虛擬現實技術-VRML篇

虛擬現實技術VRML篇一、VRML介紹什么是VRML?VRML是“VirtualRealityModelingLanguage”的縮寫形式，意思是“虛擬現實造型語言”。第一代Web是以HTML為核心的二維瀏覽技術，受HTML語言的局限性，VRML之前的網頁只能是簡單的平面結構，而且實現環(huán)境與參與者的動態(tài)交互是非常煩瑣的。第二代Web是以VRML為核心的三維瀏覽技術。第二代Web把VRML與HTML、Java、媒體信息流等技術有機地結合起來，形成一種新的三維超媒體Web。VRML是用來描述三維物體及其行為的，可以構建虛擬境界(VirturalWorld),可以集成文本、圖像、音響、MPEG影像等多種媒體類型，還可以內嵌用Java、ECMAScript等語言編寫的程序代碼。以VRML為核心構建的虛擬世界中用戶如身處真實世界，可以和虛擬物體交互，人們可以以習慣的自然方式訪問各種場所，在虛擬社區(qū)中“直接”交談和交往。事實上，目前采用VRML技術取得成功的案例已經很多，例如探路者到達火星后的信息就是利用VRML在因特網上即時發(fā)布的，網絡用戶可以以三維方式隨探路者探索火星。VRML的工作原理VRML定義了一種把3D圖形和多媒體集成在一起的文件格式。從語法角度看，VRML文件是顯式地定義和組織起來的3D多媒體對象集合；從語義角度看，VRML文件描述的是基于時間的交互式3D多媒體信息的抽象功能行為。VRML文件描述的基于時間的3D空間稱為虛擬境界(VirtualWorld)，簡稱境界，所包含的圖形對象和聽覺對象可通過多種機制動態(tài)修改。VRML文件可以包含對其他標準格式文件的引用?？梢园袹PEG、PNG和MPEG文件用于對象紋理映射，把WAV和MIDI文件用于在境界中播放的聲音。另外，還可以引用包含Java或ECMAScript代碼的文件，從而實現對象的編程行為。VRML使用場景圖(SceneGraph)數據結構來建立3D實境，VRML的場景圖是一種代表所有3D世界靜態(tài)特征的節(jié)點等級：幾何關系、質材、紋理、幾何轉換、光線、視點以及嵌套結構。幾乎所有生產廠商，無論是CAD、建模、動畫、VR，還是VRML，他們的結構核心都有場景圖。境界中的對象及其屬性用節(jié)點(Node)描述，節(jié)點按照一定規(guī)則構成場景圖(SceneGraph)，也就是說，場景圖是境界的內部表示。場景圖中的第一類節(jié)點用于從視覺和聽覺角度表現對象，它們按照層次體系組織起來，反映了境界的空間結構。另一類節(jié)點參與事件產生和路由機制，形成路由圖(RouteGraph)，確定境界隨時間的推移如何動態(tài)變化。VRML文件的解釋、執(zhí)行和呈現通過瀏覽器實現，這與利用瀏覽器顯示HTML文件的機制完全相同。瀏覽器把場景圖中的形態(tài)和聲音呈現給用戶，這種視聽覺呈現即所謂的虛擬世界(境界)。用戶通過瀏覽器獲得的視聽覺效果如同從某個特定方位體驗到的，境界中的這種位置和朝向稱為取景器(Viewer)。VRML的應用VRML在電子商務、教育、工程技術、建筑、娛樂、藝術等領域有廣泛的應用。例如在教育上，VRML不僅僅是HTML功能更強的替代品，其潛在意義在于突破上述基于WWW的教學模型建立更自然、更真實的虛擬教育環(huán)境。在這種環(huán)境中學生可以以瀏覽探索的方式汲取知識，如進入虛擬太空學習天文知識，利用虛擬地球學習地理知識，穿過歷史長廊與歷史人物交流，進入分子世界游歷化學殿堂等等，這些曾經是夢想中的學習方式都可以逐步實現。在這個虛擬教育世界中，甚至可以有利用VRML制作的動畫人物扮演教師，其面部表情和形體動作利用動作跟蹤系統(tǒng)捕捉下來，這樣得到的講課節(jié)目將是三維的。如果把這種方式擴大到教學雙方，則可實現具有實時交互性的虛擬教學一一教師控制的虛擬教師和學生控制的虛擬學生就可以在一個虛擬教室中相互交流。VRML的工作組及其研究目標為了推動VRML技術的發(fā)展，VRML協(xié)會組織了很多工作組，每個工作組都是自愿組織、自我約束、并經VRML協(xié)會認可的技術委員會，負責某個與VRML有關的專題技術的研究和實現工作。人性動畫工作組(HumanoidAnimationWG)利用VRML表現人類行為特性。色彩保真工作組(ColorFidelityWG)確保采用任何平臺的觀眾所看到的效果都和創(chuàng)作者的原始作品一樣，顏色應相當一致。元形式工作組(MetaFormsWG)針對利用形式文法生成的作品，提出一般性的方法論和一般性規(guī)范，使之能夠映射為某種特定形式。首要目標是能夠表示〃數字生命格式”(DigitalLife-Forms)結構和增長。面向對象擴展工作組(Object-OrientedExtensionsWG)探討和推動對VRML進行面向對象擴展的方法。數據庫工作組(DatabaseWG)推進基于VRML商業(yè)應用的創(chuàng)建，利用數據庫維護VRML內容的持久性、升級能力和安全傳輸能力。外部創(chuàng)作接口工作組(ExternalAuthoringInterfaceWG)在VRML境界和外部環(huán)境之間建立標準接口。界面組件工作組(WidgetsWG)為開發(fā)者和用戶提供一套基礎性的、可自由使用的標準用戶界面組件集，并提供支持基本組件集和所有VRML組件的理論框架。二進制壓縮格式工作組(CompressedBinaryFormatWG)探討并開發(fā)VRML文件的二進制編碼方法，重點是研究為了快速傳送目的而盡量縮小文件尺寸，同時為了快速解碼目的而盡量簡化文件結構。