虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)課件制作

第6章虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)課件制作6.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)2.虛擬現(xiàn)實(shí)類型3.基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

“虛擬現(xiàn)實(shí)”（virtualreality，簡(jiǎn)稱vr）是用計(jì)算機(jī)技術(shù)來生成一個(gè)逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這一生成的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察。它可使用戶獲得與真實(shí)世界一樣的感覺,可達(dá)到代替實(shí)際系統(tǒng)的目的.6.1.1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？

專業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有高度的實(shí)時(shí)性,能同時(shí)使用多種輸入輸出設(shè)備，用戶可以用人體的自然技能，借助數(shù)字頭盔、立體顯示技術(shù)、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣服等工具，與虛擬的感覺世界進(jìn)行交互作用。6.1.1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？

現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)的范圍很廣，包括虛擬環(huán)境、塞伯空間等。虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的目標(biāo)就是真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互，凡是能夠達(dá)到或部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。6.1.1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵特性沉浸：“真實(shí)”的體驗(yàn)交互：實(shí)時(shí)操縱得到反饋信息1．桌面虛擬現(xiàn)實(shí)2．沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)3．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)4．分布式虛擬現(xiàn)實(shí)6.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)類型1．桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。使用簡(jiǎn)單的外部設(shè)備6.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)類型（如鼠標(biāo)、軌跡球）來觀察360度范圍內(nèi)的虛擬世界，并操縱虛擬場(chǎng)景中的各種物體。純軟件型2．沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。利用頭盔式顯示器或其他硬件設(shè)備數(shù)據(jù)手套位置跟蹤器6.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)類型3．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或不方便的感受。6.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)類型真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來的系統(tǒng)，部分系統(tǒng)是真實(shí)環(huán)境，這樣既可減少真實(shí)環(huán)境的資源消耗，又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作。4．分布式虛擬現(xiàn)實(shí)如果多個(gè)用戶通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。16.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)類型基基于網(wǎng)絡(luò)的的虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)VRMLWeb3D全景面向網(wǎng)絡(luò)、基基于文本描述述、與設(shè)備無無關(guān)的三維造造型語言，它它所生成的虛虛擬場(chǎng)景由用用戶端的專門門瀏覽器來瀏瀏覽和交互。。