第二章 VRML的基本知识.ppt

Ch2VRML基本知识,开发及运行VRML所需工具示例程序基本概念,VRML的运行环境,VRML对硬件与软件的环境要求都较低，一般计算机都可以运行，但配置较高时，运行速度较快。一般推荐配置为：（1）硬件环境：建议采用Pentium4以上的计算机，主频2G以上、内存128M以上、显存64M以上、硬盘10G以上。（2）软件环境：操作系统可采用Windows2000/XP/2003等，但要求安装VRML相关浏览插件。（3）网络环境：浏览VRML场景时可以采用拨号、宽带、无线等网络接入方式，网络浏览器可采用Windows操作系统自带的IE浏览器或Netscape浏览器。,开发及运行VRML所需工具,编辑工具：记事本或vrmlpad2.0浏览工具:安装浏览器插件：cortvrml安装过程中取默认值即可选软件加速,VRML场景的编辑与浏览,VRML程序是一种ASCII码的描述程序，可以使用计算机中任何一种具有文本编辑器的编辑器（如Windows中自带的记事本（NotePad）、写字板（WordPad）等）来编辑VRML源程序代码。但要求程序存盘时文件的扩展名必须是.wrl（world的缩写）或.wrz，否则VRML的浏览器将无法识别。在实际工作中，由于建造复杂场景时，VRML的建模语法繁琐、结构嵌套复杂，而且命令中的关键字都很长、用普通的文本编辑软件编辑不易输入和纠错。针对VRML的编程需求，为了提高编辑效率，我们常采用功能强大并且使用简便的开发设计软件VrmlPad。,VRML的编辑器,VrmlPad是由ParallelGraphics公司开发的基于文本式的、支持即时预览的VRML专用开发工具，另外还有如CosmoWorld、Internet3DSpaceBuilder等可视化场景创作工具。同时，主流的三维建摸软件如3DSmax、Maya、Blender等通过插件的方式都支持场景的VRML格式输出。VrmlPad最新版本是2.1，官方正式版为英文版。VrmlPad2.1具有VRML代码下载、编辑、预览、调试功能，是当今VRML源代码编辑的最强工具之一，如图所示。,VrmlPad编辑器的主界面,VrmlPad编辑器的主要功能有：,文件管理功能,（2）文件编辑功能,(3)具有预览功能,(4)方便快捷的材质编辑功能,(5)方便下载VRML资源,7.2.2VRML场景的浏览器,要在浏览器中观察VRML场景，需要安装VRML浏览器插件。下面的清单列出了目前常用的VRML/X3D浏览器插件。,BitManagementBSContactX3D/VRML97插件，支持InternetExplorer(Windows)OctagaX3D/VRML浏览器，支持InternetExplorer(Windows)CRCFreeWRLX3D/VRML浏览器，基于C语言开发，开源，支持MacOSX,Linux平台Xj3DforX3D/VRML97开源浏览器，是用于制定X3D规范的试验工具，2.0版本采用Java,其它浏览器：ParallelGraphicsCortona3DVRML97插件，支持Netscape与InternetExplorercortnaPlayerVersion4.2。blaxxunContactVRML97插件，支持NetscapeorInternetExplorerCosmoPlayerVRML插件，是对VRML97标准支持程度最高的一款浏览器，已停止开发，支持Firefox与InternetExplorerOpenVRML一个跨平台的VRML/X3D运行环境(MacOSX,Linux,FreeBSD),第二节示例程序P11,#VRMLV2.0utf8DEFqiutiTransformchildrenShapeappearanceAppearancematerialMaterialdiffuseColor011geometrySphereradius1.1DEFtimeTimeSensor#时间传感器cycleInterval2.0loopTRUEDEFbianhuaPositionInterpolator#移动位置节点key0.0,1.0#相对时间的逻辑值keyValue00-10#空间坐标的位置值与相对时间的逻辑值对应006ROUTEtime.fraction_changedTObianhua.set_fractionROUTEbianhua.value_changedTOqiuti.set_translation,第三节VRML2.0基本概念,VRML空间计量单位文件结构VRML的域VRML数据类型对象和事件路由,在构建虚拟场景中，构成场景的造型有大小的差别，物体间有相对位置的不同，并且造型还会有旋转、移动等运动。