虚拟现实VRML论文

1、密级：公开VRML虚拟现实场景设计 及动态仿真的实现VRML virtual reality scene designAnd dynamic simulation to achieve学 院：信息科学与工程学院专 业 班 级：计算机1001学 号：100405116学 生 姓 名：魏国亮指 导 教 师： 刘阳（副教授） 2014年 6月 摘 要 虚拟现实（Virtual Reality，VR）是由美国VPL公司的Jaron Laniner在1989年创造的一个新词。它通常是指采用头盔显示器，数据手套等一系列新型交互设备构造出的用以体验或感知虚拟境界的一种计算机软件，硬件环境，用户使用这些高级设

2、备以自然的技能（如头的转动，身体的运动以及人类的自然语言等）向计算机发送各种指令，并得到环境对用户，视觉，听觉，触觉等多种感官信息的实时反馈。 世界上首个具有虚拟现实思想的装置是由Morton Heilig在1962年研制成功的，它是一种被称之为Sensorma的具有多种感官刺激的全景式立体电影设备。该设备主要由三维视频（由一对并排的35mm摄像机同时拍摄）组成，并具有立体声功能，能产生不同的气味，能产生自然风的吹拂，座椅还可以随剧情的变化震动。这所有的一切都使电影观看者这是体验到骑着摩托车漫游纽约市区，看见高楼，听见鸟语，闻到花香，和风吹拂面庞以及不时颠簸所带来的神奇感受。自20世纪90年代

3、以来，虚拟现实技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。它借助计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境，而且支持用户使用自然的技能亲身感受它。目前己经广泛应用于军事、科学计算可视化、教育与培训、设计与规划、虚拟测试、虚拟游览、购物、交互式娱乐、工程技术、科技探索等多方面领域。本文介绍了使用虚拟建模语言VRML来构建的3D虚拟场景的技术和它在虚拟风力发电厂环境中的动态仿真的实现。用虚拟现实语言构建风力发电厂可以在风力电厂竣工前就可以提前展示电厂全貌，给投资方以及即将工作的人们一个直观的展示。可以在建造电厂前调试风车的位置，提高风能的利用率。还可以将宿舍和工厂的位置提前预定有计划有步骤

4、的去进行风力发电厂的建造。极大的节省的人力物力资源，节约财力。关键词：VRML；虚拟现实；动态仿真Abstract VR (Virtual Reality, VR) is a new word by the U.S. VPL 's Jaron Laniner created in 1989.It usually refers to the use of helmet-mounted display , data gloves, and a series of new interactive device constructed out of the virtual realm to e

5、xperience or perception of a computer software and hardware environment , users of these advanced devices to natural skills ( such as turning the head, movement of the body and the natural human language, etc. ) to send various commands to the computer and get the user environment , visual, auditory

6、, tactile and other sensory information , real-time feedback.The world's first virtual reality devices have thought by Morton Heilig successfully developed in 1962 , it is called a multi- sensory stimulation Sensorma has panoramic stereoscopic film equipment. The equipment consists of a three-di

7、mensional video ( shot by a pair of side by side while the 35mm camera ) composition , and has stereo function , can produce different smells , can produce natural wind blowing , the seat can also change with the story of vibration. This is everything to make the film the viewer to experience riding

8、 a motorcycle which is roaming New York City area , saw the tall , hear the birds, smell the flowers , and from time to time the wind blows faces bumpy brought magical experience.Since 1990s virtual reality technique has been one of the hot spots in IT field .Itcreates a living virtual environment b

9、y using computer and allows the users communicate with it freely. Now VR is widely used in the military, medicine,education, virtual travel，shopping, interactive entertainment etc.This article describes the technology and its use of dynamic simulation modeling language VRML to build a virtual 3D vir

10、tual scene in a virtual environment, the realization of wind power plants . People build wind power plants can use virtual reality modeling language can be displayed in front of the wind power plant power plant completed ahead of schedule the whole picture , to investors and the upcoming work of a v

11、isual display . Before you can debug build windmill power plant location , improve the utilization of wind energy. You can also position the factory dormitory and book in advance of a planned steps to carry out the construction of wind power plants. Great human and material resources saving , saving