網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)術(shù)的統(tǒng)稱，其其本質(zhì)就是在在網(wǎng)絡(luò)上表現(xiàn)現(xiàn)3D，提供供比vrml具有更強(qiáng)表表現(xiàn)力的虛擬擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)解解決方案。基于攝影的，，作品為實(shí)景景拍攝的全景景照片，可web瀏覽器器中進(jìn)行三維維互動(dòng)瀏覽。。6.2VRML課件件制作1.VRML與網(wǎng)絡(luò)絡(luò)教學(xué)2.Vrml語法3.VRML瀏覽器4.VRML制作工工具5.cosmoworld制作作VRML作作品6.vrmlpad編編輯VRMLVRML與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)1.VRML概念VRML（VirtualRealityModelingLanguage）是一一個(gè)在Internet中描述三維造型與交交互環(huán)境的文文本標(biāo)注語言言。VRML提供對(duì)三維維世界及其內(nèi)內(nèi)部基本對(duì)象象的描述（包包括球體、平平面、圓錐、、圓柱、立方方體等）并同同二維的頁(yè)面面鏈接起來。。VRML是描描述虛擬環(huán)境境中場(chǎng)景的一一種標(biāo)準(zhǔn)。它它定義了三維維應(yīng)用系統(tǒng)中中常用的語言言描述，如層層次變換、光光源、視點(diǎn)、、幾何、動(dòng)畫畫、霧、材料料特性和紋理理映射等，并并具有簡(jiǎn)單的的行為特征描描述功能。VRML與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)1.VRML概念VRML1.0于1994年面世世VRML2.0規(guī)范于于1996年年公布1997年，，VRML正正式作為國(guó)際際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，，并獲得ISO批準(zhǔn)，此此即VRML97VRML與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)2.VRML特性文件短小，適適于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用用兼容性強(qiáng)，兼兼容多種3D文件格式和和其他媒體文文件格式實(shí)時(shí)3D交互互后期維護(hù)方便便擴(kuò)展性強(qiáng)可支持多種運(yùn)運(yùn)行環(huán)境VRML與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)2.VRML特性不足：三維圖象質(zhì)量量一般，場(chǎng)景景不能過于復(fù)復(fù)雜，對(duì)客戶戶機(jī)要求較高高，需要使用用專門的瀏覽覽器瀏覽器的控制制比較困難。。Vrml與外外界的通信能能力比較差Vrml與用用戶的交互比比較弱VRML與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)3.VRML在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中中的應(yīng)用能營(yíng)造更為逼逼真的環(huán)境和和場(chǎng)景，人機(jī)機(jī)交互更為自自然，更能增增強(qiáng)想象力，，增強(qiáng)學(xué)生的的感官刺激，，激發(fā)學(xué)生興興趣模擬仿真宏觀觀世界和微觀觀世界用虛擬仿真代代替實(shí)際訓(xùn)練練全景觀察物理理結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境境，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教學(xué)VRML語法法基礎(chǔ)是一個(gè)擴(kuò)展名名為WRL的的文本文件或或擴(kuò)展名為WRZ的二進(jìn)進(jìn)制文件。文文本編輯軟件件。Vrml瀏覽器。。VRML語語法基基礎(chǔ)#VRMLV2.0utf8Shape{appearanceAppearance{materialMaterial{}#用缺缺省材材質(zhì)和和顏色色}geometryCylinder{radius3height6sideTRUEtopFALSEbottomTRUE}}文件頭頭：給給瀏覽覽器提提供文文件的的版本本信息息注釋：：以＃＃號(hào)開開始的的說明明文字字節(jié)點(diǎn)：：場(chǎng)景景信息息的單單位。。用來來描述述場(chǎng)景景中的造型型、燈燈光及及聲音音等屬性值值：描描述及及改變變節(jié)點(diǎn)點(diǎn)屬性性的大大小Vrml文文件結(jié)結(jié)構(gòu)VRML語語法基基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)(node)，VRML世世界的的基本單單位其地位位相當(dāng)當(dāng)于面面向?qū)?duì)象語語言中中的對(duì)對(duì)象,但但語義義簡(jiǎn)單單許多多節(jié)點(diǎn)由由若干干域(Field)描描述.