一個(gè)整體，利用組節(jié)點(diǎn)可以把虛擬場(chǎng)景組織成條理清晰的樹(shù)形分支結(jié)構(gòu)。下面定義組節(jié)點(diǎn)的children域（孩子域）：</p><p>　　children [ #這是一個(gè)多值節(jié)點(diǎn)</p><p>　　在children后的方括號(hào)內(nèi)定義Group節(jié)點(diǎn)的所有孩子對(duì)象，第一個(gè)孩子是一個(gè)Shap

41、e節(jié)點(diǎn)（形態(tài)節(jié)點(diǎn)），它描述一個(gè)幾何形狀及其顏色等特征：</p><p>　　Shape { #這是一個(gè)單值節(jié)點(diǎn)</p><p>　　在Shape 節(jié)點(diǎn)內(nèi)定義一個(gè)幾何體Box（方盒節(jié)點(diǎn)）：</p><p>　　geometry Box {} #這是一個(gè)單值節(jié)點(diǎn)</p><p>　　注意我們沒(méi)有為Box定義任何域，這意味著它的尺寸和坐標(biāo)位置

42、等特性取缺省值（單位立方體）。隨后補(bǔ)齊各右括號(hào)：</p><p><b>　　}　 ]　 } </b></p><p>　　這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的VRML文件，呈現(xiàn)出來(lái)的將是一個(gè)白色的正方體，如圖2.1，下面是完整的文件：</p><p>　　#VRML V2.0 utf8</p><p>　　Group { #組節(jié)

43、點(diǎn)</p><p>　　children [ #子節(jié)點(diǎn)列表</p><p>　　Shape { #子節(jié)點(diǎn)中的形狀節(jié)點(diǎn)</p><p>　　geometry Box {} #幾何域，定義一個(gè)立方體</p><p><b>　　}]}</b></p><p>　　圖2.1

44、 </p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　VRML程序的基本格式大體上在這個(gè)簡(jiǎn)單程序中體現(xiàn)出來(lái)了，如果要想生成更為復(fù)雜多樣的物體，就必須要用到另外一些高級(jí)的節(jié)點(diǎn)或域。如下例，加入了translation域（控制位移量）、rotation 域（控制節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)方式）Appearance節(jié)點(diǎn)（控制外觀）、diffuseColor（

45、定義反射色調(diào)）域和size（定義立方體尺寸）域。呈現(xiàn)出來(lái)的將是一個(gè)外觀為紅色，尺寸為2，中心位置處于坐標(biāo)（3 ，0 ，0）處的正方體，如圖2.2。</p><p>　　#VRML V2.0 utf8</p><p>　　Transform { #類似于Group節(jié)點(diǎn)，但能夠增加平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換的相關(guān)域</p><p>　　translation 3 0 0 　

46、＃平移向右3個(gè)單位</p><p>　　rotation 0 1 1 1.57 #以原點(diǎn)與點(diǎn)（0 1 1）連線為軸轉(zhuǎn)1.57弧度</p><p>　　children [</p><p><b>　　Shape {</b></p><p>　　appearance Appearance { </p>&l

47、t;p>　　material Material {</p><p>　　diffuseColor 1 0 0?。＜t色</p><p><b>　　} } </b></p><p>　　geometry Box {size 2 2 2} #尺寸為2個(gè)單位</p><p><b>　　}]} </b&g

48、t;</p><p>　　另外，VRML中基本形狀還有球形sphere、圓錐cone兩種。同一個(gè)VRML程序中允許存在多個(gè)Transform節(jié)點(diǎn)，我們可以為不同的節(jié)點(diǎn)定義不同的形狀、外觀、尺寸以及位移坐標(biāo)，這些都是根據(jù)程序的需要來(lái)定義，這樣我就能夠使用不同形狀的幾何體組成一定外觀的物體。格式如下：</p><p>　　Transform{ #節(jié)點(diǎn)一</p><

49、;p>　　Children[…]</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Transform{ #節(jié)點(diǎn)二</p><p>　　Children[…]</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Transform{

50、 #節(jié)點(diǎn)三</p><p>　　Children[…]</p><p><b>　　}……</b></p><p>　　在VRML程序中，有時(shí)候會(huì)要求有交互的功能，這就要求用到觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)（TouchSensor），這個(gè)節(jié)點(diǎn)附和在某個(gè)實(shí)體節(jié)點(diǎn)上，作為其子節(jié)點(diǎn)，當(dāng)鼠標(biāo)指針移動(dòng)到該實(shí)體節(jié)點(diǎn)上時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)一個(gè)手掌形觸摸提示標(biāo)志。使用方法即在要添加

