地學可視化與景觀模擬第六章虛擬現實建模語言Email：余接情第一節VRML概述

第一節VRML概述

第一節VRML概述第一節VRML概述

什么叫VRML？VRML（VirtualRealityMakeupLanguage）是一種面向WEB、面向對象的三維造型解釋語言；是一個開放的、可擴展的場景描述語言與標準。不僅支持數據和過程的三維顯示，而且能使用戶走進視、聽效果逼真的虛擬世界。定義了三維應用系統中常用的語言描述，如層次變換、光源、視點、幾何造型、動畫、材質、霧化和紋理映射等，并具有簡單的行為特征描述功能。第一節VRML概述VRML的特點具有強大的網絡功能。VRML程序可直接接入Intemet，創建立體網頁與網站。具有多媒體功能。能夠實現多媒體制作，合成聲音、圖像以達到影視效果。創建三維立體造型和場景，實現更好的立體交互界面具有人工智能。主要體現在VRML具有感知功能。可以利用感知傳感器節點來感受用戶及造型之間的動態交互感覺。第一節VRML概述VRML的發展1994年5月日內瓦的第一次WWW年會上，與會者提出要創造三維網絡的界面，必須有一種通用的描述性語言，于是誕生了虛擬現實描述語言(VirtualRealityMakeupLanguage)，隨后改為虛擬現實建模語言。1994年10月，第二屆WWW國際會議上公布了VRML1.0的草案，它是由SiliconGraphics，Inc.(SGI)的GavinBell通過選擇OpenInventor文件格式中的基本元素，增加必要的WWW特征制定出的。1995年德國舉行的Web會議上，第一個VRML瀏覽器Webspace首次亮相。SGI公司推出了WebspaceAuthor創作工具。第一節VRML概述VRML的發展1996年，對1.0版本進行重大改進的基礎上推出了2.0版本，添加了場景交互、多媒體支持，碰撞檢測等功能。1997年，經過標準組織的評估后，VRML2.0成為國際標準，并改稱VRML97。1998年，VRML組織改為Web3D組織，同時制訂了一個Extensible3D(X3D)，VRML將結合Java3D和XML等技術，成為Internet上三維虛擬世界的主要標準。第一節VRML概述地理虛擬建模語言（GeoVRML）

一種地理虛擬建模語言。用虛擬建模語言（VRML）為基礎來描述地理空間數據。其目的是讓用戶通過一個在Web瀏覽器安裝的標準的VRML插件來瀏覽地理參考數據、地圖、和三維地形模型。第一節VRML概述地理虛擬建模語言（GeoVRML）對VRML97標準的擴充，包括：(1)支持多種坐標系統和參考橢球(2)全面提高數據精度(3)三維建模型功能進一步增強新增了GeoCoordinate（描述對象的地理坐標）、GeoElevationGrid（建立DTM模型）、GeoLocation（將標準的VRML模型精確植入場景）等10個節點。(4)瀏覽模式的增強已正式作為附件收入VRML97國際標準，并將作為地理幾何組件包括在X3D/VRML200X國際標準中。目前CosmoPlay、ParallelGraphicsCortona?

等VRML/X3D瀏覽器提供GeoVRML支持。第一節VRML概述VRML文件文本格式擴展名為.wrl二進制格式擴展名為.wrz第一節VRML概述VRML編輯器第一節VRML概述用記事本來編寫源程序ParaGraphInternational公司的Internet3DSpaceBuilder由ParallelGraphics公司的VRMLPad

VRML瀏覽器ParallelGraphics公司的Cortona

SIG公司的CosmoPlayer

Management公司的BSContact

跨平臺開源軟件OpenVRML

第一節VRML概述VRML示例第二節VRML編程基礎#VRMLV2.0utf8#DrawthecolumnShape{ appearanceDEFYellowAppearance { materialMaterial{ diffuseColor1.01.00.0 } } geometryCylinder{ radius0.5 height4.0 } }#DrawthebaseTransform{ translation 0-30 children[ Shape{ appearanceUSEYellow geometryBox{ size2.02.02.0 } } ]}第一行：#VRMLV2.0utf8，唯一必須有的內容。注釋用“#”，直到本行結束，不支持多行注釋VRML是區分大小寫字母的一個VRML文件包含一個而且是唯一的場景圖節點一般包括：節點的類型（必需）、一對大括號（必需），括號中的一定數目描述節點屬性的域（可選）和域值。第二節VRML編程基礎VRML文件構成節點事件造型路由原型腳本第二節VRML編程基礎什么是節點？