通用媒體庫工作組(UniversalMediaLibrariesWG)為了提高VRML境界的真實感，同時減少網絡的下載量，而定義一種由駐留本地的媒體元件(紋理、聲音和VRML對象)組成的小型跨平臺媒體庫。同時定義一種統(tǒng)一機制，通過這種機制，VRML內容創(chuàng)作者可以在自己的境界中使用這些媒體元件?；顒泳辰绻ぷ鹘M(LivingWorldsWG)為多用戶(包括多個開發(fā)者)應用的產生和進化定義概念框架，并確定一組界面。鍵盤輸入工作組(KeyboardInputWG)為了使內容創(chuàng)作者能夠在自己的境界中訪問鍵盤輸入，定義一個或多個擴充節(jié)點。一致性工作組(ConformanceWG)為與一致性測試有關的問題提供一個討論場所，特別地，本組將辨別VRML實現發(fā)生分歧的地方以及相應的動作序列。生物圈工作組(BiotaWG)為生命系統(tǒng)(LivingSystem)的研究和學習建立、配備數字式工具和環(huán)境。分布式交互仿真工作組(DistributedInteractiveSimulationWG)為建立有多廣播能力(Multicast-Capable)的大規(guī)模虛擬環(huán)境(Large-ScaleVirtualEnvironments，LSVEs)確立初始網絡約定。VRML腳本工作組(VRMLScriptWG)向VRML監(jiān)查組(VRMLReviewBoard，VRB)提供有關Java和JavaScript的問題列表、修改建議和評論。自然語言處理和動畫工作組(NLP&AnimationsWG)為了使用戶能使用自然語言和VRML動畫形象進行交流，從而使交互更自然，增強用戶和動畫形象之間的信息流動，研究如何使用“問題/回答”、“命令/響應”式的對話以及基于操作系統(tǒng)命令和字符控制的自然語言。VRML-DHTML集成工作組(VRML-DHTMLIntegrationWG)為VRML和DHTML在文檔對象模型、組件(Component)接口和繪制等三個層次的緊密集成開發(fā)一種概念模型。6.研究現狀VRML97發(fā)布后，互聯網上的3D圖形幾乎都使用了VRML。由于技術的局限性，如帶寬不夠，需要下栽插件瀏覽，文件量大，真實感、交互性需要進一步加強等原因，最近一二年，許多制作Web3D圖形的軟件公司的產品，并沒有完全遵循VRML97標準，而是使用了專用的文件格式和瀏覽器插件，開發(fā)了比較實用的VR軟件。這些軟件有些比VRML有了進步，在渲染速度、圖像質量、造型技術、交互性以及數據的壓縮與優(yōu)化上，都有勝過VRML之處。比如，Cult3D、Viewpoint、GL4Java、Pulse3D、Flatland、Flash、JPEG2000等。CULT3D、VIEWPOINT、360度環(huán)視等技術正被應用。以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件，并各自開發(fā)基于VRML標準的擴展節(jié)點功能(X3D)，使3D的效果，交互性能更加完美；支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件，Rm等流媒體文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，Flash動畫文件，多種材質效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果；支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設備；在娛樂、電子商務等領域都有成功的應用，并各自為適應X3D的發(fā)展，以X3D為核心，有Blaxxun3D等相關產品。在虛擬場景，尤其是大場景的應用方面，以VRML標準為核心的技術具有獨特的優(yōu)勢。二、初識VRMLVRML的文件結構文件頭VRML2.0(VRML97)開頭如下：#VRMLV2.0utf8VRML是大小寫敏感的，utf8是指一種純文本編碼方式場景圖(SceneGraph)由描述“對象及其屬性”的節(jié)點組成，節(jié)點是VRML的基本單元，場景圖的第一類節(jié)點用于從視覺和聽覺角度表現對象，它們是按照層次體系結構組織的；另一類節(jié)點，則參與事件產生和路由機制。原型(Prototype)用戶可以通過原型擴充VRML的節(jié)點類型集。原型的定義可以包含在使用該原型的文件中，也可以在外部定義。事件路由(Route)有些VRML節(jié)點能通過產生事件響應環(huán)境變化或用戶交互。事件一旦產生，就按時間順序向路由目標節(jié)點發(fā)送。目標節(jié)點接收后進行相應處理，可改變節(jié)點狀態(tài)，產生其他事件，或者修改場景圖的結構。利用腳本節(jié)點Script，作者可以Java或JavaScript語言自定義任意事件處理。（二）VRKL節(jié)點和數據類型虛擬場景由對象構成，對象及其屬性用節(jié)點（Node）描述，節(jié)點是構成VRML文件的基本單元。VRML97定義了54種基本節(jié)點類型（內部節(jié)點類型），用戶也可以通過原型機制定義自己的節(jié)點類型。節(jié)點由域和事件組成：域（field）描述了節(jié)點的當前狀態(tài)。其中外露域（exposedField）是域和事件的統(tǒng)一體，它既作為域描述節(jié)點，又隱含著形如“set_域名”的入事件和“域名—changed”的出事件。事件（event）分為入事件和出事件，入事件將導致節(jié)點狀態(tài)的改變；出事件向外報告自身狀態(tài)的變化。