51、觸發(fā)器的節(jié)點(diǎn)的children節(jié)點(diǎn)中加上一行TouchSensor{}即可。一般情況下不同的觸發(fā)點(diǎn)將觸發(fā)不同的事件，這就要為觸發(fā)器取名，使用DEF定義即可，使用方法如下,這樣就為圖2.2中的正方體附加了一個(gè)觸發(fā)器，名為touch。</p><p>　　Transform{Children[</p><p>　　DEF touch TouchSensor{}</p><

52、p>　　Shape { #子節(jié)點(diǎn)中的形狀節(jié)點(diǎn)</p><p>　　geometry Box {} #幾何域，定義一個(gè)立方體</p><p><b>　　}　 ]}</b></p><p>　　在VRML程序中，普通的線段也是一類幾何節(jié)點(diǎn)，定義為IndexedLineSet{}，一條線由若干個(gè)索引點(diǎn)連接而成，這些索引點(diǎn)屬于一個(gè)point域

53、，這個(gè)域中包含了一系列的三維坐標(biāo)點(diǎn)，編號(hào)從0開(kāi)始遞增。而連接這些點(diǎn)還有一定的順序關(guān)系，這個(gè)順序關(guān)系由coordIndex域定義，編號(hào)從任意一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)開(kāi)始。示例如下：</p><p>　　Transform {children [</p><p>　　Shape {geometry IndexedLineSet{</p><p>　　coord Coordina

54、te {</p><p>　　point [3 4 0</p><p><b>　　-2 4 0</b></p><p><b>　　-2 -3 0</b></p><p><b>　　2 -4 0]</b></p><p><b>　　}&

55、lt;/b></p><p>　　coordIndex [0,1,2,3,0]}}]}</p><p>　　這樣就定義了一條連接了四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的封閉連線，如圖2.3。</p><p><b>　　圖2.3 </b></p><p>　　在VRML2.0中新引入的功能就是交互，即能控制動(dòng)作的發(fā)生，這就要用到一個(gè)

56、新的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)被命名為Script{},所有對(duì)事件動(dòng)作進(jìn)行控制的代碼都放在這個(gè)節(jié)點(diǎn)中，寫(xiě)腳本的語(yǔ)言可以是java、javascript、vrmlscript，其中javascript和vrmlscript腳本可以直接放在script節(jié)點(diǎn)中，而java寫(xiě)的腳本代碼必須以class文件的形式引入VRML文件。</p><p>　　以上介紹的就是VRML的一些基本的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，也是在本次設(shè)計(jì)中用到最多的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。&l

57、t;/p><p><b>　　第3章 需求分析</b></p><p><b>　　3.1 功能分析</b></p><p>　　虛擬學(xué)校構(gòu)建完畢后，可以實(shí)現(xiàn)瀏覽者在虛擬的場(chǎng)景中進(jìn)行自由的瀏覽， 可以從不同的角度觀察學(xué)校。 通過(guò)設(shè)罝不同的視點(diǎn)已達(dá)到上面的要求.使瀏覽者能夠全面全方位的在場(chǎng)錄中漫游。在虛擬校園中，瀏覽者可以用行走

58、、飛行等多種方式對(duì)模型進(jìn)行觀察。</p><p>　　虛擬學(xué)校是用VRML技術(shù)構(gòu)建的虛擬學(xué)校，它的研究?jī)?nèi)容包括樹(shù)林、草坪、建筑的建立；圖像、環(huán)境、裝飾、燈光與場(chǎng)景的有機(jī)結(jié)合以增加場(chǎng)景的復(fù)雜度和主動(dòng)性：利用光照技術(shù)和和觸發(fā)器技術(shù)及接口編程技術(shù)增加場(chǎng)景的交互性和動(dòng)態(tài)性，給人以身臨其境的感覺(jué)。 虛擬學(xué)校旨在實(shí)現(xiàn)可供瀏覽的、漫游的、比較完整的虛擬環(huán)境，其中學(xué)校包括樹(shù)林、草坪、建筑樓等，用瀏覽者自主導(dǎo)航的方式展示各模型和場(chǎng)

59、景整體的畫(huà)面，瀏覽者可以在學(xué)校內(nèi)隨意走動(dòng)，并觀賞里而的各種模型，學(xué)校內(nèi)部環(huán)境具有分布性、三維性、交互性和環(huán)境通真性。該系統(tǒng)支持手動(dòng)漫游，瀏覽者可以自主的控制視角對(duì)學(xué)校場(chǎng)景進(jìn)行自由的瀏覽，可以按照自己的想要的方式進(jìn)行漫游。</p><p><b>　　3.2 性能需求</b></p><p>　　在性能實(shí)現(xiàn)發(fā)面，要求表現(xiàn)真實(shí)，文件不能太大，瀏覽速度要快。由于VRML 具

