虚拟现实技术-vrml2

虚拟现实技术虚拟现实技术2022/11/42VRML编程VRML,2021内容提要Shape节点根本几何造型造型材质控制Group节点节点定义及引用VRML,20211.1Shape节点VRML虚拟场景中的空间造型使用Shape节点加以创立。场景造型包括根本几何造型(立方体、球体、圆柱体、圆锥体)，文本造型以及以点、线、面方式构造的任意几何造型。(1)Shape节点语法格式如下： Shape{ appearanceNULL #exposedFieldSFNode geometryNULL #exposedFieldSFNode }Shape节点由两个重要的属性组成，即造型的外观属性和几何属性。VRML,2021Shape节点造型的外观属性由appearance域的域值设置：指定另一个外观节点Appearance节点，缺省为NuLL，表示不包含任何外观节点，此时系统使用缺省的造型外观属性(白色发光)。造型的几何属性由geometry域的域值设置：指定另一个造型节点，如Box、Sphere节点等，其缺省为NULL，表示不包含任何造型节点，即不创立任何造型。Shape节点的功能在于创立geometry域设置的造型，并将Appearance节点指定的外观属性应用到geometry域的造型节点上。VRML,2021Shape节点(2)Appearance节点语法格式Appearance节点用于指定造型的外观属性，常作为Shape节点appearance域的域值使用。Appearance节点由3个重要的属性组成，即造型的材质属性、纹理渲染属性以及纹理变换属性。

Appearance{ materialNULL #exposedFieldSFNode textureNULL #exposedFieldSFNode textureTransformNULL#exposedFieldSFNode }VRML,2021Shape节点material域设置造型的材质属性，其域值指定另一个材质节点Material，缺省为NULL，此时系统使用缺省的造型材质属性。texture域设置造型的纹理渲染属性，其域值指定一个应用于造型的二维纹理映射(如ImageTexture、PixelTexture、MovieTexture)，缺省为NULL，表示不应用任何纹理映射。textureTransform域设置造型的纹理变换属性，其域值指定纹理映射到造型时所使用的二维纹理坐标变换，缺省域值为NULL，表示不对纹理进行任何坐标变换。VRML,20211.2根本几何造型VRML根本几何造型共有4种，它们是立方体、球体、圆柱体以及圆锥体几何造型，分别使用Box节点、Sphere节点、Cylinder节点和Cone节点加以创立。造型的几何属性由Shape节点的geometry域的域值设置，它要具体指定的另一个造型节点可以是Box、Sphere、Cylinder、Cone标准几何造型节点或文本节点或以点、线、面方式构造几何造型的非根本几何造型节点。VRML,2021根本几何造型1.Box节点 用于创立标准立方体几何造型。Box节点语法格式如下： Box{ size2.02.02.0 #fieldSFVec3f }VRML,2021根本几何造型size域值指定一个以VRML空间坐标系原点为中心，且每个面均与坐标平面平行的三维

长方体的长、宽、高尺寸。缺省值为(2.02.02.0)，分别表示长方体在x、y、z轴方向上的长度值。VRML,2021根本几何造型例1标准立方体VRML,2021根本几何造型VRML,2021根本几何造型例2创立平板造型VRML,2021根本几何造型VRML,2021根本几何造型2.Sphere节点 用以创立标准球体几何造型。Sphere节点语法格式如下： Sphere{ radius1.0 #fieldSFFloat }VRML,2021根本几何造型Sphere节点仅包含一个radius私有域，radius域的域值指定一个以VRML空间坐标系原点为中心的球体的半径尺寸，其缺省值为1.0。VRML,2021根本几何造型例3圆球Background节点用以渲染场景背景设置天空背景颜色为白色，默认为黑色。VRML,2021根本几何造型VRML,2021根本几何造型3.Cylinder节点 用于创立标准圆柱体几何造型。Cylinder节点语法格式如下： Cylinder{ radius1.0 #fieldSFFloat height2.0 #fieldSFFloat topTURE #fieldSFBool sideTURE #fieldSFBool bottomTURE #fieldSFBool }VRML,2021根本几何造型radius域：以y轴为中心轴的圆柱体的底圆半径尺寸(缺省值为1.0)height域：圆柱体在y轴上的高度(缺省值为2.0)top域：是否绘制顶圆(缺省值为TRUE)side域：是否绘制圆柱侧面(缺省值为TRUE)bottom域：是否绘制底圆(缺省值为TRUE)VRML,2021根本几何造型Cylinder节点共有5个私有域。标准Cylinder节点创立的是底圆半径为1个VRML长度单位，高度为2个VRML长度单位的以空间坐标系原点为中心、以y轴为中心轴的圆柱体。VRML,2021根本几何造型例4有底无顶圆柱半径为1个单位长度、高度为2个单位长度的有底无顶圆柱体造型。VRML,2021根本几何造型VRML,2021根本几何造型4.Cone节点 用以创立标准圆锥体几何造型。Cone节点语法格式如下： Cone{ bottomRadius1.0 #fieldSFFloat height2.0 #fieldSFFloat sideTRUE #fieldSFBool bottomTRUE #fieldSFBool }VRML,2021根本几何造型bottomRadius域：以y轴为中心轴的圆锥体的底圆半径尺寸(缺省值为1.0)height域：圆锥体在y轴上的高度(缺省值为2.0)side域：是否绘制锥面(缺省值为TRUE)bottom域：是否绘制底面(缺省值为TRUE)VRML,2021根本几何造型Cone节点共有4个私有域。标准Cone节点创立的是底圆半径为1个VRML长度单位，高度为2个VRML长度单位的以空间坐标系原点为中心、以Y轴为中心轴的圆锥体。VRML,2021根本几何造型例5谷仓VRML,2021根本几何造型VRML,20211.3造型材质控制造型的材质属性，包括造型的反光颜色、发光颜色、明亮程度以及透明度等。造型的材质控制使用Appearance节点的material域的域值设置。1.材质的颜色外观