12、 money .Keyword：VRML；Virtual reality；Dynamic Simulation目 录摘 要IIAbstractIII第1章 引言11.1课题的研究目的和意义11.2国内外发展状况21.3研究内容及目标31.4本章小结4第2章 VRML概述52.1VRML概述55VRML的技术特征67BSContact浏览器92.2VRML技术11VRML文件格式及MIME类型11VRML中的节点分类12VRML的时间体系132.3本章小结13第3章 虚拟风力发电厂实体造型的创建143.1 风力发电厂厂区地面的制作1414163.2风力发电厂内楼宇的制作1819222528第4章

13、 主场景的渲染和生成324.1平行光源的使用324.2背景的创建334.3音源节点的引用34第5章 多视点的创建和树木的创建355.1多视点的创建355.2树木的实现37第6章 结论40参 考 文 献41第1章 引言1.1课题的研究目的和意义虚拟现实(Virtual Reality)是一种可以创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统。从本质上说，就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。根据虚拟现实 所应用的对象的不同，虚拟现实 的作用可以表现为

14、不同的形式，例如将某种概念设计成构思可视化和可操作化，实现逼真的模拟现场效果，达到任意复杂环境下的廉价模拟训练目的等。VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据

15、进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。 虚拟现实系统的特征： 1.多感知性 （Multi-Sensory）所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感

16、知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉,听觉,力觉,触觉,运动等几种。 2.浸没感 （Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。 3.交互性 （Interactivity）指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自

17、然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。 4.构想性 （Imagination）强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。1.2国内外发展状况 虚拟现实技术的应用极为广泛，Helsel与Doherty在1993年对全世界范围内已经进行的805项虚拟现实研究项目作了统计，结果表明：目前在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流，达21.4，其次是军事与航空达12.7，医学方面达6.13，机

18、器人方面占6.21，商业方面占4.96，另外在可视化计算、制造业等方面也有相当的比重5。下面简要介绍其部分应用。1. 医学虚拟现实在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等)，虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型

19、进行手术。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，虚拟现实技术都有十分重要的意义。2. 娱乐、艺术与教育丰富的感觉能力与3D显示环境使得虚拟现实成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对虚拟现实的真实感要求不是太高，故近些年来虚拟现实在该方面发展最为迅猛。如Chicago(芝加哥)开放了世界上第一台大型可供多人使用的虚拟现实娱乐系统，其主题是关于3025年的一场未来战争7；英国开发的称为“Vir

20、tuality”的虚拟现实游戏系统，配有HMD，大大增强了真实感；1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使该系统获该年度虚拟现实产品奖。另外在家庭娱乐方面虚拟现实也显示出了很好的前景。 作为传输显示信息的媒体，虚拟现实在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。虚拟现实所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如油画、雕刻等)转化为动态的，可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外，虚拟现实提高了艺术表现能力，如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器，手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中

21、去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。对艺术的潜在应用价值同样适用于教育，如在解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面，虚拟现实是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了一个“虚拟的物理实验室”，用于解释某些物理概念，如位置与速度，力量与位移等8。3.军事与航天工业模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为虚拟现实提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训1练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用虚拟现实技术，可模拟零重力环境，以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。4.管理工程虚拟现实在管理

22、工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时，可以在建筑物动工之前用虚拟现实技术显示一下；当财政发生危机时可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。以上仅列出虚拟现实的部分应用前景，可以预见，在不久的将来，虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯，并将深入到人们的日常工作。1.3研究内容及目标虚拟现实早期应用集中在军事仿真系统和航空航天领域，如VIEW系统；现在科学计算可视化，建筑漫游，产品设计，教育，培训和娱乐等领域都有广泛应用。虚拟现实的应用可划分为两类：一类是真实世界仿真，另一类是抽象概念建模，也称为“可视化”。真实世界仿真类的应用实例有：大规模战争战略和战