60、有平臺(tái)無(wú)關(guān)性，故VRML與用于絕大部分的操作系統(tǒng)，由于整個(gè)學(xué)校的三維立體場(chǎng)景在執(zhí)行過(guò)程中需要設(shè)計(jì)大量的圖形計(jì)算和大量的數(shù)據(jù)讀入讀出，故對(duì)子計(jì)算機(jī)的顯存和CPU主頻要求較高，特別是瀏覽比較復(fù)雜，而且色彩渲染較高場(chǎng)景時(shí)，這一技術(shù)瓶頸相當(dāng)突出。對(duì)計(jì)算機(jī)的性能 配置基本要求是CPU配罝最好能在1G以上和256M顯存，在這個(gè)配置下可以流暢的瀏覽虛擬場(chǎng)。而且顯示器最好選擇CRT，顯示器分辨率在1024*768以上，顏色為32位以上如果選擇LCD顯示

61、器，在瀏覽較大場(chǎng)景時(shí)將會(huì)有比較明顯的延遲現(xiàn)象，如果分辨率較低對(duì)很多三維設(shè)計(jì)器產(chǎn)生影響，而且在瀏覽器場(chǎng)景中的物體時(shí)視角也比較小。如果CUP性能很低則會(huì)影響文件執(zhí)行速度，而且會(huì)導(dǎo)致畫(huà)面停滯，沒(méi)有流暢的漫游感。</p><p><b>　　3.3環(huán)境需求</b></p><p><b>　　編程語(yǔ)言：VRML</b></p><p&

62、gt;　　使用輔助工具：VRMLPAD、3DMAX、PHOTOSHOP 操作系統(tǒng)：Windows 7</p><p><b>　　第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 虛擬校園的功能</p><p>　　本場(chǎng)景是實(shí)現(xiàn)一個(gè)地面上的一個(gè)虛擬學(xué)校-它將采取有效的方式將二維、 三維、圖形、影像、背景、燈光、視角等結(jié)合在一起。瀏覽者可以在虛

63、擬學(xué)校內(nèi)進(jìn)行漫游，向四周觀察，行動(dòng)也不受約束，非常自由。</p><p>　　4.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的根本目標(biāo)是確定應(yīng)該怎樣具體實(shí)現(xiàn)所要求的系統(tǒng)，也是就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段的設(shè)計(jì)工作，應(yīng)該得出對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的精確描述，詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)果基本上決定了最終的程序代碼的質(zhì)量，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)虛擬校園系統(tǒng)，需要比較全面的掌握VRML語(yǔ)言，能夠熟練的掌握其中大部分節(jié)點(diǎn)的特性。而且整

64、個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都需要對(duì)三維立體空間有一定的空間想象能力，空間定點(diǎn)也就成立設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的一環(huán)。當(dāng)然，有了3DMAX的輔助.為設(shè)計(jì)過(guò)程提供了很大的方便。 </p><p>　?。?）樹(shù)林草坪的創(chuàng)建</p><p>　　首先從網(wǎng)上查找相應(yīng)的素材，然后通過(guò)圖片建一顆樹(shù)。相應(yīng)代碼如下：</p><p>　　#VRML V2.0 utf8</p><p>

65、　　DirectionalLight </p><p><b>　　{</b></p><p>　　ambientIntensity 0.5</p><p>　　direction -0.2 -0.8 -0.6 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　P

66、ROTO ProtoTree4[ exposedField SFVec3f translation 0 0 0]</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Transform {</p><p>　　translation IS translation</p><p>　　children [<

67、/p><p>　　DEF Computer-Tree2 Shape </p><p><b>　　{</b></p><p>　　appearance Appearance </p><p><b>　　{</b></p><p>　　material Material <

68、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　ambientIntensity 1</p><p>　　diffuseColor 0 0 0 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　texture ImageTexture </p>

69、<p><b>　　{</b></p><p>　　url "pic/tree1.gif" </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　geometry IndexedFaceSet &l

70、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　coord DEF Computer-tree2G Coordinate </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　point </b></p><p><b&g

71、t;　　[ </b></p><p>　　0 0.0 1.0, 0.0 3.0 1.0, 0.707 0.0 0.707,0.707 3.0 0.707,</p><p>　　1 0.0 0, 1.0 3.0 0, 0.707 0.0 -0.707, 0.707 3.0 -0.707,</p><p>　　0 0 -1, 0 3 -1, -0.707 0