節點是VRML文件最基本的組成要素，是VRML文件基本的組成部分。節點是對客觀世界中各種事物、對象、概念的抽象描述。VRML文件就是由許多節點之間并列或層層嵌套而構成的第二節VRML編程基礎每個節點包含子節點和描述節點屬性的“域名”或“域值”。在高級語言中稱為變量、數組等，在數據庫中常稱為字段。

什么是節點？“域”分為兩種：1）普通“域”(field)，相當于高級語言中的普通變量2）“暴露域”(exposeField)，相當于C語言中的外部變量。

節點由節點名、一對花括號組成，花括號內又包括節點的域名、域值及域值類型第二節VRML編程基礎在同一“節點”中的域遵循如下規則：同一節點中的各個域之間無先后次序之分；節點中的各個域均有自己相應的默認值；不同的域對應不同的域值類型。什么是節點？第二節VRML編程基礎什么是事件？每一個節點一般都有兩種事件，即一個“入事件”和一個“出事件”。在多數情況下，事件只是一個要改變域值的請求

“入事件”請求節點改變自己某個域的值“出事件”則是請求別的節點改變它的某個域值。第二節VRML編程基礎

什么是路由？路由是產生事件和接受事件的節點之間的連接通道。路由的作用將各個不同的節點聯系在一起，使虛擬空間具有更好的交互性、立體感、動感性和靈活性。第二節VRML編程基礎什么是造型？物體的造型，即場景圖由描述對象及其屬性的節點組成。第二節VRML編程基礎什么是原型？原型是用戶建立的一種新的節點類型,而不是一種“節點”。進行了原型定義就相當于擴充了VRML的標準節點類型集。節點的原型是節點對其中的域、入事件和出事件的聲明，可以通過原型擴充VRML節點類型集第二節VRML編程基礎什么是腳本？腳本是一套程序，與其他高級語言或數據庫的接口。腳本可以接受事件，處理事件中的信息，還可以產生基于處理結果的輸出事件。第二節VRML編程基礎VRML立體空間坐標系xzy第二節VRML編程基礎VRML單位。VRML長度單位第二節VRML編程基礎VRML角度單位VRML顏色紅、綠、藍(RGB)采用弧度制。Shape節點第三節VRML幾何造型定義一個VRML造型具有的幾何尺寸和外觀所有的VRML造型都使用shape節點創建Shape{

appearanceNULL#exposedFieldSFNode

geometryNULL#exposedFieldSFNode

}SFNode：表明一個屬性節點，控制造型節點創建造型。字段說明appearance外觀類型，Appearance{}為空域，NULL表示白色無材質。geometry幾何形狀，為NULL或其它10種造型節點。幾何造型節點上述Geometry域的域值用于設定一個幾何造型節點。第三節VRML幾何造型簡單幾何造型節點長方體Box球體Sphere圓錐體Cone圓柱體Cylinder復雜幾何造型節點點集PointSet線集IndexedLineSet面集IndexedFaceSet擠出造型Extrusion地形ElevationGrid文本Text幾何長方體節點——Box第三節VRML幾何造型Box{

size222#fieldSFVec3f}示例：#VRMLV2.0utf8Shape{ appearanceAppearance{ materialMaterial{} } geometryBox{ size3.02.03.0 }}字段說明size該字段用于控制箱型體尺寸的大小，默認值為(222)。幾何圓錐體節點——Cone第三節VRML幾何造型Cone{

