2012虛擬現(xiàn)實技術(shù)實驗教案

2011-2012學(xué)年第一學(xué)期《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》實驗教案授課教師：授課班級：計算機多媒體0901-02二?！昃旁聦嶒炓籚RML基本造型一、實驗?zāi)康?熟悉VRML瀏覽器的安裝及使用方法。.了解VRML編輯器vrmlpad的安裝及基本用法。.了解VRML語言的基本語法。.掌握VRML語言創(chuàng)建的基本幾何造型。二、實驗器材硬件環(huán)境：多媒體計算機軟件環(huán)境：.WindowsXP操作系統(tǒng).虛擬現(xiàn)實瀏覽器插件BS_Contact_VRML-X3D..VRML編輯器vrmlpad.三、實驗原理任何一個VRML場景中的幾何造型都必須以Shape節(jié)點進(jìn)行創(chuàng)建，場景造型包括基本的立方體、圓柱、圓錐、圓、文本造型等。四、實驗步驟實例1.圓柱基本幾何造型。.輸入下例。#VRMLV2.0utf8#Background{#skyColor1.01.01.0#}Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{}}geometryCylinder{topFALSE}}2.將本例中關(guān)于Cylinder節(jié)點的參數(shù)進(jìn)行更改，并觀察每個參數(shù)的影響。實例2.圓柱基本幾何造型。1.輸入下例。#VRMLV2.0utf8Background{skyColor1.01.01.0}Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{}}geometrySphere{radius1.6}}2.將Sphere節(jié)點的參數(shù)進(jìn)行更改，并觀察更改后的效果。實例3.長方體等基本幾何造型的例子。#VRMLV2.0utf8Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{}}geometryBox{}}實驗二VRML空間變換實驗?zāi)康?理解VRML空間變換的原理。.掌握Transform節(jié)點的用法。實驗器材硬件環(huán)境：多媒體計算機軟件環(huán)境：I.WindowsXP操作系統(tǒng).虛擬現(xiàn)實瀏覽器插件BS_Contact_VRML-X3D..VRML編輯器vrmlpad.實驗原理VRML場景中的每一個造型都是基于當(dāng)前坐標(biāo)系進(jìn)行創(chuàng)建的，而單一坐標(biāo)系的使用將在很大程度上限制用戶的空間想象力和創(chuàng)造力的發(fā)揮。在VRML場景中改變空間位置和空間朝向，需要進(jìn)行VRML空間變換，也即變換造型創(chuàng)建所基于的空間坐標(biāo)系。VRML空間變換使用Transform節(jié)點進(jìn)行。其主要的語法格式如下：TOC\o"1-5"\h\zChilidren [ ]Translation 0.0 0.0 0.0Rotation 0.0 0.0 1.00.0Scale 1.0 1.0 1.0scaleOrientation0.00.01.00.0Center 0.00.00.0Bboxcenter0.00.00.0bboxSzie-1.0-1.0-1.0addChildrenremoveChildren實驗內(nèi)容與步驟實例1.樓梯造型代碼如下：#VRMLV2.0utf8DEFstairShape{appearanceAppearance{materialMaterial{}}geometryBox{size1.51.05.0}}Transform{translation1.30.80.0children[USEstairTransform{translation1.30.80.0children[USEstairTransform{translation1.30.80.0children[USEstair]}效果圖如下：實例2.立體鼠標(biāo)代碼如下：#VRMLV2.0utf8Background{skyColor1.01.01.0DEFacrossmouseShape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor1.01.00.0}}geometryCylinder{radius0.2height4.0}}Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{geometryBox{}}Transform{rotation1001.571children[USEacrossmouse]}Transform{rotation0011.571children[USEacrossmouse效果圖如下：實例3.嵌套使用1.代碼如下：#VRMLV2.0utf8Background{skyColor1.01.01.0Group{children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{emissiveColor1.00.80.2transparency0.5}}geometrySphere{radius2.0}}DEFspaceTransform{translation400children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor1.00.00.0