72、 -0.707, -0.707 3 -0.707,</p><p>　　-1 0 0, -1 3 0, -0.707 0 0.707, -0.707 3 0.707,</p><p>　　0 -3.0 1.0, 0.0 0.0 1.0, 0.707 -3.0 0.707,0.707 0.0 0.707,</p><p>　　1 -3.0 0, 1.0 0.0 0,

73、0.707 -3.0 -0.707, 0.707 0.0 -0.707,</p><p>　　0 -3 -1, 0 0 -1, -0.707 -3 -0.707, -0.707 0 -0.707,</p><p>　　-1 -3 0, -1 0 0, -0.707 -3 0.707, -0.707 0 0.707,</p><p><b>　　]</

74、b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　texCoord DEF Computer-tree2T TextureCoordinate </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　point </b></p>

75、<p><b>　　[</b></p><p>　　0.0 0.0, 1.0 0.0, 1.0 1.0, 0.0 1.0,</p><p>　　0.0 0.0,0.0 1.0, 1.0 1.0, 1.0 0.0, </p><p><b>　　]</b></p><p><b

76、>　　}</b></p><p>　　colorPerVertex FALSE</p><p>　　convex FALSE</p><p>　　coordIndex </p><p><b>　　[ </b></p><p>　　0,8,9,1,-1, 0,1,9,8,-1

77、,</p><p>　　2,10,11,3,-1, 2,3,11,10,-1,</p><p>　　4,12,13,5,-1, 4,5,13,12,-1,</p><p>　　6,14,15,7,-1, 6,7,15,14,-1,</p><p><b>　　]</b></p><p>　　tex

78、CoordIndex </p><p><b>　　[ </b></p><p>　　0, 1, 2, 3, -1, 4, 5, 6, 7, -1,</p><p>　　0, 1, 2, 3, -1, 4, 5, 6, 7, -1, </p><p>　　0, 1, 2, 3, -1, 4, 5, 6, 7, -1, &

79、lt;/p><p>　　0, 1, 2, 3, -1, 4, 5, 6, 7, -1, </p><p><b>　　]</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>

80、　　]</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　樹(shù)林草坪的建模：</b></p><p>　　先通過(guò)圖片建立一塊草坪，然后調(diào)用上面所建好的樹(shù)放在草坪上，通過(guò)調(diào)節(jié)坐標(biāo)來(lái)使子成為一片小樹(shù)林，效果

81、如圖4.1：</p><p><b>　　圖4.1</b></p><p>　?。?）學(xué)校地盤模型的建模</p><p>　　通過(guò)建好的樹(shù)形成相應(yīng)的樹(shù)林，然后在不同位置多建幾個(gè)以形成學(xué)校的大概空間，</p><p><b>　　如圖4.2</b></p><p><b&

82、gt;　　圖4.2 </b></p><p><b>　?。?）建筑樓的建模</b></p><p>　　建筑樓的建?？梢酝ㄟ^(guò)圖片粘帖在三維模型上而形成，也可以通過(guò)3dsmax軟件幫助建模三維圖形。3dsmax建模好后然后導(dǎo)出.wrl文件，然后在上圖中調(diào)用建模好的教學(xué)樓，通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)的坐標(biāo)使之更美觀。如圖4.3</p><p>

83、<b>　　圖4.3</b></p><p>　　通過(guò)vrmlpad圖片的方式建模宿舍樓，先shape一塊空白的面板，然后通過(guò)把圖片粘帖上去形成宿舍樓的一面，類似的方法做出宿舍樓的樓頂、側(cè)面。如圖4.4</p><p><b>　　圖4.4</b></p><p>　　通過(guò)類似的方式做出圖書(shū)館，如圖4.5</p>

84、;<p><b>　　圖4.5</b></p><p>　?。?）其他東西的建模</p><p>　　上述一些東西形成之后，我們可以在相應(yīng)的位置位置插入一些樹(shù)、籃球場(chǎng)、操場(chǎng)等環(huán)境，以使整個(gè)學(xué)校更美觀。如圖4.6是一個(gè)籃球場(chǎng)的模型</p><p><b>　　圖4.6</b></p><p&

85、gt;　?。?）學(xué)校建模完成后</p><p>　　學(xué)校建模完畢后，由于四周全是黑色，效果很差，沒(méi)有周圍景物的襯托，顯得非常單調(diào)，所以還要為圖書(shū)館的周圍添加上場(chǎng)景環(huán)境。在VRML中虛擬背景分為全景空間背景和天體空間背景兩種：全景空間背景是一個(gè)將造型包圍在里面的空間立方體，具有前后左右上下六個(gè)平面，可以根據(jù)圖書(shū)館周圍的需要設(shè)置不同的材質(zhì)和圖片。天體空間背景是一個(gè)無(wú)窮大的空間球體，分為天空背景和地面背景。天空和地面的