VRML中，造型的颜色通常使用RGB色彩进行度量，造型材质的颜色外观分别由Red、Green、Blue三原色进行调制设置。VRML,2021造型材质控制

该颜色数据由一组分别表示RGB分量的三个浮点数值构成，每个浮点数的取值范围是0.0～1.0。常见颜色的RGB分量2022/11/431VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制2．发光材质 VRML在材质控制中设置了相应的材质发光属性，不但可以设置其发光颜色，而且可以设置其发光强度。3．材质透明度 不同的造型有不同的材质透明度。材质的透明度不同，透过材质的光线数量就不等。完全透明的材质，光线透过造型而使其后场景清晰可见；半透明的材质，局部光线透过而使其后的场景隐约可见；完全不透明的材质，光线无法透过该造型而使其后的场景完全不可见。VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制4．Material节点

用于指定造型使用的材质属性。Material节点语法格式如下：

Material{ diffuseColor0.80.80.8 #exposedFieldSFColor emissiveColor0.00.00.0 #exposedFieldSFColor specularColor0.00.00.0 #exposedFieldSFColor ambientIntensity0.2 #exposedFieldSFColor shininess0.2 #exposedFieldSFFloat transparency0.0 #exposedFieldSFFloat }VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制Material节点共包含以下6个公共域的属性设置：(1) diffuseColor域 材质的漫反射颜色。造型外表相对于光源的角度将决定它对来自光源的颜色光线的反射强度，外表越接近垂直于光线，被反射的颜色光线就越多。该域值由一个三维数组来表示RGB分量，其缺省值为(0.80.80.8)，表示中强度的白光。(2) emissiveColor域 发光材质发射光线的颜色，其缺省值为(0.00.00.0)，表示发射光线为黑色。发光颜色在创立基于辐射度造型或在显示可视化科学数据时广泛应用。VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制(3) specularColor域

材质镜面反射光线的RGB颜色，缺省值为(0.00.00.0)，表示镜面反射光线为黑色。(4) ambientIntensity域

将有多少环境光线被该材质反射。环境光线具有各向同性属性，并仅依赖于光源的数目，它的颜色由ambientIntensity乘以diffuseColor计算；该域值的缺省值为0.2，表示对光源产生较少的环境光线反射效果。VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制(5) shininess域

造型材质的明亮程度，其值从漫反射材质的0.0到高度抛光材质的1.0之间取值，缺省值为0.2，表示适当的材质亮度。specularColor域和shininess域共同决定了镜面反射光线的效果。(6) transparency域

造型材质的透明属性，其值从完全不透明材质的0.0到完全透明材质的1.0之间取值，缺省值为0.0，表示完全不透明材质。VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制常见材质的material域值属性VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制例6金箍棒VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制例7发光灯泡VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制如果将该例程序代码中的emissiveColor域替换成diffuseColor域且域值不变，场景有什么变化？调整NavigationInfo节点headlight域的域值为FALSE，同时调整emissiveColor域为diffuseColor域，看两者有何区别。VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制例8三维模具VRML,2021虚拟现实网络程序设计造型材质控制VRML,2021虚拟现实网络程序设计1.4Group编组节点Group编组节点 使用Group编组节点可以将多个相同或不同的VRML节点进行编组，以捆绑创立复杂造型。Group编组节点语法格式如下： Group{ children[] #exposedFieldMFNode bboxCenter0.00.00.0 #fieldSFVec3f bboxSize-1.0-1.0-1.0 #fieldSFVec3f addChildren #eventlnMFNode removeChildren #eventlnMFNode }VRML,2021虚拟现实网络程序设计Group编组节点Group编组节点包括一个公共域、两个私有域以及一个入事件和一个出事件：children域设置包含在该编组节点中的子节点列表，该域值缺省为空列表，即不包含任何子节点。bboxCenter域设置包围该编组节点造型的包围盒的中心点坐标，该域值缺省为(0.00.00.0)。VRML,2021虚拟现实网络程序设计Group编组节点bboxSize域包围该编组节点造型的包围盒在当前坐标系x、y、z方向上的尺寸，该域值缺省为(-1.0-1.0-1.0)，即默认不人为设置包围盒，由浏览器渲染时自动设置。addChildren入事件用于将指定的节点增加到该编组节点的子节点列表中；假设该节点已在子节点列表中，那么事件将被忽略。removeChildren入事件用于将指定的节点从编组节点的子节点列表中删除；假设该节点不在子节点列表中，那么事件将被忽略。VRML,2021虚拟现实网络程序设计Group编组节点注意：大局部编组节点都使用bboxCenter和bboxSize域描述包围盒。包围盒设置包围编组节点内部所有几何造型的一个立方体。包围盒应大到能包含组中所有可能的活动空间。当包围盒在视野内时，浏览器将绘制包围盒内的全部场景。如果包围盒过大，将导致许多不必见、不可见的场景也被绘制了。此时应使用诸如Group或Transform等编组节点对场景进行分割规划，遵循的原那么是一个组节点所跨越的场景不应过大，以方便浏览器实时渲染。VRML,2021虚拟现实网络程序设计Group