（三）VRML瀏覽器BlaxxunContact3DCosmoPlayerVisvape等MicrosoftVRML2.0Viewer（四）編寫VRML境界制作第一個虛擬境界#VRMLV2.0utf8Group（children[Shape（geometryBox（}}]}將它保存為SimpleWorld.wrl文件，則可以用瀏覽器看到它。定義外觀第二場景再定義立方體的外觀，即改變Shape節(jié)點的appearance域（外觀），appearance域是一個節(jié)點，此節(jié)點的material域定義為一個Material節(jié)點：則Shape節(jié)點變成了：Shape（appearanceAppearance（materialMaterial（}}geometryBox（}}修改它的diffuseColor域（漫射色），應該是{100}，3個數字分別表示紅色、綠色和藍色，取值范圍是0到1：materialMaterial（diffuseColor100}這樣，生成了第二個場景文件:#VRMLV2.0utf8Group(children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}]}定義變換第三個場景若想移動這個紅色的立方體，可以通過為它外套一個Transform節(jié)點來實現：Transform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}]}Transform節(jié)點的translation500表示x軸向上右移5個單位(米)則第三個場景完整代碼如下：#VRMLV2.0utf8Group(children[Transform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}〕復制節(jié)點第四個場景復制節(jié)點，并將各自的幾何形狀定義為方塊、球體和圓椎Group(children[Transform(translation500children[Shape{...geometryBox(}}]}Transform(translation000children[Shape{...geometrySphere(}}]}Transform(translation-500children[Shape{...geometryCone(}}]}]#endofGroupchildren}為了以后引用方便，分別給這3個Transform節(jié)點指定一個名稱:DEFboxTransform{...}DEFSphereTransform{...}DEFconeTransform{...}則第四個場景的完整代碼是：#VRMLV2.0utf8Group(children[DEFboxTransform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}]}DEFsphereTransform(translation000children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor010}}geometrySphere(}}]}DEFconeTransform(translation-500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor001}}geometryCone(}}]}]#endofGroupchildren}將此文件保存為FirstWorld.wrl,用瀏覽器觀看，可從多個方位瀏覽自己的作品。交互能力的加入傳感器是交互能力的基礎，共9種。在場景中，傳感器節(jié)點一般是以其他節(jié)點的子節(jié)點的身份存在的，它的父節(jié)點稱為可觸發(fā)節(jié)點，觸發(fā)條件和時機由傳感器節(jié)點類型確定。接觸傳感器(TouchSensor)是最常用的傳感器，先了解一下開關節(jié)點lightSwitch(組節(jié)點)，并定義一個接觸傳感器作為它的子節(jié)點：DEFlightSwitchGroup(children[各幾何造型節(jié)點……DEFtouchSensorTouchSensor(}]}傳感器能引起某種變化，下面看場景變化。視點當你拖動鼠標或按動箭頭鍵時(按照VRML術語，稱為航行)，虛擬境界就會旋轉或縮放，這實際上是在調整你的視點位置或視角。在虛擬場景的重要位置可以定義視點節(jié)點(ViewPoint),它們是境界作者給用戶推薦的上佳觀賞方位，在CosmoPlayer瀏覽器中，用戶就可以通過鼠標右鍵選擇作者推薦的各個視點。這里我們定義兩個視點節(jié)點：DEFview1Viewpoint(#"view1"是編程時引用的名字position0020description"View1"#"View1"是瀏覽器上顯示的名字}DEFview2Viewpoint(position5020description"view2"}目的是使用戶可以通過觸發(fā)開關節(jié)點來切換視點。視點節(jié)點中的坐標表示視點在場景中的位置，坐標的單位是米，視點的名稱將會在瀏覽器菜單中提示出來供用戶選擇。把上述視點說明加入helloworld2.wrl中(放在Group節(jié)點之前)，并把其中的方塊節(jié)點修改成可觸發(fā)節(jié)點：DEFboxTranform(children[Shape{....Box...}DEFtouchBoxTouchSensor(}#定義觸發(fā)節(jié)點]}把修改過的文件另存為“touchme.wrl”。