86、劃分以地平線為界。地平線位于原始坐標(biāo)系XOZ平面向后延伸的無(wú)窮遠(yuǎn)處.，上面的球體天空，下面的球體是地面。背景和造型的嵌套關(guān)系是：造型在最里面，全景空間背景的立方體為中間包圍層，天體空間背景的無(wú)窮大球體是最外面的包圍層。如果同時(shí)增加了全景空間和天空空間兩種背景，可以 通過(guò)設(shè)罝全景空間背景的透明度值決定能否看到天空和地面的顏色。在默認(rèn)的情況下，沒(méi)有全景空間背果，天空和地面均為黑色。下面要用到Backgnnmd背景節(jié)點(diǎn)，它可以是任意組節(jié)點(diǎn)的子

87、節(jié)點(diǎn)，用于在當(dāng)前坐標(biāo)系中創(chuàng)建全景空間或天體空間背景。空間背景在空間變換中僅受到坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變化的影響，不受坐標(biāo)系平移或縮放變換的影響，因此在這種情況下，瀏覽者是不可能靠近背景，只能從不同的角度觀察全</p><p><b>　　圖4.7</b></p><p><b>　?。?）學(xué)校的漫游</b></p><p>　　為了對(duì)

88、學(xué)校進(jìn)行漫游，需要對(duì)觀察者的視點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)罝不同的視點(diǎn)對(duì)學(xué)校可以從不同的角度進(jìn)行觀察，可以全方位的更真實(shí)的感受到周圍環(huán)境的變化在VRML中可以用視點(diǎn)設(shè)置節(jié)點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建視點(diǎn)，視點(diǎn)設(shè)置節(jié)點(diǎn)是一個(gè)一級(jí)域節(jié)點(diǎn).放在主編組節(jié)點(diǎn)里面。</p><p>　　在VRMLpad中提供的視點(diǎn)導(dǎo)航可以使用戶在瀏覽器的場(chǎng)景中，使用一個(gè)三維造型作為用戶的替身，按照行走，飛行，觀察等不同的方式，在虛擬學(xué)校的場(chǎng)最中進(jìn)行交亙操作。在這里有View

89、point視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和Navigation導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)，其中 Viewpoint視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)用于設(shè)置用戶的觀察視點(diǎn)，Navigation導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)用于設(shè)置視點(diǎn)的移動(dòng)方式，兩者結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)更為逼真美妙的瀏覽效果。Jump域的域值用于設(shè)定視點(diǎn)的切換類型是否為跳躍性。</p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p><b>　　5.1 測(cè)試準(zhǔn)備</

90、b></p><p>　　測(cè)試系統(tǒng) Windows7，測(cè)試瀏覽器ie8，</p><p><b>　　5.2 測(cè)試過(guò)程</b></p><p>　　測(cè)試人員進(jìn)入網(wǎng)頁(yè)后可以選擇不同的視角跳躍進(jìn)行瀏覽，先選擇第一個(gè)視點(diǎn)跳躍，跳躍到視點(diǎn)sport，然后我們的視角就是跳到sport場(chǎng)景那，我們可以選擇2種方式進(jìn)行瀏覽、walk、fly。當(dāng)我們碰到

91、樹(shù)或什么物體的時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法前進(jìn)，我們沿著道路成功的繞著學(xué)校走一圈，期間可以觀察到宿舍、教學(xué)樓、圖書(shū)館等建筑。</p><p><b>　　5.3測(cè)試結(jié)果</b></p><p>　　以上的篇幅對(duì)圖書(shū)館的虛擬環(huán)境制作過(guò)程進(jìn)行了描述。經(jīng)過(guò)上面若干步的操作和調(diào)整，一個(gè)較為完整的虛擬校園基本得以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　利用方向?qū)φ麄€(gè)場(chǎng)景進(jìn)行漫

92、游，并交替采用不同的瀏覽方式，如行走、飛行等。經(jīng)過(guò)測(cè)試，計(jì)算機(jī)對(duì)于場(chǎng)景的處理較為流暢，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行也基本沒(méi)有卡死現(xiàn)象。但也有不足之處，系統(tǒng)的讀取速度較慢，這些問(wèn)題與系統(tǒng)的大小有著必然的聯(lián)系。由于設(shè)計(jì)的場(chǎng)景比較大，所以在計(jì)算機(jī)處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)這種情況。總體來(lái)說(shuō)達(dá)到了預(yù)期的效果。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)是基于虛擬現(xiàn)