每每個(gè)域域包括括域名名(也也稱域的類類型)和““值””.節(jié)點(diǎn)的的域可可能是是簡(jiǎn)單單的參參數(shù),如如上例例中的的圓柱柱體節(jié)節(jié)點(diǎn)有有若干干描述述圓柱柱體的的具體體參數(shù)數(shù).節(jié)點(diǎn)的的域也也可能能是另另外的的節(jié)點(diǎn)點(diǎn),如如上上例中中的Shape節(jié)點(diǎn)點(diǎn),它它含含有兩兩個(gè)域域,名名字字分別別為外外觀(appearance)和和幾何何形狀狀(geometry),其其值值都是是別的的節(jié)點(diǎn)點(diǎn).節(jié)點(diǎn)描描述和和域的的次序序無關(guān)關(guān)VRML語語法基基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)(node)，VRML世世界的的基本單單位有一些些系統(tǒng)統(tǒng)已定定義的的節(jié)點(diǎn)點(diǎn),例例如如Box,Cylinder,Shape,Material,SpotLight等它們所所含的的域(名)是確確定的的,例例如如radius等等.VRML文文本編編寫者者的任任務(wù)就就是要要給這這些域域設(shè)計(jì)計(jì)適當(dāng)當(dāng)?shù)闹抵迪到y(tǒng)對(duì)對(duì)這些些域有有缺省省值,例例如Box{size2,2,2},Sphere{radius1}等等.用戶也也可以以自定定義非非規(guī)則則幾何何體節(jié)節(jié)點(diǎn)VRML語語法基基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)類類型1、基基本造造型2、組組3、造造型節(jié)節(jié)點(diǎn)5、光光照節(jié)節(jié)點(diǎn)6、多多媒體體節(jié)點(diǎn)點(diǎn)7、監(jiān)監(jiān)測(cè)器器和插插補(bǔ)器器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)VRML語語法基基礎(chǔ)1、基基本造造型Shapegeometry幾幾何造造型節(jié)節(jié)點(diǎn)Box,Sphere,Cone,Cylinderappearance定定義顏顏色和和表面面紋理理等外外觀屬屬性Material,Texture,TextureTransform表面特特性:Appearance節(jié)節(jié)點(diǎn)material域域:值值為為Material節(jié)點(diǎn)點(diǎn),可可有有如下下域diffuseColor,顏顏色的的反射射與入入光角角度有有關(guān)shineness,光光潔潔度,取transparency,透透明度度,取取值texture域:值值取ImageTexture,MovieTexture,PixelTexture節(jié)節(jié)點(diǎn)之之一textureTransform域域:TextureTransform節(jié)點(diǎn)點(diǎn).用用于于在施施用前前對(duì)紋紋理做做空間間變換換例子3:圖圖像像紋理理的應(yīng)應(yīng)用#VRMLV2.0utf8Shape{geometryBox{}appearanceAppearance{textureImageTexture{url““ie.gif”}}}VRML語語法基基礎(chǔ)2、組組節(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)若干干造型型進(jìn)行行編組組，將將他們們組為為一個(gè)個(gè)整體體進(jìn)行行操作作GroupTransformAnchor等VRML語語法基基礎(chǔ)2、造造型節(jié)節(jié)點(diǎn)XYZ重新確確定坐坐標(biāo)系系統(tǒng)．．實(shí)現(xiàn)平平移＼＼旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和縮縮放．．VRML語語法基基礎(chǔ)translationxyz將將物體體平行行位移移rotationxyzr按按右右手法法則,將將物體體圍繞繞由原原點(diǎn)和和(xyz)確確定的的射線線旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)r弧弧度scalexyz,相相對(duì)對(duì)原點(diǎn)點(diǎn),按按照照給出出的比比例因因子在在空間間三個(gè)個(gè)方向向上放放大(縮小小)注意:變變換是是針對(duì)對(duì)物體體上每每一個(gè)個(gè)點(diǎn)的的.在成組組節(jié)點(diǎn)點(diǎn)中,變變換對(duì)對(duì)組中中的節(jié)節(jié)點(diǎn)都都有效效.嵌嵌套套的變變換效效果疊疊加,由由內(nèi)向向外變換順順序:scale,rotation,translation還有些些可選選參數(shù)數(shù),例例如如旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的原原點(diǎn),放放大的的中心心等VRML的的動(dòng)畫畫能力力Abilitytochangetheworldovertime不僅幾幾何位位置的的變化化，還還包括括顏色色、光光線、、聲音音等。。