事件傳遞下面把觸發(fā)(用鼠標箭頭按動方塊)和場景變化(視點切換)這兩件事情聯系起來，在場景圖中，除節(jié)點構成的層次體系外，還有一個“事件體系”，事件體系由相互通訊的節(jié)點組成。能夠接收事件的節(jié)點都應具有事件入口(eventIn)，如果它要接收多種類型的事件(稱為入事件)，它就應該具有多個事件入口，也就是說，事件入口象節(jié)點的域一樣是有類型的。同樣，發(fā)送事件的節(jié)點應有事件出口(eventOut)，事件出口也是有類型的。例如ViewPoint節(jié)點就有一個事件入口set_bind,當向此事件送入一個值“TRUE”(即所謂的入事件)時，該viewpoint節(jié)點成為當前視點。又如，接觸檢測器TouchSensor有一個事件出口isActive,當受到用戶觸發(fā)后它就從此出口送出一個“TRUE"（即所謂的出事件），在下一個事件發(fā)送之前，此事件一直保存在事件出口中（作為記錄）。事件出口和事件入口通過路徑相連，這就是VRML文件中除節(jié)點以外的另一基本組成部分：ROUTE語句。ROUTE語句把事件出口和事件入口聯系在一起，從而構成事件體系。在這里，我們是把接觸檢測器touchBox的事件出口isActive連接到視點節(jié)點view2的事件入口set_bind:ROUTEtouchBox.isActiveTOview2.setbind現在我們得到的VRML文件是：#VRMLV2.0utf8DEFview1Viewpoint(#視點position0020description〃view1〃}DEFview2Viewpoint(position5020description〃view2〃}Group(children[DEFboxTransform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}DEFtouchBoxTouchSensor(}#觸感]}DEFsphereTransform(translation000children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor010}geometrySphere(}}}DEFconeTransform(translation-500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor001}}geometryCone(}}]}]#endofGroupchildren}ROUTEtouchBox.isActiveTOview2.set_bind#傳遞把這個文件調入瀏覽器，然后把鼠標指向方塊并按下左鈕(先別松開！)，可以看到視點已經變?yōu)関iew2,內部的機制我們已經很清楚：左鈕按下時方塊節(jié)點的接觸檢測器被觸發(fā)，接著接觸檢測器從事件出口isActive送出一個事件“TRUE”，這個事件通過路由進入視點節(jié)點view2的事件入口set_bind,view2收到“TRUE”后成為當前視點，所以在我們眼前場景發(fā)生了變化。當松開鼠標左鍵，又回到原來的視點，稱為視點回跳。因為松開鼠標左鍵后，接觸傳感器向view2發(fā)送了“FALSE”事件，，這樣view2的當前地位被解除。若不想回跳，則要自己來定義。利用腳本編寫自定義行為在VRML中，利用Script節(jié)點(腳本節(jié)點)定義用戶自定義行為，所謂定義即用腳本描述語言(ScriptingLanguage)編寫腳本的過程。VRML97支持的腳本描述語言目前有兩種:Java和EMCAScript(這是JavaScript標準化后的名稱)，關于這兩種語言本身，請參考相應參考書，VRML97標準中定義了它們和VRML的接口方法。應提請注意的是：VRML是基于節(jié)點的語言，所以腳本也是封裝在Script這個特殊節(jié)點中的。這里我們不過多討論腳本描述語言的細節(jié)，主要討論把腳本集成到VRML文件中的方法。上面我們曾把接觸檢測器touchBox和視點view2直接通過路徑連接起來，現在要定義我們指定的行為，就需要在二者之間插入一個腳本節(jié)點，也就是讓路徑繞個彎：ROUTEtouchBox.isActiveTOtouchScript.touchBoxIsActiveROUTEtouchScript.bindView2TOview2.set_bind其中的腳本節(jié)點touchScript有一個事件人口touchBoxIsActive和一個事件出口bind_View2，前者接收來自接觸檢測器touchBox的事件，然后經自己的腳本處理后，把結果發(fā)送給視點節(jié)點view2:DEFtouchScriptScript(eventInSFBooltouchBoxIsActive#入口eventOutSFBoolbindView2#出口url"javescript:#腳本functiontouchBoxIsActive(active)(#與入口同名的函數被調用bindView2=TRUE;#返回到出口}"}關于這個Script節(jié)點，請注意一下幾點：它的事件入口touchBoxIsActive和事件出口bindView2是自定義的，其它VRML節(jié)點的域和事件都是固定的。(2)這里定義的事件入口touchBoxIsActive(即入事件)和事件出口bindView2(即出事件)的類型都是SFBool(單值布爾型)，它們與touchBox的事件出口isActive和view2的事件入口set_bind的類型保持一致?！