93、實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛校園的。在短短的2個(gè)多月中， 我克服了自身的浮躁，堅(jiān)持多看，多想。大大提高了自己的思維能力，也是我學(xué) 到了不少知識(shí)，例如VRML、3DMAX、PHOTOSHOP等等。通過(guò)構(gòu)建自己的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，是我認(rèn)識(shí)到未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)是三維的網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)的世界是三維的世界，人們?cè)谶@么一個(gè)虛擬的三維立體的世界里自由翱翔。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)我也認(rèn)識(shí)了 VRML,深刻了解了 VRML作為一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)有著得天獨(dú)厚的潛能.它將會(huì)成為笫二代WWW的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)

94、計(jì)我也學(xué)習(xí)了 VRML語(yǔ)古，從它的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)到物體的造 型都有了比較透徹的理解。這為以后進(jìn)一步從事相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我大開(kāi)眼界，不光了解了 VRML方面的知識(shí)，而且鍛煉了我學(xué)習(xí)一門新語(yǔ)言的能力，大大提高了我的應(yīng)變能力，學(xué)習(xí)能力，使我分析問(wèn)題多了很多思路，積累了許多經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)計(jì)算機(jī)這個(gè)行當(dāng)有了更深刻的認(rèn)

95、識(shí)。計(jì)算機(jī)行業(yè)是 一個(gè)發(fā)展飛速，潛能巨大，有著無(wú)盡機(jī)會(huì)的行業(yè)，它就像一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)也許有人會(huì)倒下，但將會(huì)有無(wú)數(shù)的人成長(zhǎng)起來(lái)。作為一名即將畢業(yè)的大學(xué)生，我渴望在這個(gè)行業(yè)中展露頭角，而畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我臨上戰(zhàn)場(chǎng)的最后一次磨槍的機(jī)會(huì)！</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先要感謝我的導(dǎo)師奚雪峰。從選題到撰寫(xiě)的全部工作都是在他的悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助下完成的

96、。導(dǎo)師的淵博知識(shí)和敏銳的洞察力給我很大的啟迪和幫助。論文的完成，凝聚著導(dǎo)師的心血。在此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱陨钌畹母屑ず驼\(chéng)摯的謝意！</p><p>　　同時(shí)也感謝所有幫助我、關(guān)心我的老師、同學(xué)等朋友！同時(shí)還要感謝我的家人，他們的精神支持是我得以安心學(xué)習(xí)、順利完成論文工作的保證！</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p

97、>　　[1] 原亞玫. 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析[J]福建電腦 2008, (07) . </p><p>　　[2] 王志強(qiáng),蔡平. 基于X3D的虛擬環(huán)境建模的應(yīng)用研究[J]福建電腦 2008, (11) . </p><p>　　[3] 涂超,顏輝武. 碰撞檢測(cè)技術(shù)研究[J]計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用 2001, (19) . </p><p>　　[4]

98、宮勇,蒲小瓊,張翔. 虛擬場(chǎng)景漫游技術(shù)及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J]計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用 2007, (15) . </p><p>　　[5] 龐遼軍,李慧賢,王力,王育民. 基于Java的VRML網(wǎng)絡(luò)通信功能的實(shí)現(xiàn)[J]計(jì)算機(jī)工程 2007, (11) . </p><p>　　[6] 楊瑞元,邱建雄. 基于圖像的建模和繪制技術(shù)綜述[J]計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào) 2002, (02) . </

99、p><p>　　[7] 黃正軍,周建中. 基于X3D的虛擬場(chǎng)景動(dòng)態(tài)交互技術(shù)研究[J]計(jì)算機(jī)工程與科學(xué) 2007, (07) . </p><p>　　[8] 魏偉,郭新宇,趙春江,陸聲鏈. 視點(diǎn)依賴的溫室場(chǎng)景建模與交互式漫游[J]計(jì)算機(jī)應(yīng)用 2009, (03) . </p><p>　　[9] 蘇建明,張續(xù)紅,胡慶夕. 展望虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[J]計(jì)算機(jī)仿真 2004, (

100、01) . </p><p>　　[10] 李玉忠,覃達(dá)貴. 基于XML的虛擬現(xiàn)實(shí)研究[J]計(jì)算機(jī)仿真 2004, (04) . </p><p><b>　　附錄A 譯文</b></p><p>　　空氣污染的虛擬現(xiàn)實(shí)模型</p><p>　　本文致力于通過(guò)Matlab系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言及其工具箱來(lái)描述并建模。選用這