23、术演练，飞行训练，航天飞机风洞试验仿真，核弹爆炸模拟及医学手术模拟等。此类应用主要针对那些采用实物仿真困难，或代价巨大，或受条件限制难以实现的场合。抽象概念建模类的应用实例有：综合环境模型的建立与评估，自然灾害的预测，大气数据分析，石油勘探，新型药物分子结构合成，虚拟原型设计与制造，远程教育，文物保护等，此类应用大多与科学计算可视化技术相结合。科学计算可视化主要解决如何通过虚拟现实的手段生动的表现科学数据的内部规律与计算过程，如天气云图运动规律，空气湍流特性等。在科学计算可视化基础上发展起来的信息可视化技术则更进一步，主要用于表现系统中信息的种类，结构，流程以及相互间的作用等。信息可视化能有效

24、地揭示复杂系统的内部规律，解决无法定量，而定性又很难准确表达的科学问题。1.4本章小结本文介绍了虚拟现实的概念，虚拟现实的发展前景以及虚拟现实的应用。正是因为虚拟现实的广阔发展前景和它的在现实用的实用性，使得虚拟现实与我们的现代生活紧密相连。正因如此虚拟现实才会在现代生活中大放光彩，我们的计算机科研人员在这个方面大力的努力。第2章 VRML概述2.1VRML概述 VRML的发展历史可以追溯到20世纪的最后10年，自1991年开始投入运营的Web是VRML发生和发展的强大动力源。1994年5月，Mark Pesce和Tony Parisi在瑞士日内瓦召开的第一届万维网国际会议上介绍了他们开发的可

25、在Web上运行的虚拟现实界面，获得广发好评。该会议同时决定制定一种能够连结Web的三维场景式的描述语言，VRML这一术语也正是在这次会议上有惠普公司欧洲研究实验室的Rava Raggett首先提出。不久，虚拟现实标记语言（Virtual Reality Markup Language）就被研究人员以虚拟现实建模语言（Virtual Reality Modeling Language）所代替（缩写是VRML），因为Modeling更能反映VRML的目的。 在1994年10月，在芝加哥召开的第二届万维网国际会议上，VRML1.0规范正式出台。但是由于VRML1.0无法实现互动，在三维建模世界里相对

26、于HTML并没有特别大的优势所以当时VRML并没有被广泛的接受。所以也促使研究人员进一步去使VRML的规范更加完美，各个国家的计算机研究人员开始加深对VRML的深层次的研究。通过在1996年春天在多方的对于几种VRML2.0版规范的建议草案的讨论中，最终在1996年5月，VAG以投票的方式决定采纳Moving Worlds方案作为VRML2.0版规范，并于1996年8月在新奥尔良举办的SIGGRAPH96回忆上公布实施。VRML的国际标准草案（Draft of International Standard，DIS）就是以VRML2.0为基础指定的，它于1997年4月提交国际标准化组织委员会（I

27、SO）审议，并于1997年12月正式批准，按照国际惯例定名为VRML97（ISO/IEC4772-1：1991）。1997年是VRML技术发展的里程碑，之后，为进一步推动VRML技术发展，VRML协会组织了十多个工作组（Working Group，WG），开展各项研究工作。每个工作组都采取自愿组织，自我约束的原则，并经VRML协会认可，专门负责某项与VRML有关的技术研究一起实现。近两年，Web3D协会（其前身是VRML协会）计划发布VRML的下一代国际标准X3D（eXtensible 3D，基于XML的新一代VRML）。X3D的主要目标是整合正在发展的XML，Java，流技术等先进技术，使之

28、具有更强大，更高效的三维计算能力，渲染质量，传输速度和交互功能，以及对数据流强有力的控制等。X3D与MPEG-4（用于数字化影视的新技术，基于VRML）兼容，实用XML语法，并于VRML97向后兼容。X3D的主要任务是把VRML的功能封装到一个轻型和可扩展的内核之中。由于X3D可扩展，任何用户都可以根据自己的需求，任意扩展其功能。VRML的技术特征 将VRML作为建模语言，有很多种好处。其主要技术特征为以下几点：（1）基于客户及/服务器（Client/Sever，C/S）模式的访问方式。服务器作为中心工作站负责协调绝大多数仿真活动，提供VRML文件及其资源（视频，图像，声音等），并维护环境中所