皍rl”是腳本節(jié)點的一個域，可以直接包含腳本，也可以包含一個或多個用URL地址指示的腳本，若有多個地址，則按照先后次序獲取第一個可得到的腳本。腳本是以函數(function)的形式給出的，函數名touchBoxIsActive與事件入口的名稱相同，這是和ECMAScript語言的接口約定，表示相應事件入口收到事件后調用此函數進行處理。事件流程與小結下面我們整理一下事件流程：用戶在方塊上按下鼠標左鍵。接觸檢測器發(fā)出一個“TRUE”事件。此事件進入腳本節(jié)點touchScript的事件入口touchBoxIsActive.調用腳本函數touchBoxIsActive(注意函數并沒有判斷入事件的值)。函數向touchScript的事件出口bindView2發(fā)送一個“TRUE”事件(還可以進行其它判斷或執(zhí)行其它事件)。view2節(jié)點收到“TRUE”事件，成為當前視點。按照VRML約定，“認為”上述事件是同時發(fā)生的，也就是這些事件的時間戳相同。若用戶松開鼠標左鍵，則接觸檢測器發(fā)出一個“FALSE”事件，此事件同樣引起腳本函數調用并發(fā)送“TRUE”事件，所以view2仍然保持為當前視點。本節(jié)的完整代碼是：#VRMLV2.0utf8DEFview1Viewpoint(position0020description"view1"}DEFview2Viewpoint(position5020descriptionview2}Group(children[DEFboxTransform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}DEFtouchBoxTouchSensor(}]}DEFsphereTransform(translation000children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor010}}geometrySphere(}}]}DEFconeTranform(transaltion-500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor001}}geometryCone(}}]]#endofGroupchildren}DEFtouchScriptScript（eventInSFBooltouchBoxIsActiveeventOutSFBoolbindView2url"javascript:functiontouchBoxIsActive（active）（bindView2=TRUE;}"}ROUTEtouchBox.isActiveTOtouchScript.touchBoxIsActiveROUTEtouchScript.bindView2TOview2.set_bind這里所建立的虛擬境界并不復雜，但涉及到了VRML2.0最基礎性的功能和概念：利用檢測器產生事件、利用路由傳遞事件以及利用腳本編寫自定義行為，掌握了這些內容也就掌握了VRML2.0的核心。在后面的幾節(jié)中，我們將探索一些專題性的有趣功能，而本節(jié)是基礎，因而必須透徹理解。（六）進一步的完善與修飾鄰近傳感器當用戶進入或離開鄰近檢測器所劃定的區(qū)域時就會觸發(fā)它。正如你在標準中可以查到的那樣，ProximitySensor節(jié)點定義為：ProximitySensor（exposedFieldSFVec3fcenter000exposedFieldSFVec3fsize000exposedFieldSFBoolenabledTRUEeventOutSFBoolisActiveeventOutSFVec3fposition_changedeventOutSFRotationorientation_changedeventOutSFTimeenterTimeeventOutSFTimeexitTime}ProximitySensor節(jié)點共有三個外露域（exposedField）和五個出事件（eventOut）.出事件我們已經熟悉，是節(jié)點狀態(tài)發(fā)生改變時用來通知其它節(jié)點的，這里的出事件isActive用于ProximitySensor通報自己已被激活。enterTime和exitTime通報用戶（代表用戶的用戶化身或指示器）進入和退出ProximitySensor檢測區(qū)的時刻。若用戶已在檢測器之內，則當用戶的位置或方位發(fā)生變化時，送出position_changed和orientation_changed出事件。這五個出事件聯合起來，就定義了鄰近檢測器的功能。外露域則集域侶ield）、入事件（eventIn）和出事件（eventOut）三者的功能于一身，也就是說，它既象域一樣描述了節(jié)點的當前狀態(tài)，又可以作為入事件由其它節(jié)點修改這種狀態(tài)，并作為出事件把這種改變通知其它節(jié)點。這里的enabled外露域是布爾型的，用于ProximitySensor的啟用和停用，center和size定義形為長方體的鄰近檢測區(qū)。我們要在方塊、球體和圓柱這三個物體構成的靜態(tài)世界，現在在球體周圍增加一個鄰近檢測區(qū)：DEFsphereTransform(translation000children[Shape{....}DEFcomeCloseProximitySensor(center000size444}]}ProximitySensor的名字為comeCloser,鄰近區(qū)的中心和球體的球心重合，形狀為正方體，邊長為4米，是球體直徑的兩倍。