101、個(gè)系統(tǒng)（Matlab系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言系統(tǒng)）可以通過(guò)可視化的二維插補(bǔ)法來(lái)顯示出空氣污染的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　近年來(lái)，三維數(shù)據(jù)信息在很多領(lǐng)域上（不僅僅在科技方面）被關(guān)注，它提供清晰且智能的信息編排在3D模型中是非常必要的，例如醫(yī)療方面。而且它在不同領(lǐng)域上的使用也是越來(lái)越頻繁。使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具處理信息的結(jié)果是隨之

102、自然形成的三維圖像模型。從虛擬建模語(yǔ)言被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，便可以觀察或處理個(gè)人計(jì)算機(jī)上所有用戶的三維空間的數(shù)據(jù)。目前最常用的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器（微軟的IE瀏覽器和網(wǎng)景的領(lǐng)航員瀏覽器）已經(jīng)內(nèi)置了瀏覽虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言的插件。這里還有許多其它的免費(fèi)的插入式模塊的軟件用于互聯(lián)網(wǎng)，那些軟件能夠進(jìn)入虛擬世界并觀察它、甚至是很好的控制它。多虧這些事實(shí)，3D建模的應(yīng)用領(lǐng)域按著預(yù)期發(fā)展。</p><p>　　這篇論文的目標(biāo)是使用Matlab系

103、統(tǒng)來(lái)對(duì)捷克共和國(guó)空氣污染等級(jí)的三維模型進(jìn)行處理，并且使用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言作為最終的表現(xiàn)形式。</p><p><b>　　2 背景</b></p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的創(chuàng)建一般有兩種途徑：第1種是采用openGL，VRML，Direct3D等語(yǔ)言創(chuàng)建，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的人員來(lái)說(shuō)，利用OpenGL編寫(xiě)出復(fù)雜的三維應(yīng)用無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。VRML語(yǔ)言雖然本身編寫(xiě)起來(lái)非常

104、簡(jiǎn)單，但這種語(yǔ)言功能較弱，而且在處理復(fù)雜的進(jìn)程方面顯得力不從心，與其它高級(jí)語(yǔ)言的連接也不夠方便。Direct3D是微軟公司推出的三維圖形編程API，它主要應(yīng)用于三維游戲的編程，需要編程人員具有較高的C++等高級(jí)語(yǔ)言的編程功底，因而也難以普及。因此，通過(guò)這種途徑創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景需要有較好的編程能力，同時(shí)需要熟悉某種語(yǔ)言，適合于專業(yè)的開(kāi)發(fā)人員；第2種方法是采用某種虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境創(chuàng)建工具來(lái)創(chuàng)建，這種工具基于某種語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為用戶提供一個(gè)避開(kāi)

105、復(fù)雜編程過(guò)程和語(yǔ)言規(guī)范來(lái)創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的有效途徑，這類工具目前已有一些試驗(yàn)系統(tǒng)被報(bào)告?“而且大多數(shù)是基于VRML的。但無(wú)論基于哪種平臺(tái)，從技術(shù)上看都還不成熟，尚有較多問(wèn)題需要解決。</p><p><b>　　3 現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的描述</b></p><p>　　捷克共和國(guó)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（AIM）的大概100多個(gè)測(cè)量站會(huì)定期提供被選中的大氣的組成成分的測(cè)量數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)檢測(cè)污

106、染物質(zhì)的濃度，每個(gè)站點(diǎn)每隔30分鐘檢測(cè)一次，持續(xù)一年。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，使用插值方法查看捷克共和國(guó)的全境的數(shù)據(jù)，就可以在某個(gè)準(zhǔn)確的地點(diǎn)看到當(dāng)?shù)乜諝馕廴镜牡燃?jí)。通過(guò)圖表展現(xiàn)出插值的結(jié)果會(huì)比想象出來(lái)的更快且更清晰。他們也可被用來(lái)與NOAA的衛(wèi)星觀測(cè)和粉塵在空氣中的濃度平行進(jìn)行對(duì)比。在這一年時(shí)間中的一系列代表著從觀測(cè)站取得的污染物的濃度的結(jié)果由在布拉格的捷克水文研究所提供。圖1地點(diǎn)的數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)淘汰了的測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償而得的。</p>

107、<p><b>　　4 二維插值方法</b></p><p>　　使用各種插值法都可以計(jì)算出正交網(wǎng)上沒(méi)有被測(cè)量的點(diǎn)的污染。對(duì)這些問(wèn)題的描述和對(duì)比已經(jīng)在圖[4]中表現(xiàn)出來(lái)了。它可以使用最簡(jiǎn)單的第0序列-最鄰近的方式是插入并找到有相同值的附近的站點(diǎn)。Voronoi圖【1】限制了范圍邊界。圖1里關(guān)于Delaunay三角形方法被用在高階插值中（雙線性，立方體，線條）。一個(gè)被選的方式應(yīng)用在