29、有虚拟对象的状态。客户及则通过Internet下载期望访问的文件，运行客户进程，管理用户化身。 （2）分布式场景可扩充性。VRML文件的一个重要特性是其内建了支持多个分布式文件的内联机制（Inline节点），通过内联机制嵌入其他.wrl文件，从而允许将一个巨大的虚拟环境进行分割设计而后合并展示。同时，VRML还提供了外部原型引用机制（EXTERNPRO-TO语句），锚链机制（Anchor节点），脚本语言（Script Language）等机制，允许以超链接方式在本地节点中指向并组织Internet网上资源，实现可扩充性。 （3）ASCII文本格式的描述性语言。VRML与HTML相同，使用ASC

30、II文本格式的三维场景式描述语言进行编程。这在保证各种平台通用的同时，也降低了数据通信量，从而提高个数据传输率。而且当VRML在本地机器上运行时，由于不再受网络带宽及传输率限制，其效果更佳。 （4）增强了的静态场景。VRML2.0新增的一些功能节点可以是三位静态场景的真实感更强。例如background节点可以为场景设置环境背景图片，使用户置身于真实的三维空间之中；使用Fog节点还可以产生逼真的环境物化大气效果等。 （5）可交互性动画。VRML2.0设置的接触传感器，环境传感器，感知传感器以及碰撞传感器可用于对三维造型进行实时交互方针，以避免物体穿墙而过等现象发生；而系统动画插补器则可以在场景

31、中实时渲染关键帧动画。 （6）三维视听效果。VRML所创建的虚拟环境已完全不同于HTML以及其他系统的二维平面效果。随着浏览者的移动，VRML场景中再行的各种属性（例如方位，光照等）也将随之改变，以实现立体视觉。VRML场景中的声音也不再是简单的二维声音。通过Sound节点，用户可以具体设置声音大小，音源位置，传播方向等空间属性，从而使声音表现出高低有别，远近不同的三维立体音效。 （7）Java或JavaScript支持。VRML通过Script节点引入Java或JavaScrip （8）t语言编写的脚本程序来扩展其功能。Java与VRML具有很强的互补性：Java具有Internet环境下程

32、序设计的优势，而VRML具有虚拟现实场景建模的优势，两者结合可开发出较为复杂点点滴滴滴滴滴的，交互性强的虚拟三维系统。 VRML与HTML一样，均为ASCII文本格式的描述性语言，因此，原理上讲可使用任何一种文本编辑系统（例如Windows环境下的Notepad）惊醒VRML编程设计。一般而言，这些非专业的编辑系统使用简单，但相关功能也少，不完全适合超大规模的VRML场景设计。VRML的发展历史不长，但由于其强大功能和诱人的应用前景，许多支持VRML的专业编辑系统不断涌现，如常见的Internet 3D Space Builder ，Cosmo World，VrmlPad等。这些编辑系统功能转

33、移且强大，更可贵的是使用方便，简单。1.VrmlPad功能特点 VrmlPad具有以下主要功能特点：（1） 可编辑本地或网络上的远程文件，可压缩存储；（2） 支持高级查找，使用书签，分色显示，自动侦错等编辑功能；（3） 支持多步取消和重复操作；（4） 采用树形结构显示场景构造；（5） 支持在浏览器中对场景预览；（6） 有功能强大的软件发布向导；（7） VrmlPad环境中可以处理和执行其他语言编写的外部应用程序；（8） 提供文件列表功能，方便用户管理系统目录。2.VrmlPad工作界面VrmlPad工作界面如图2.1所示图2.1VrmlPad工作界面 VrmlPad工作界面是标准的Window

34、s应用程序窗口，有标题栏，菜单栏，常用工具栏，系统左右两个主工作去以及状态栏组成。系统右工作区主要用于编辑VRML场景造型节点。其使用方法非常简单，工作区中任意输入VRML规则允许的合法名称首字母，VrmlPad将自动弹出一个滚动列表，列表中包含了所有医改字母开头的系统可用的名称或相关名称，用户只需在其中选择一个合适的名称，单击回车即可，非常方便。3. VrmlPad自动侦错 VrmlPad工作界面支持自动侦错。对于打开或编辑的VRML文件，系统自动执行错误检查及标示。对于检查到的程序错误，系统右工作区中将使用红色波浪线下划线予以标注，同时系统左工作区中场景结构图相应位置处也将出现提示标记“？