}}geometrySphere{radius0.5}}]}Transform{rotation0010.785children[USEspaceTransform{rotation0010.785children[USEspaceTransform{rotation0010.785children[USEspaceTransform{rotation0010.785children[USEspaceTransform{rotation0010.785children[USEspaceTransform{rotation0010.785children[USEspaceTransform{rotation0010.785children[USEspace]}]}]}]}]}]}2.效果如下：實驗三VRML材質(zhì)及紋理實驗?zāi)康?理解VRML材質(zhì)及紋理的主要作用。.掌握VRML材質(zhì)及紋理節(jié)點的用法。實驗器材硬件環(huán)境：多媒體計算機軟件環(huán)境：.WindowsXP操作系統(tǒng).虛擬現(xiàn)實瀏覽器插件BS_Contact_VRML-X3D..VRML編輯器vrmlpad.實驗原理造型的材質(zhì)屬性包括造型的反光顏色、發(fā)光顏色、明亮程度以及透明度等。造型的材質(zhì)控制使用Appearance節(jié)點的material域的域值設(shè)置，material域的域值所使用的材質(zhì)節(jié)點為Material節(jié)點。VRML紋理映射是通過將數(shù)字紋理根據(jù)幾何體的外形，按一定規(guī)則映射到幾何造型或文本造型的表面。紋理映射是包括VRML在內(nèi)的各種三維技術(shù)廣泛使用的一種增效渲染方法。該方法通過在造型表面映射具有微觀細(xì)節(jié)的數(shù)字紋理，極大地改善了單純使用Material節(jié)點進(jìn)行材質(zhì)渲染所呈現(xiàn)的視覺宏觀效果。本實驗涉及到的主要節(jié)點：Appearance{materialtexturetextureTransform}ImageTexture{url()repeatSrepeatY}TextureTransform{TOC\o"1-5"\h\ztranslation0.0 0.0rotation 0.0scale 1.0 1.0center 0.0 0.0}實驗內(nèi)容與步驟實例1.廣告牌。1.代碼如下：#VRMLV2.0utf8Shape{appearanceAppearance{textureImageTexture{url"2.jpg"geometryBox{size220.04}}Transform{translation00-0.1children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor011}}geometryBox{size220.16}}]}2．其效果如下：OG:\OG:\課本例題18\8.2廣告牌-BSContactVRIL/X3D 二|叵:區(qū)|IFileViewOptionsHelp實例2.視頻紋理。1.代碼如下：#VRMLV2.0utf8Background{skyColor111}Transform{translation00-0.1children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.50.60.1}}geometryBox{size1580.2}}]}Shape{appearanceAppearance{textureDEFmpegMovieTexture{url"dahanzhan.mpeg"loopTRUE#speed0.1}}geometryBox{size1270.1}}FileViewOptionsHelpOpeningMediaSource"G：\FileViewOptionsHelpOpeningMediaSource"G：\課本例題\8\dahanzh皿.mpeg'O6二1課本例題\8\8.4電影文理??「1-BSContactVR1L/X3D實例3.紋理縮放。代碼如下：#VRMLV2.0utf8Background{skyColor0.60.20.2}Shape{appearanceDEFaaAppearance{textureImageTexture{url"front.bmp"#repeatSTRUErepeatTFALSE}textureTransformTextureTransform{scale22}}geometryBox{size20102}}Transform{translation00-2Shape{appearanceUSEaageometrySphere{}}]}效果如下：實驗四視點與導(dǎo)航實驗?zāi)康?掌握VRML視點及導(dǎo)航控制實驗器材硬件環(huán)境：多媒體計算機軟件環(huán)境：.WindowsXP操作系統(tǒng).虛擬現(xiàn)實瀏覽器插件BS_Contact_VRML-X3D..VRML編輯器vrmlpad.實驗原理VRML所提供的視點是在所瀏覽的場景中預(yù)先由用戶定義的觀察位置及空間朝向。在這個位置且通過該朝向，用戶可以瀏覽到虛擬世界中相應(yīng)場景的指定部分。同一個VRML場景中可以設(shè)置許多個視點，但一次瀏覽只有一個視點是可用的。視點控制通過Viewpoint節(jié)點進(jìn)行實現(xiàn)。虛擬場景中，Navigationinfo導(dǎo)航信息節(jié)點用來提供瀏覽者化身信息以及該化身如何使用當(dāng)前的視點進(jìn)行系統(tǒng)導(dǎo)航。實驗內(nèi)容與步驟實例1.視點應(yīng)用1.代碼如下#VRMLV2.0utf8Background{skyColor0.85}Viewpoint{position0.0description}Viewpoint{position0.0description}Viewpoint{orientationdescription}Viewpoint{orientationdescription}Viewpoint{fieldOfViewdescription}Viewpoint{fieldOfVieworientationdescription}Viewpoint{descriptionposition000.850.850.016.0"view1"0.03.0"v2"001-0.0"v3"0011.571"v4"0.1"v5"1.571001-3.14"v6""v7"1}Group{children[Shape{appearanceAppearance{