bottomRadius1#fieldSFFloat

height2#fieldSFFloat

sideTRUE#fieldSFBool

bottomTRUE#fieldSFBool

}bottomRadiusheight/2height+x+y+z字段說明bottomRadius定義圓錐體的底部圓半徑大小，默認值為1。height定義圓錐體的高，默認值為2。side該字段是一個布爾值，用來決定圓錐體的四周是否創建。bottom該字段是一個布爾值，用來決定圓錐體的底部是否創建，默認值為TRUE。幾何圓錐體節點——Cone第三節VRML幾何造型示例：#VRMLV2.0utf8Shape{ appearanceAppearance{ materialMaterial{} } geometryCone{}}幾何圓柱體節點——Cylinder第三節VRML幾何造型Cylinder{

bottomTRUE #fieldSFBool

height2 #fieldSFFloat

radius1 #fieldSFFloat

sideTRUE #fieldSFBool

topTRUE #fieldSFBool

}字段說明bottom決定圓柱體的底部是否建立，默認值為TRUE。height圓柱體的高度，默認值為2。radius圓柱體的底部半徑，默認值為1。side圓柱體四周是否創建。默認值為TRUE。top圓柱體頂部是否創建，默認值為TRUE。示例：#VRMLV2.0utf8Shape{ appearanceAppearance{ materialMaterial{} } geometryCylinder{ radius3.0 height5.0 }}幾何圓柱體節點——Cylinder第三節VRML幾何造型幾何球體節點——Sphere第三節VRML幾何造型Sphere{

radius1#fieldSFFloat

}字段說明radius用來定義球體的半徑，默認值為1。示例：#VRMLV2.0utf8Shape{ appearanceAppearance{ materialMaterial{} } geometrySphere { radius3.0}}幾何球體節點——Sphere第三節VRML幾何造型點集合節點——PointSet第三節VRML幾何造型PointSet{

colorNULL#exposedFieldSFNode

coordNULL#exposedFieldSFNode

}域域值或子節點域值colorNULL空值Color節點color[]顏色列表coordNULL空值Coordinate節點point[]點坐標列表點集合節點——PointSet第三節VRML幾何造型li2_8.wrl線集合節點——IndexedLineSet第三節VRML幾何造型IndexLineSet{

coord NULL #exposedFieldSFNode

coordIndex[] #FieldMFInt32 color NULL #exposedFieldSFNode colorIndex[] #FieldMFInt32 colorPerVertexTRUE #FieldSFBool set_coordIndex set_colorIndex

}域域值或子節點域值colorNULL空值Color節點color[]顏色列表coordNULL空值Coordinate節點point[]點坐標列表事件說明set_colorIndex該事件是一個eventIn事件，用來設置colorIndex字段的值。set_coordIndex該事件是一個eventIn事件，用來設置coordIndex字段的值。線集合節點——IndexedLineSet第三節VRML幾何造型坐標序號坐標(x,y,z)00,1,011,0,121,0,-13-1,0,-14-1,0,1Polylines0,1,-10,2,-10,3,-10,4,-11,2,3,4,1由上表構成的5組Lines02143三維PolyLines四角錐線集合節點——IndexedLineSet第三節VRML幾何造型li2_9.wrl02143面集合節點——IndexedFaceSet第三節VRML幾何造型線集合節點——IndexedLineSet第三節VRML幾何造型li2_10.wrl02143ElevationGrid{

xDimension0 #fieldSFINT32

xSpacing1.0 #fieldSFFlost

zDimension0 #fieldSFINT32

zSpacing1.0 #fieldSFFlost

height []#fieldMFFloat

color NULL #exposedFieldSFNode colorPerVertexTRUE #fieldSFBool

normalNULL #exposedFieldSFNode normalPerVertexTRUE #fieldSFBool

texCoord NULL #exposedFieldSFNode ccwTRUE #fieldSFBool

solidTRUE #fieldSFBool

creaseAngle0 #fieldSFFloat set_height #eventInMFFloat

}地表網格節點——ElevationGrid第三節VRML幾何造型地表網格節點——ElevationGrid第三節VRML幾何造型zxDimension網格點數量，而非網格數量zDimensionxy012345