35、”。此时，单击状态栏上相应报警信息，系统将提示有关错误信息；双击状态栏上相应报警信息，系统将定位错误代码。4. VrmlPad材质编辑 系统有工作区中，鼠标双击以选择某Appearance节点或Material节点，再单击常用工具栏中的按钮，或使用“Tools”菜单项中的“Material Editor”命令，将打开“Material Editor”对话框，如图2.2所示，可以非常方便地按照所见即所得方式进行造型材质编辑。图2.2“Material Editor”对话框 在图2.2所示对话框中，Categories下拉列表框用于对材质的类别进行选择：“Color Set-tings”区域，可以

36、对Red，Green，Blue三原色分别进行调整；“Apply to”单选框用以设置调整的颜色所使用的目标是该节点的diffuseColor域，specularColor域还是emissiveColor域；“Material Properties”区域用以单独调整材质的ambientIntensity，shininess，transparency属性。对话框中，单击“Save”按钮可以将调整的材质属性保存在“Categories”下拉列表的User Defined Colors类别中；单击“OK”按钮自动将调整的材质属性应用到当前场景选中的Appearance节点或Material节点中；单击

37、“Cancel”按钮将放弃对材质属性的调整及应用。BSContact浏览器B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器（Browser），如Netscape Navigator或Internet Explorer，服务器安装Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server等数据库。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。B/S最大的优点就是可以在任何地方

38、进行操作而不用安装任何专门的软件，只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零安装、零维护。系统的扩展非常容易。B/S结构的使用越来越多，特别是由需求推动了AJAX技术的发展，它的程序也能在客户端电脑上进行部分处理，从而大大的减轻了服务器的负担；并增加了交互性，能进行局部实时刷新。BS浏览器特点：（1） 维护和升级方式简单。（2） 成本降低，选择更多。（3） 应用服务器运行数据负荷较重。BSContact Player工作界面如图2.3图2.3BSContact Player工作界面2.2VRML技术VRML文件格式及MIME类型VRML文件可以包括下列四个主要成份：VRML文件头、原型、造型和脚

39、本、路由。并不是所有的文件都包括这些要素，唯一必须的是VRML文件头。 VRML 2.0标准的文件头为#VRML V2.0 utf8。这不同于1.0标准中的文件头，1.0标准中文件只支持ASCII字符集，所以文本头为#VRMLV1.0ASCII。为了向下兼容，VRML 2.0文件格式兼容1.0文件格式。这个文件头有三个含义：第一、表明这个文件是一个VRML文件；第二，符合VRML 2.0版本；第三，文件使用的是utf8字符集(这是多种语言中键入字符的一种标准方式，包括英语，也支持朝鲜语、日语和阿拉伯语的字符)。 VRML注释允许在不影响VRML空间外观情况下，在VRML中包括其他信息。可以加入

40、对文件内容、文件绘制的不同部分的注释。注释以一个符号开始，结束于该行的最后。 VRML中包含描述空间中造型及其属性的节点。这些是VRML的构件。单个节点描述造型、颜色、光照、视点、以及造型、动画定时器、传感器、内插器等的定位和朝向等等。节点一般包括： 1.节点的类型(必需)。 2.一对括号(必需)。 3.括号中的一定数目描述节点属性的域(可选)和域值。 4.括号将节点的域信息组织在一起。组织在括号中的域是属于节点的。由节点及其相关域定义的造型或属性在空间中被视为一个整体。 所有的域类型，要么是单值类型，要么是多值类型。单值类型是单一的值，如一种颜色和一个数字，该类型命名以“SF”开始。多值类型