materialMaterial{diffuseColor0.20.40.6}geometryCone{bottomRadius1height2}}Transform{translation01.40children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.20.40.6}}geometryBox{size0.80.80.8}}]}]}2．效果如下：視點一視點二視點三視點四視點五視點六實例2.導(dǎo)航控制1.代碼如下用到的實例#VRMLV2.0utf8Group{children[DEFylineGroup{children[DEFxlineGroup{children[DEFoneGroup{children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.690.360.93specularColor0.530.530.53ambientIntensity0.1shininess0.9geometrySphere{}}Transform{translation0-1.30children[Shape{

appearanceAppearance{

materialMaterial{

diffuseColor110

specularColor0.82 0.280.28ambientIntensity0.12shininess0.8}}geometryCone{}}]}]}Transform{translation-400children[USEone]}Transform{translation400children[USEone]}]}Transform{translation0-40children[USExline]}Transform{translation040children[USExline]}]}Transform{translation00-4children[USEyline]}Transform{translation004children[USEyline]}]}導(dǎo)航設(shè)置代碼一：#VRMLV2.0utf8NavigationInfo{type"WALK"}Viewpoint{position0022}Inline{url"e12.2.wrl"}導(dǎo)航設(shè)置代碼二：#VRMLV2.0utf8NavigationInfo{speed0Viewpoint{position0020}Inline{url"e12.2.wrl"}實驗五VRML動畫一、實驗?zāi)康?掌握VRML動畫的基本機理。.掌握VRML的5中基本動畫，并能自由地進(jìn)行程序設(shè)計。二．實驗器材硬件環(huán)境：多媒體計算機軟件環(huán)境：.WindowsXP操作系統(tǒng).虛擬現(xiàn)實瀏覽器插件BS_Contact_VRML-X3D..VRML編輯器vrmlpad.三、實驗原理VRML動畫依據(jù)一個給定的時間傳感器以及一系列插補器節(jié)點對場景中的動畫進(jìn)行控制。節(jié)點不但擁有域?qū)傩?，還有事件屬性，分為出事件和人事件eventOut,eventIn，域則分為私有域和公共域exposedField。某個節(jié)點的事件出口和其他節(jié)點的事件入口之間用于傳遞事件的通道稱為路由。通常情況下，時間傳感器的startTime域被另一個對用戶動作做出反應(yīng)的傳感器或腳本傳來的時間事件設(shè)置。在startTime設(shè)定的時刻以前，時間傳感器不產(chǎn)生任何事件，在該時刻到來時，將產(chǎn)生值為TRUE的isActive事件，并開始產(chǎn)生time,cycleTime和fraction_changed事件，time事件是一個總保持當(dāng)前時刻值的連續(xù)發(fā)生的事件，而其他與時間相關(guān)的事件則是周期性發(fā)生的事件。四、實驗步驟實例1.朝向插補器動畫#VRMLV2.0utf8Background{skyColor111}DEFbarTransform{translation-6.000children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.50.30ambientIntensity0.4specularColor0.70.70.6shininess0.20}}geometryCylinder{height6.0radius0.2}}]}DEFclockTimeSensor{cycleInterval8loopTRUE}DEFinter1OrientationInterpolator{key[00.1250.250.3750.50.6250.750.8751.0]keyValue[00-1000-10.87500-11.57100-12.35600-13.14100-13.92600-14.71100-15.49600-16.281]}DEFinter2PositionInterpolator{key[00.51.0]keyValue[-600000600]ROUTEclock.fraction_changedTOinter1.set_fractionROUTEinter1.value_changedTObar.set_rotationROUTEclock.fraction_changedTOinter2.set_fraction#ROUTEinter2.value_changedTObar.set_translation效果圖如下，該實例實現(xiàn)了物體自由轉(zhuǎn)動的效果。