这就涉及到物体的空间坐标系、相应的长度、角度及颜色等。在VRML中，采用空间直角坐标系确定造型的位置，并且用特定的计量单位定量表示长度。,VRML的空间坐标与计量单位,VRML的空间坐标与计量单位（1）VRML空间坐标系在VRML场景中，空间直角坐标满足右手螺旋法则，就是说，右手四指从X方向转到Y方向，则拇指的指向是Z方向。在默认情况下，X坐标向右为正；Y坐标向上为正；而Z坐标指向观察者，如图所示。,长度及坐标的计量单位采用VRML单位计量，在三维空间中，它是统一的，简称为单位。需要注意的是，这里表示的单位和实际环境中的计量没有任何可比性，和一些三维建模软件如3DSMAX的计量单位也没有可比性。在VRML场景中，只有物体间的大小和相对位置都用VRML单位计量，才能模拟出真实的现实。,（2）VRML长度单位,（3）VRML角度单位在VRML中，使用的角度不是普通的角度，而是用弧度表示，这是浏览器接受的角度描述。当在VRML中使用角度单位中，要先将其换算成弧度后，再将其写入到VRML源程序中。VRML中的360角度等于2弧度，由此，1弧度约等于57。,（4）空间立体着色在VRML三维空间中，无论是背景、光线的颜色、物体，它们的颜色都是由红、绿、蓝（RGB）组合而成，它们分别对应3个浮点数，其域值为0.0-1.0之间，由这三原色组合成各种颜色。,VRML三维空间坐标系,VRML采用笛卡儿坐标系统，在空间的正中间定义了默认的原点，并以此基点建立了笛卡儿坐标系。空间的每一个点的位置用一组由三个实数构成的组表示，作为该点相对于原点的坐标。形式为（XYZ）。第一个数X为横坐标，表示对象在空间中的左右位置，第二个数Y为纵坐标，表示对象在空间中的上下位置，第三个数Z表示对象在空间中的远近位置。,VRML空间计量单位,长度单位VRML三维立体空间长度单位是统一的，只有一个单位标量，即VRML单位。VRML长度单位不是一个绝对尺寸的大小，即VRML尺寸与现实中的长度单位不具有可比性，只有在VRML单位之间才具有可比性。通常可理解为米角度单位弧度,空间背景结点,BackgroundskyAngle天空角1，天空角2，skyColor天空色0，天空色1，天空色2，groundAngle地面角1，地面角2，groundColor地面色0，地面色1，地面色2，,结点说明,天空色0为0度天空位置的颜色地面色0为0度地面位置的颜色天空色1，2，对应天空角1，2，地面色1，2，对应地面角1，2，系统自动过渡相邻位置的颜色角度的单位为弧度颜色由r、g、b分量合成颜色分量的数值范围：0.01.0,一些常用角度的弧度值（弧度=角度*/180）,制作VRML网页bk.wrl。（空间背景）,例题,参考源代码,#VRMLV2.0utf8GroupchildrenBackgroundskyAngle1.0471.570#60度，90度skyColor0.00.01.0,0.20.20.8,1.01.01.0groundAngle1.3961.570#80度，90度groundColor0.01.00.0,0.00.50.2,1.01.01.0,二、VRML的语法结构,VRML语法主要包括有文件头、节点、原型、脚本和路由等。当然并不是所有的文件都必须是这六个部分，只有文件头是必须的。VRML的立体场景与造型由节点构成，再通过路由实现动态的交互与感知，或是使用脚本文件或外部接口进行动态交互。在VRML文件中，节点是核心，没有节点，VRML也就没有意义了。VRML场景可以由一个或多个节点组成，VRML中还可以通过原型节点创建新的节点。,一个较为通用的VRML文件语法结构：,#VRMLV2.0utf8#VRML文件的第一行必须有这一行，这是VRML文件标志节点名#VRML的的各种“节点”域域值#对应“节点”的“域”与“域值”Script#脚本Script节点ROUTE#路由：把入事件与出事件相关联在这个VRML文件结构中，包括有以下几个内容。它是一个很典型的VRML文件。