41、可以很有值，比如颜色和数字的列表，命名以“MF”开始。当指定多值类型时，使用括号将值的列表扩起来。 VRML文件以扩展名.wrl或.wrz结尾,表示这是一个包含VRML空间的文件。 MIME是英文Multipurpose Internet Mail Extensions多用途Internet邮件扩展的缩写17。它用来定义Internet上传送的文件内容类型的软件标准，所有的Web浏览器都能够理解MIME所定义的文件类型，并使用它们在浏览器上自动决定显示的信息内容。例如：如果一个MIME类型显示一个文件中包含VRML文本，那么浏览器将格式化VRML文本使其显示在浏览器的窗口中。一个MIME内容类

42、型由用斜杠分开的两部分指定。第一部分说明内容的一般类型，象文本、音频、视频类型。第二部分说明内容的子类型，用于指定内容使用的确切格式。 MIME内容类型由Internet协会标准化，临时的或最新的MIME内容类型都以x-开始(x表示扩展) 。VRML非常新，以至于它现在使用下列扩展的MIME内容类型：x-world/x-vrml。将来，VRML的内容类型将融合进正式的MIME标准，并成为下列MIME内容类型:model/vrml。 VRML中的节点分类 VRML中的节点有以下几种类型： 造型尺寸、外观节点：Shape、Appearance、Material 原始几何造型节点：Box、Cone、

43、Cylinder、Sphere 造型编组节点：Group、Switch、Billboard 文本造型节点：Text、FrontStyle 造型定位、旋转、缩放节点：Transform 内插器节点：TimeSensor、PositionInterpolater、OrientationInterpolater、ColorInterpolator、 ScalarInterpolator、CoordinateInterpolator 感知节点：TouchSensor、CylinderSensor、PlaneSensor、SphereSensor、VisibilitySensor、ProximitySe

44、nsor、Collision 点、线、面集节点：PointSet、IndexedLineSet、IndexedFaceSet、Coordinate 海拔节点：ElevationGrid 挤出节点：Extrusion 颜色、纹理、明暗节点：Color、ImageTexture、PixelTexture、MovieTexture、Normal 控制光源的节点：PointLight、DirectionalLight、SpotLight 背景节点：Background 声音节点：AudioClip、MovieTexture、Sound 细节控制节点：LOD 雾节点：Fog 空间信息节点：WorldIn

45、fo 锚点节点：Anchor 脚本节点：Script 控制视点的节点：Viewpoint、NavigationInfo 用于创建新节点类型的节点：PROTO、EXTERNPROTO、IS VRML的时间体系节点是由域和事件组成的，其中域的取值决定了节点的取值，从而决定了世界的当前状态，事件则为节点提供了接收外界消息以及向外界发送消息的能力。节点通过事件入口(eventIn)接收事件，通过事件出口(eventOut)发出事件，一个节点的事件出口和另一节点的事件入口之间用于传递事件的通路称为路由(Route)。通过路由联系起来的节点组成事件体系。事件体系是场景图除层次体系之外的另一基本组成部分，通

46、过事件体系，事件可以蔓延传播从而引起其它节点的变化。产生事件的最初原因是环境变化、用户交互或时间的推移，检测器节点(Sensor)能够检测到这种变化并发出初始事件。事件一旦产生，就按时间顺序向路由目标节点发送，并被目标节点处理，这种处理可能改变节点状态，产生其它事件，或者修改场景图的结构，从而为世界提供了动态性。2.3本章小结 本章从VRML的发展历史，开发工具，使用的浏览器插件，VRML节点以及VRML中的各个属性进行了详细介绍。使读者更加深入的了解VRML技术，了解VRML是如何形成三维立体图形的，以及如何与使用者进行交互。第3章 虚拟风力发电厂实体造型的创建因为本次制作的是风力发电厂的虚

47、拟场景，因此应该包含很多物品，这里既包括楼体，如办公楼、宿舍、餐厅等，又包含草坪、树木、公路、水等物体。有些造型是已经包含在主程序中。还有一些造型是在主程序之外独立创建的，在主程序外创建之后由主程序进行整合和调用。这样才成为一个完整的基于VRML的风力场电厂造型图。3.1 风力发电厂厂区地面的制作制作厂区地面时用到VRML中Shap造型节点中的构造几何面造型节点IndexedFaceSet该节点基本语法形式如下：IndexedFaceSetCoord 用于在VRML空间中设定顶点coordIndex 用于在VRML空间中告知如何将这些定点链接以形成所需的平面或几何体Color 用来给造成的平面