108、正交網(wǎng)上經(jīng)度和緯度上列出的計(jì)算的濃度值的結(jié)果。而三維模型代表著這些結(jié)果的一個(gè)自然演示。</p><p>　　5 在Matlab系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言環(huán)境下的三維模型</p><p>　　樣條插值法已經(jīng)應(yīng)用到數(shù)據(jù)為PM10（特殊材料到10‘u’m）的測(cè)量，在一個(gè)特定的時(shí)間里的捷克共和國(guó)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。該算法意味著在Matlab R12系統(tǒng)提供的空氣污染的模型結(jié)果在圖2中被展示。</p&

109、gt;<p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱已經(jīng)用來(lái)建立VRML (.wrl)文件了。用任何文本編輯器編輯這個(gè)VRML (.wrl) 的程序都必須謹(jǐn)慎的按照下面的要求來(lái)創(chuàng)建VRML文件。</p><p>　　坐標(biāo)系統(tǒng)：無(wú)論是Matlab系統(tǒng)還是虛擬建模語(yǔ)言都是用右側(cè)的直角坐標(biāo)系，但是是按照像圖3一樣的按X軸旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.單位：雖然在Matlab環(huán)境下有可能用任何的系統(tǒng)單

110、位，但虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言的長(zhǎng)度值一般用米，角度一般用弧度，而時(shí)間一般用秒。</p><p>　　3.節(jié)點(diǎn)表識(shí)：只要使用DEF關(guān)鍵字的節(jié)點(diǎn)便可連通那些來(lái)自Matlab和它的虛擬工具箱里的一組VRML節(jié)點(diǎn)與虛擬世界。</p><p>　　記下這些規(guī)則便可以導(dǎo)出一個(gè)在Matlab環(huán)境中被創(chuàng)建的3D模型，并用簡(jiǎn)單的VRML命令(操作,文件名)使網(wǎng)孔或表面命令VRML環(huán)境啟動(dòng)視圖。在Matlab系統(tǒng)中

111、被定義的，用相對(duì)不變的手法得出的物體屬性也是這樣被譯成VRML節(jié)點(diǎn)參數(shù)。</p><p>　　作為例子，它可能假設(shè)坐標(biāo)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)層次轉(zhuǎn)換的一部分。在VRML環(huán)境中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)必須分別在其坐標(biāo)軸X,Y,Z中被提出。相反的基于Matlab允許在沒(méi)有Z軸的情況下繪制模型。用其它節(jié)點(diǎn)可以組成更多模型）。給節(jié)點(diǎn)命名允許之后的VRML節(jié)點(diǎn)參數(shù)的修正，Matlab 環(huán)境下VRML程序節(jié)點(diǎn)參數(shù)必須在.wrl文件中被定義。

112、</p><p>　　圖4中的空氣污染的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言模型被網(wǎng)景的領(lǐng)航員瀏覽器v.477版本和被推薦的記錄插件組Blaxxun Contact v. 4.4核實(shí)。這使得使用這個(gè)軟件工具成為可能。</p><p>　　觀察虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言模型</p><p>　　經(jīng)過(guò)之前便被定義的觀測(cè)點(diǎn)</p><p>　　在模型中改變移動(dòng)方式</p&

113、gt;<p>　　其他的可能包括通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱控制虛擬的世界。</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　被展示出來(lái)的虛擬模型給我們提供一個(gè)觀察捷克共和國(guó)空氣污染情況的可能。我們可以非常容易的把這個(gè)模型放到網(wǎng)頁(yè)里。盡管虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言不能夠靠它本身解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，但它能夠非常高效率的用來(lái)通過(guò)Matlab系統(tǒng)和Simulink環(huán)境

114、去接收信息或創(chuàng)建一個(gè)栩栩如生的三維環(huán)境</p><p>　　這篇論文概述了作者最初關(guān)于使用虛擬現(xiàn)實(shí)工具的經(jīng)驗(yàn)，并推測(cè)將來(lái)這個(gè)模型將有進(jìn)一步的發(fā)展空間。作為例子，可能提及的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)可以看到空氣污染的時(shí)間發(fā)展變化。</p><p>　　被提到的應(yīng)用程序包括空氣污染的三維模型和基于三維磁共振的生物醫(yī)學(xué)模型。在這兩種情況下，可視化與動(dòng)畫(huà)是很有用的。</p><p><

115、b>　　附錄B 外文原文</b></p><p>　　VIRTUAL REALITY MODEL OF AIR POLLUTION</p><p>　　The paper is devoted to the description of virtual reality model generation using the system Matlab and its Vir