它表达了下述几个方面的含义：,1、文件头VRML文件中的第一行#VRMLV2.0utf8，这是VRML文件头，任何VRML文件都必须有这样的文件头，并且必须放在第一行，它表述了以下三个含义：（1）#这个#不是注释，而是VRML文件的一个部分；（2）VRML表示告诉浏览器，这是个vrml文件；（3）V2.0表示告诉浏览器，这个文件使用vrml2.0版的规范完成；（4）utf8表示文件是使用国际UTF-8的字符集。,2.文件结构,#VRMLV2.0utf8节点名#各种类型的节点域域值相应节点的域和域值.Script#脚本Script节点ROUTE路由，实现动态效果,2.文件结构,由文件头、造型、原型、事件和路由五部分组成文件头：VRMLV2.0utf8表示之后是注解；在它之后的每一个字都会被忽略，一直到换行符。造型：物体的造型即场景图，场景图由描对象及其属性的节点组成。,专用名词,节点域,节点（Node）是VRML文档基本的组成单元，它描述对象某一方面的特征：如形状、材质等。VRML虚拟世界的对象往往由一组具有一定层次结构关系的节点来构造。节点具有节点名、节点类型、域、事件接口和实现五个组成部分。节点可以用DEF语句命名，用USE语句引用。,节点,节点是VRML最基本的单位，是VRML的精髓和核心。节点用来完成某个功能，节点是实现功能的最小单位和场景图的基本组件。节点是现实世界中各种事务、对象、概念的抽象描述。VRML文件就是若干表现功能各异的节点层层嵌套构成节点包括域和事件。,节点格式,节点名#各种类型的节点域名域值域值类型说明.如：geometrySphereradius1.5,域,域定义了节点的各个属性，每个域都代表了不同的属性类似于高级语言中的“变量”或“数组”域的类型1）普通域（field）2）公共域（exposedField）除脚本节点外，其余节点内的每个域的类型是预定的。域名：节点内域名是唯一的，是VRML中的关键字域值：域的取值，和VRML的数据类型有关。除脚本节点外，其余节点内的每个域有自己的默认值。,同一个节点中的域的特点,无序性可选性（有默认值）域名的唯一性具有不同的类型,例,#VRMLV2.0utf8ShapeappearanceAppearancematerialMaterialdiffuseColor100geometrySphereradius1.5,VRML的数据类型（域的类型）,单值类型：以“SF”开始，只包含单值。单值：一个独立的数，一个向量、颜色的几个数多值类型以“MF”开始，包含多个值用方括号括起来的一系列用逗号和空格隔开的单值,域的类型,SFBoolSFFloat和MFFloatSFInt和MFIntSFVec2f和MFVec2fSFVec3f和MFVec3fSFColor和MFColorSFRotation和MFRotation,对象和事件,对象：具有属性（如高度、宽度、颜色等）、行为动作的实体或模型。VRML中的节点就是对象。例题2-1中的qiuti、time、bianhua等。对象具有收发信息的功能。通过事件完成。,事件(Event),在VRML中，“事件”是操作者、节点、系统本身、程序代码产生的行为动作。如：鼠标点击、实践传感器的时间到等。,事件(Event),在VRML中，每一个节点一般都有两种事件，“入事件”(eventIn)和“出事件”(eventOut)，每个节点通过这些“入事件”和“出事件”来改变节点自己的域值。如节点的颜色可以改变，可以表示为接收了这样一种事件：set_color。当节点被改变了，会对改变的状态有所反应，送出一些事件,比如发出信号，颜色改变了：Color_changed。,事件(Event),事件相当于高级程序语言中的函数调用。其中，“入事件”相当于函数调用的入口参数，而“出事件”相当于函数调用时返回的参数。在VRML中的每一个节点内部有些域被定义为“暴露域”，即指它能够接收事件，也能输出事件。事件的调用是临时的，事件的值不会被写入VRML中。事件的命名规律：“入事件”以set_开头，“出事件”以_changed结尾。,事件的引用,对象本身的引用直接使用对象名称；对象的事件、属性、方法引用使用“.”操作符，如：对象名.事件名对象名.属性名对象名.方法名MFNode类型的节点，对象引用涉及数组。P18例题。,路由,路由的功能是连接一个节点的“入事