實例2.位置插補器動畫#VRMLV2.0utf8Background{skyColor111}DEFballTransform{children[Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor0.580.510.09specularColor0.920.430.01ambientIntensity0.117shininess0.4}}geometrySphere{}}]}DEFclockTimeSensor{cycleInterval10loopTRUE}DEFinterPositionInterpolator{key[00.330.671]keyValue[-3.0003.000030-300]}ROUTEclock.fraction_changedTOinter.set_fractionROUTEinter.value_changedTOball.set_translation該實例實現(xiàn)了造型的自由運動實例3.標(biāo)量插補器動畫#VRMLV2.0utf8Background{skyColor111}DEFrotTransform{children[Shape{appearanceAppearance{materialDEFcolorMaterial{diffuseColor0.80.50.8transparency0}}geometrySphere{radius2}}Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor100}}geometryCone{bottomRadius1height2]}DEFclockTimeSensor{cycleInterval10loopTRUE}DEFinter1ScalarInterpolator{key[00.250.50.751]keyValue[00.500.50]}DEFinter2OrientationInterpolator{key[00.1250.250.3750.50.6250.750.8751]keyValue[1110.01110.7851111.5711112.3561113.1411114.7111115.4961116.281]}ROUTEclock.fraction_changedTOinter1.set_fractionROUTEinter1.value_changedTOcolor.set_transparency

ROUTEclock.fraction_changedTOinter2.set_fractionROUTEinter2.value_changedTOrot.set_rotation該實例通過標(biāo)量插補，實現(xiàn)了物體透明度的變化。實驗六Cult3D技術(shù)一、實驗?zāi)康?掌握Cult3D技術(shù)的特點，了解Cult3D技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域.掌握Cult3D軟件的安裝與運行，Cult3D作品的瀏覽3.掌握Cult3D軟件的基本操作。二、實驗器材硬件環(huán)境：多媒體計算機軟件環(huán)境：可用WindowsXP操作系統(tǒng)，Cult3D軟件三、實驗原理Cult3D的開發(fā)過程比較簡單，如圖所示，經(jīng)過三步，就可以制作出Cult3D的作品。四、實驗步驟實例1.基本三維展示（演示實驗）在這個實例中，主要介紹如何制作對物體進(jìn)行三維展示，用鼠標(biāo)的左鍵對物體旋轉(zhuǎn)，鼠標(biāo)的右鍵對物體進(jìn)行放與縮小，鼠標(biāo)的左右鍵同時按下時則移動這個物體的位置。.啟動程序。.添加openbox.c3d素材文件（實例1的作品文件）。.將EventMap窗口中的Leftmouseclickonobject拖入EventMap窗口右邊大窗口中。在Actions窗口中，雙擊Interactivity展開其菜單，將Mouse-Acrcball拖到EventMap窗口中“ObjectClick_1”上，當(dāng)在此圖標(biāo)上出現(xiàn)一個黑色圖框時，放下圖標(biāo)，此時可看到兩個圖標(biāo)間有根線連在一起。.將ScenceGrap