具體表表現(xiàn)在在對(duì)有有關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)屬屬性值值的動(dòng)動(dòng)態(tài)改改變?nèi)绾螁?dòng)一一個(gè)動(dòng)動(dòng)畫過過程？？--VRML提提供各各種各各樣的的“傳感感器””節(jié)點(diǎn)點(diǎn),響響應(yīng)應(yīng)用戶戶事件件.如何在在時(shí)間間上控控制一一個(gè)動(dòng)動(dòng)畫過過程？？--TimeSensor節(jié)節(jié)點(diǎn)如何在在行為為上控控制一一個(gè)動(dòng)動(dòng)畫過過程？？--各各種種各樣樣的“插值值器””節(jié)點(diǎn)點(diǎn)通過ROUTE語句句進(jìn)行行事件件的傳傳播：：VRML動(dòng)畫畫的基基本機(jī)機(jī)制一個(gè)最最簡(jiǎn)單單的動(dòng)動(dòng)畫例例子(eg5)#VRMLV2.0utf8Group{children[DEFPUSHTouchSensor{}#和和下面面的節(jié)節(jié)點(diǎn)相相聯(lián)系系Shape{geometryCone{}appearanceAppearance{materialMaterial{diffuseColor101}}}]}Sound{#定義一一個(gè)音響節(jié)節(jié)點(diǎn)sourceDEFBUZZAudioClip{url["mssound.wav"]}maxFront50#nosoundheardbeyondminFront5#nochangeinvolumewithin}ROUTEPUSH.touchTimeTOBUZZ.startTime文字例子(eg6)#VRMLV2.0utf8Shape{geometryText{string"InternetandJavaTechnologies"fontStyleFontStyle{size1.5family"SERIF"style"BOLD"}}}VRML的的事件:交交互與動(dòng)動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)礎(chǔ)事件是某些些節(jié)點(diǎn)的性性質(zhì)(在VRML的的53種節(jié)節(jié)點(diǎn)中,多多數(shù)與事事件有關(guān))如何知道什什么節(jié)點(diǎn)與與什么事件件有關(guān)節(jié)點(diǎn)規(guī)范中中的顯示說說明節(jié)點(diǎn)的exposedField域隱含相相關(guān)事件ROUTE語句:讓讓不同節(jié)節(jié)點(diǎn)之間事事件相互聯(lián)聯(lián)系的手段段(起一一個(gè)類似于于賦值語句句的作用)6.2.3VRML瀏覽器器2.Cosmoplayer3.其他VRML瀏瀏覽器6.2.4VRML制作工工具1.VRML代碼編編輯軟件2.可視化化VRML制作工具具傳統(tǒng)的三維維制作軟件件3dsmaxMayaCinema4D專用工具軟軟件InternetSpaceBuilder,cosmoworlds,3DwebsiteBuilderVrmlPadSitePadPro6.2.5使用Cosmoworld制作作vrml作品三、虛擬擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)用什么是VRML(2.0)一種語言,用于描描述三維物物體和由它它們構(gòu)成的的三維場(chǎng)景景;該場(chǎng)場(chǎng)景可以具具有現(xiàn)實(shí)世世界的多種種特征、可可以是動(dòng)態(tài)態(tài)的,也也可以和觀觀察者交互互作用.它最引人入入勝的應(yīng)用用是使人們們能夠在Web上構(gòu)構(gòu)建動(dòng)態(tài)的的、具有豐豐富的傳感感效應(yīng)的虛虛擬環(huán)境VRML(2.0)不僅是是VRML(1.0)的一一個(gè)擴(kuò)充.VRML的的主要能力力描述三維物物體及由它它們構(gòu)成的的場(chǎng)景動(dòng)畫：使物物體在三維維空間中運(yùn)運(yùn)動(dòng)在場(chǎng)景中播播放聲音和和電影使觀察者能能與場(chǎng)景交交互作用：：傳感與事事件通過腳本（（用Java和JavaScript寫的）使使觀察者在在場(chǎng)景中的的感受更加加生動(dòng)。VRML(2.0)文件件的基本格格式文件擴(kuò)展名名：.wrl第一行必須須是：#VRMLV2.0utf8這也是唯一一必須有的的內(nèi)容。后后面是關(guān)于于“節(jié)點(diǎn)””（Node））的描述和和注釋注釋用“#”開始始，直到本本行結(jié)束VRML是是區(qū)分大小小寫字母的的現(xiàn)在的CosmoPlayer對(duì)詞詞法,語語法錯(cuò)誤的的處理非常常弱(難難怪免費(fèi)).