當用戶走進球體時就會觸發(fā)這個鄰近檢測器，檢測器發(fā)出isActive事件，我們把這個事件出口通過路由指向Script節(jié)點(用來綁定視點2)：DEFcomeCloserScriptScript(eventInSFBoolenterProximitySensorIsActiveeventOutSFBoolbindView2url"javascript:functionenterProximitySensorIsActive(active)(bindView2=TRUE;}〃}隨后，我們在鄰近檢測器的出事件isActive和腳本節(jié)點comeCloserScript的入事件enterProximitySensorIsActive之間建立路由，后者收到事件后執(zhí)行函數enterProximitySensroIsActive,函數發(fā)出bindView2出事件，這個出事件通過路由連接到視點節(jié)點View2:ROUTEcomeCloser.isActiveTOcomeCloserScript.enterProximitySensorIsActiveROUTEcomeCloserScript.bindView2TOview2.set_bind也就是說，一旦用戶進入鄰近區(qū)，境界的當前視點將轉換成View2.這個由兩個視點、三個物體、一個鄰近檢測器和一個腳本節(jié)點組成的境界的完整代碼如下：#VRMLV2.0utf8DEFviewlViewpoint(position0020description"viewl"}DEFview2Viewpoint(position0020description"view2"}Group(children[DEFboxTransform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}]}DEFsphereTransform(translation000children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor010}}geometrySphere(}}DEFcomeCloserProximitrySensor(center000size444}]}DEFconeTransform(translation-500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor001}}geometryCone(}}]}]#endofGroupchildrenDEFcomeCloserScriptScript(eventInSFBoolenterProximitySensorlsActiveeventOutSFBoolbindView2url"javascript:functionenterProximitySensorIsActive(active)(bindView2=TRUE;}"}ROUTEcomeCloser.isActiveTOcomeCloserScript.enterProximitySensorIsActiveROUTEcomeCloserScript.bindView2TOview2.set_bind啟動VRML瀏覽器進入境界，面向球體一直走過去，當你剛剛感到靠近球體時，會突然感到自己后退了一大步(或者說物體跳到前方更遠的地方)，這表明鄰近檢測器已經檢測到你的靠近，它把這件事通知腳本節(jié)點，腳本節(jié)點把視點View2綁定成當前視點，從而使你感到視點突然改變。再稍稍修改一下鄰近檢測器，把它的中心位置向右移了2米：DEFcomeCloserProximitySensor(center200size444}這樣你就可以從左邊(方塊那一邊)走進球體(視點不跳)，但不能從右邊(圓錐那一邊)走近它(視點跳轉)?？傊?，ProximitySensor能夠檢測用戶是否進入或離開檢測器指定的空間區(qū)域，典型用法是當用戶走進房間時開啟燈光，當用戶離開時關閉燈光，從而建立功能豐富的“智能”空間。連續(xù)動畫我們已經使用過接觸檢測器，當我們把鼠標指針放到方塊(這個幾何節(jié)點包含接觸檢測器)上面時，指針形狀發(fā)生變化，這意味著我們已經進入檢測區(qū)，如果按下鼠標左鈕，則按照我們的定義，當前視點會發(fā)生變化。這一節(jié)仍然制作這樣一個對接觸有反應的方塊，只是接觸后它會連續(xù)不斷地轉動，動畫行為可以用時間檢測器(TimeSensor)驅動，而不斷變化的旋轉值可用腳本節(jié)點或朝向插補器(orientationInterpolator)給出。⑴接觸傳感器作為開始的基本代碼是：#VRMLV2.0utf8DEFcubeTransform(rotation1110children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geometryBox(}}DEFTouchSTouchSensor(}]}DEFrevolverScript(eventInSFBoolstartRevolvingeventOutSFRotationrevolvefieldSFFloatangle0url"javascript:functionstartRevolving()(revolve[0]=1;revolve[1]=1;revolve[2]=1;revolve[3]=angle;angle+=0.1;}"}ROUTETouchS.isOverTOrevolver.startRevolvingROUTErevolver.revolveTOcube.set_rotation其中，方塊cube包含兩個子節(jié)點，前者定義了它的形態(tài)(紅色的單位立方體)，后者把它定義成接觸檢測器。