48、上色Colorindex 其域值是给该坐标下定点所形成的平面进行上色风力发电厂地面简略代码如下：Shape appearance Appearance material Material ambientIntensity 2.0 diffuseColor 0.0 1.0 0.0# 漫反射 texture ImageTexture url "cd1.jpg" textureTransform TextureTransform scale 12.0 12.0 geometry IndexedFaceSet #3维形体 coord Coordinate point -200.0

49、0.0 200.0, 250.0 0.0 200.0, 250.0 0.0 -200.0, -200.0 0.0 -200.0, coordIndex 0, 1, 2, 3 风力发电厂地面效果图如图3.1所示图3.1风力发电厂地面效果图 风力发电风车的风车田多选在四季有风的地带，所以我想制作一片山峦，将风车田置于其上。制作山峦就要用到VRML建模语言Shap造型节点中的地形标高造型-ElevationGrid节点。ElevationGrid节点语法格式大致如下：ElevationGridxDimensionXspacingzDimensionZspacingHeight （1）xDimensi

50、on域和zDimension域的域值设置标高造型在X和Z方向上栅格顶点的数量（注意其生长放向为X轴和Z轴的正方向），其域值必须大于等于0.所创建的标高栅格总数为（xDimension-1）*（zDimension-1）个。这两个域的域值缺省为0，表示不创建标高栅格。 （3）Height域的域值设置栅格顶点在Y方向上的海拔高度列表。注意每一个栅格顶点（不是栅格）都应该设置其海拔高度（即使为0.0也必须写出，而不能省略不写），且栅格顶点排列按照先X行方向后Z行方向的方式进行，总个数为xDimension*zDimension个。该域域值缺省为空列表，表示不设置栅格高度。风力发电厂风车田的制作简略代

51、码如下：Transform translation -200.0 -1 -360.0 children Shape appearance Appearance material Material ambientIntensity 0.7 diffuseColor 0.0 0.5 0.1 texture ImageTexture url "cd1.jpg" textureTransform TextureTransform scale 1.0 5.0 geometry ElevationGrid xDimension 10 zDimension 10 xSpacing 50.

52、0 zSpacing 25.0 solid FALSE creaseAngle 0.785 height 09.5, 55.0, 82.5, 44.0, 90.0, 77.0, 62.0, 68.0, 38.0, 13.5, 08.0, 45.0, 57.5, 35.0, 69.5, 62.0, 47.0, 41.0, 26.0, 08.0, 04.0, 12.0, 20.0, 26.0, 17.5, 12.5, 20.0, 14.0, 08.0, 04.0, 00.0, 04.0, 08.5, 11.5, 12.0, 08.0, 16.5, 03.0, 03.0, 01.5, 03.0, 3

53、2.0, 42.5, 34.0, 10.5, 23.5, 15.0, 12.5, 06.5, 03.0, 09.0, 16.5, 10.0, 13.5, 23.5, 32.5, 19.0, 10.0, 02.0, 01.0, 06.5, 15.0, 07.0, 10.5, 12.5, 15.0, 17.0, 03.5, 01.0, 00.5, 00.0, 01.0, 05.5, 08.5, 10.0, 17.0, 22.0, 07.5, 15.0, 07.5, 00.0, 01.0, 03.0, 04.0, 06.0, 05.0, 02.0, 01.5, 00.5, 00.0, 00.0, 0

54、0.0, 00.0, 00.0, 00.0, 02.0, 00.5, 00.0, 00.0, 00.0, 风力发电厂山峦效果图如3.2所示图3.2风力发电厂山峦效果图3.2风力发电厂内楼宇的制作 风力发电厂内的建筑大都使用了Shape节点，IndexedFaceSet节点，Appearance子节点，Geometry子节点等重要造型节点。(1) Shape节点任何一个VRML虚拟场景中的空间造型都必须使用shape节点加以创建，场景造型包括基本几何造型（立方体，球体，圆柱体，圆锥体），文本造型以及点，线，面方式构造的任意几何造型。Shape节点语法格式如下：ShapeAppearance Null