例子4:構(gòu)構(gòu)造一個(gè)個(gè)四面體#VRMLV2.0utf8Shape{geometryIndexedFaceSet{coordCoordinate{#給給出4個(gè)頂頂點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)point[001,1.70-0.5,-1.70-0.5,010]}#用頂點(diǎn)點(diǎn)序列來說說明“面””,-1為分隔符符.注意底底面的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)順序,““右手法法則”coordIndex[021-1,013-1,123-1,203-1]colorColor{#造一一個(gè)顏色色表color[100,010,001,110]}#紅紅,綠,藍(lán),黃黃colorIndex[1,0,2,3]#底底面面(021)用綠綠色,等等colorPerVertexFALSE}#不不要按按頂點(diǎn)著著色}VRML的聲音音和文字字Sound節(jié)點(diǎn)點(diǎn),可可以定義義聲源在在場(chǎng)景中中的位置置,以以及該聲聲音能被被聽到的的范圍AudioClip節(jié)節(jié)點(diǎn),出出現(xiàn)在在Sound節(jié)節(jié)點(diǎn)的source域域中,指指出聲聲音文件件.該該節(jié)點(diǎn)還還含有l(wèi)oop,startTime,stopTime等exposedfields以控制制聲音播播放Text節(jié)點(diǎn),作為為一種geometry節(jié)點(diǎn)點(diǎn),給給出文字字信息FontStyle節(jié)節(jié)點(diǎn),出出現(xiàn)在在Text節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的fontStyle域中中,描描述文字字的字體體等文字例子子(eg6)#VRMLV2.0utf8Shape{geometryText{string"InternetandJavaTechnologies"fontStyleFontStyle{size1.5family"SERIF"style"BOLD"}}}接觸傳感感器規(guī)范范說明的的例子TouchSensor{enabledTRUE#exposedfieldSFBool}Fieldenabled指指出出該傳感感器當(dāng)前前是否處處于工作作狀態(tài)EventsisOvereventOut,SFBool,指指出鼠鼠標(biāo)正放放在兄弟幾何何節(jié)點(diǎn)之上isActiveeventOut,SFBool,指指出鼠鼠標(biāo)已經(jīng)經(jīng)按下touchTimeeventOut,SFTime,指指出鼠鼠標(biāo)按下下后釋放放的時(shí)間間hitPoint_changedeventOut,SFVec3f,指指出位位置的變變化hitNormal_changedeventOut,SFVec3f,指指出法線線的變化化hitTexCoord_changedeventOut,SFVec2f,指出出紋理坐坐標(biāo)的變變化Transform{bboxCenter000#SFVec3fbboxSize-1-1-1#SFVec3ftranslation000#exposedfieldSFVec3frotation0010#exposedfieldSFRotationscale111#exposedfieldSFVec3fscaleOrientation0010#exposedfieldSFRotationcenter000#exposedfieldSFVec3fchildren[]#exposedfieldMFNode}任何一個(gè)個(gè)exposedfield都隱含含對(duì)應(yīng)兩兩個(gè)事件件,于于是Transform相當(dāng)當(dāng)于有事事件set_translation(輸入事事件,eventIn)translation_changed(輸出事事件,eventOut)set_rotation,rotation_changed,等等等TimeSensorTimeSensor{cycleInterval1#exposed秒為為單位的的周期長(zhǎng)長(zhǎng)度enabledTRUEloopFALSE#exposed是是否應(yīng)應(yīng)無限重重復(fù)startTime0stopTime0}還有專門門eventOut事事件fraction_changed,表表示當(dāng)前前周期(cycleInterval)已已經(jīng)完成成.PositionInterpolator:位位置插插值器PositionInterpolator{key[]#exposedfieldMFFloatkeyValue[]#exposedfieldMFVec3f}key:從0到1的的一個(gè)規(guī)規(guī)格化時(shí)時(shí)間表,每一一項(xiàng)是個(gè)個(gè)‘fraction’.keyValue:3維空空間中的的一個(gè)位位置表還有專門門eventIn事件件set_fraction和eventOut事件value_changed.前前者對(duì)應(yīng)應(yīng)已完成成的一段段時(shí)間,后者對(duì)對(duì)應(yīng)空間間位置#VRMLV2.0utf8Transform{#利利用位位置插值值器做動(dòng)動(dòng)畫eg7translation-500children[DEF