注意，cube的類型是Transform節(jié)點，它的rotation域是外露域，指定本組相對于上層坐標系的旋轉值，這里指定的初始值是“1110”，其中前三個數值定義旋轉軸，最后一個值定義旋轉角。由于它是外露域，因而可以通過入事件(名為set_rotation)進行修改，下面定義的動態(tài)行為就是這樣實現的。Script節(jié)點revolver的核心是內聯的ECMAScript腳本函數。它給定一個不斷變化的旋轉值。當鼠標指針移動到方塊之上時，接觸檢測器發(fā)出isOver，和第一節(jié)中采用的isActive事件不同，isOver不需鼠標左鈕按下時即可發(fā)出。isOver事件通過路由傳遞給腳本節(jié)點的事件入口startRevolving,從而啟動函數startRevolving,函數將一個新的旋轉值發(fā)往事件出口revolve,這個旋轉值通過路由進入cube的外露域rotation，修改了方塊的旋轉角，引起它的朝向變化。鼠標指針在cube上面的每次方位變化都引起isOver事件發(fā)送一次，從而導致方塊旋轉一次。⑵時間傳感器為了使方塊能夠連續(xù)旋轉，需要引進等間隔連續(xù)發(fā)送的時間序列，這正是時間檢測器的用武之地。時間檢測器隨著時間推移不斷產生事件，可用于多種目的，包括：驅動連續(xù)性的仿真和動畫控制周期性的活動(如每分鐘一次)初始化單獨事件，如報警鐘下面是我們要用的時間檢測器和修改后的路由關系：DEFtickerTimeSensor(clelnterval0.1loopTRUEenabledFALSE}ROUTETouchS.isOverTOticker.set_enabledROUTEticker.cycleTimeTOrevolver.startRevolvingROUTErevolver.revolveTOcube.set_rotationenabled用于啟用和停用時間檢測器，開始時它處于停用狀態(tài)，以后由接觸檢測器的isOver事件修改這一狀態(tài)。啟用的時間檢測器每隔0.1秒送出一個cycleTime事件，并用它來觸發(fā)revolver的startRevolving事件，注意，cycleTime事件的類型為SFTime,而路由兩端事件的類型必須匹配，所以盡管這里我們不關心這個事件表示的具體時刻，還是把revolver的startRevolving事件類型也改為SFTime.這樣，revolver的函數startRevolving()就會每0.1秒調用一次，從而驅動方塊連續(xù)旋轉。完整的代碼是：#VRMLV2.0utf8DEFcubeTransform(rotation1110children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100}}geoemtryBox(}}DEFTouchSTouchSensor(}]}DEFrevolverScript(eventInSFTimestartRevolvingeventOutSFRotationrevolvefieldSFFloatangle0url"vrmlscript:functionstartRevolving()(revolve[0]=1;revolve[1]=1;revolve[2]=1;revolve[3]=angle;angle+=0.1;}"}DEFtickerTimeSensor(cyclelnterval0.1loopTRUEenabledFALSE}ROUTETouchS.isOverTOticker.set_enabledROUTEticker.cycleTimeTOrevolver.startRevolvingROUTErevolver.revolveTOcube.set_rotation上述腳本節(jié)點的功能比較簡單，只是不斷送出調整的旋轉值，它是關鍵幀動畫的一種。由于關鍵幀動畫十分常用，故VRML專門定義了插補器節(jié)點來實現它。⑶方位插值器插補器節(jié)點可認為是VRML內置的腳本節(jié)點，它們執(zhí)行簡單的動態(tài)計算，通常和時間檢測器或者能夠使對象產生動作的節(jié)點結合在一起使用，生成線性關鍵幀動畫。插補器節(jié)點實際上是一個由關鍵點和對應關鍵值定義的分段線形函數。根據插值類型的不同，VRML共定義六個插補器節(jié)點：ColorInterpolator（顏色插補器）、CoordinateInterpolator（坐標插補器）、NormalInterpolator（法線插補器）、OrientationInterpolator（朝向插補器）、positionInterpolator（位置插補器）、ScalarInterpolator（標量插補器）。所有插補器的域和事件都是類似的：eventInSFFloatset_fructionexposedFieldMFFloatkey[...]exposedFieldMF[type]keyValue[]eventOut[S|M]F[type]keyValue_changed關鍵值域keyValue的類型決定了插補器的類型（例如，OrientationInterpolator的keyValue域的類型是MFFloat）.入事件set_fraction接收SFFloat型的事件，插補器隨即根據它進行插值，并通過出事件value_changed送出插值結果。這里我們把時間檢測器的fraction_changed事件作為插補器的輸入，這個事件是一個[0,1]區(qū)間的值，每個時間步都送出一次，表示當前周期內已過去的時間相對于整個周期的比例，是插補器常用的輸入源之一。與此對應，我們把插補器關鍵幀的取值也定義在[0,1]范圍內。與0和1這兩個關鍵幀對應的關鍵值的旋轉軸是相同的，只是旋轉角度不同（0,3.14159），這樣方位插補器輸出的旋轉值的旋轉軸固定不變，旋轉角從0遞增到3.14159,然后不斷重復。#VRMLV2.0utf8DEFcubeTransform（rotation1110children[Shape（appearanceAppearance（materialMaterial（diffuseColor010}geometryBox（}}DEFTouchSTouchSensor（}]}DEFrevolverOrientationinterpolator（key[0,1]keyValue[0,3.14159]}DEFtickerTimeSensor（cycleinterval2loopTRUEenabledFALSE}ROUTETouchS.isOverTOticker.set_enabledROUTEticker.fraction_changedTOrevolver.set_fractionROUTErevolver.value_changedTOcube.set_rotation小結：本節(jié)實現連續(xù)動畫，動畫由接觸檢測器啟動，由時間檢測器驅動，動畫本身比較簡單，就是不斷地旋轉。產生不斷變化的旋轉值的方法有兩種：自己編寫腳本，或者利用插補器節(jié)點。動態(tài)修改場景圖場景圖是描述境界結構的基本概念，節(jié)點是構成場景圖的基本單元。組節(jié)點是能夠包含子節(jié)點的節(jié)點，組節(jié)點本身還可作為其他組節(jié)點的子節(jié)點，從而形成層次性體系結構。VRML中的組節(jié)點包含Anchor（錨）、Billboard（布告牌）、Collision（碰撞）、（Group）（組）、Inline（內聯）、LOD（細節(jié)層次）、Switch（開關）、Transform（變換）共8種，除Inline、LOD、Switch這幾個具有特殊功能外，它們都定義了人事件addChild和removeChildren，前者用于向組節(jié)點的子節(jié)點域children中增加新的子節(jié)點，后備用于從中刪除子節(jié)點，這樣就可以動態(tài)修改場景圖的結構。下面是我們這一節(jié)要建立的境界，開始的時候球體位于左邊紅色方塊的內部，在按動底部的綠色方塊后，球體進人右邊藍包入塊之內。#VRMLV2.0utf8Viewpoint（position0015}DEFleftBoxTransform（translation-500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100)}geometryBox()}]}DEFrightBoxTransform(translation500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor001)}geometryBox(}}]}DEFonoffTransform(translation0-50children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor010)}geometryBox())])其中，左邊的方塊為紅色，右邊的方塊為藍色，下邊的方塊為綠色，都是Transform類型，三者都位于場景圖的最高層，都是場景圖的根節(jié)點，都包含一個Box幾何體作為子節(jié)點。下面為紅方塊增加一個球體子節(jié)點：DEFleftBoxTransform(translation-500children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor100))geometryBox())DEFSphereChildShape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor101)}geometrySphere(radius1.2)}]}為了以后引用方便，這里為球體子節(jié)點起了名字：SphereChild。為了讓用戶能夠增刪這個兒子，把綠方塊定義成接觸傳感器：DEFonoffTransform(translation0-50children[Shape(appearanceAppearance(materialMaterial(diffuseColor010)}geometryBox())DEFTSTouchSensor()])子節(jié)點增刪的具體任務由Script節(jié)點來完成：DEFSScript(eventInSFBoolisActiveeventOutMFNodechildfieldMFNodetestNodeUSESphereChildurl”javascript:functionisActive(value)(if(value)child=testNode;)”)請注意，它的出事件child的類型是MFNode，也就是說，通過這個事件送出的是節(jié)點。節(jié)點S的testNode域是對球體SphereChild引用(USE語句)，引用不復制該節(jié)點，而是把同一節(jié)點再次插入場景圖，從而導致SphereChild擁有多個父親，所以場景圖儀僅是層次結構，而不是樹形結構。加上下面的路由語句，建立事件聯系：ROUTETS.isActiveTOS.isActiveROUTES.childTOl