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《軟件工程師雜志》2015年第三期

1VRML的基本特性(BasiccharacteristicsofVRML)

1.1基于ASCⅡ碼的低帶寬可行性VRML像HTML一樣，用ASCⅡ碼來實現(xiàn)各種場景，在各種平臺上都能使用，同時降低了數(shù)據(jù)流量，即使帶寬很低的網(wǎng)絡(luò)上也可以實現(xiàn)。

1.2改進的實時3D渲染引擎實時3D渲染引擎在傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實中曾使用過，但在VRML中有了更好地體現(xiàn)。這個特性把虛擬現(xiàn)實的建模和實時訪問更清晰地隔離開來，這也是虛擬現(xiàn)實與三維建模和動畫的區(qū)別。后者由于事先著色，所以不能提供交互性。VRML提供了6+1個自由度，即三個方向的移動和旋轉(zhuǎn)，以及與其他3D空間的超鏈接。

1.3可擴充性VRML雖然是一種標(biāo)準(zhǔn)，但無法滿足所有應(yīng)用的需要。有些應(yīng)用需要交互性很強，有些需要畫面質(zhì)量更高，有些需要虛擬現(xiàn)實世界更復(fù)雜。這些需求一方面相互約束，另一方面受到用戶平臺硬件的約束，所以VRML是可擴展的，可根據(jù)需求定義自己的對象及其屬性，并通過Java語言等方式使瀏覽器可以解釋這種對象及其行為。Web技術(shù)的迅速發(fā)展是VRML97的缺點逐漸暴露出來，VRML發(fā)展也日漸趨緩，已經(jīng)不能滿足人們的實際需求。究其原因主要有：性能表現(xiàn)力上有不足；編程能力束縛其推廣；軟件龐大，造成不必要的性能冗余等[4]。

2X3D(X3D)

X3D(Extensible3D)是具有擴充性的三維圖形規(guī)范，它組合XML和VRML技術(shù)，使其更適應(yīng)Web3D發(fā)展的需要。X3D第一版于2002年3月，結(jié)合了JAVA、XML、流等先進技術(shù)，包含更強大、更高效的3D計算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速率。X3D主要的目標(biāo)是：包含VRML97的功能；支持大量的數(shù)據(jù)編碼格式，包括XML；分離數(shù)據(jù)編碼和運行時間結(jié)構(gòu)；增添了新的行為對象、交互對象、繪圖對象；為3D場景提供可選的應(yīng)用程序接口；組件化，封裝輕量級的核心技術(shù)，使其能夠輕易地加入新的功能；允許在不同層次的服務(wù)上都能實現(xiàn)X3D規(guī)格；可擴充性，使用組件增加新節(jié)點，而且符合核心技術(shù)的運行代碼。為了滿足共享虛擬世界、科學(xué)可視化、多媒體再現(xiàn)、工程設(shè)計、娛樂、教育、網(wǎng)頁等方面使用的需要，X3D添加了以下的新特性：(1)三維圖形：多通道/多進程紋理貼圖、多邊形化幾何體、參數(shù)化幾何體、層次變化、光照、質(zhì)地。(2)二維圖形：在3D變換層級中顯示2D矢量、平面圖形、文本。(3)動畫：計時器和時間軸驅(qū)動的連續(xù)動畫，人性化動畫和變形。(4)空間化的音頻和視頻：在場景實體上映射視聽源。(5)用戶交互：基于鼠標(biāo)的選取和拖動，鍵盤輸入。(6)導(dǎo)航：實體在3D場景中的運動、碰撞、近距離和可見性檢測。

3X3D及VRML所面臨的挑戰(zhàn)(ThechallengewhichX3DandVRMLface)

眾多新的Web3D解決方案應(yīng)運而生，有些3D軟件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速，并且在某些方面達到或超過了VRML，其中最引人注意的是Java3D和Shockwave3D。Java在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用廣泛，同時在三維圖形上具有更顯著的特色。Java的獨有特性是平臺無關(guān)性。它只需部分編譯，負責(zé)編譯的是JavaVirtualMachine(JVM)，不同平臺有各自的JVM，用于處理與平臺相關(guān)的功能。平臺只要支持JVM，就能運行Java小程序，IE和Netscape都支持JVM。所以使用Java制作的3D圖形幾乎可以在所有的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器上顯示。Java3D的這種“無插件技術(shù)”特性，即不需要下載插件，客戶端也能渲染出優(yōu)質(zhì)的圖形質(zhì)量，物體動畫的動作流暢自然。Shockwave3D也是非常有特色的一種實現(xiàn)技術(shù)。Shockwave3D是由Intel和Macromedia公司合作開發(fā)的，植入MacromediaDirectorStudio8.5中的3D引擎。使用Shockwave3D可靈活地控制三維模型進行各種交互操作，并充分利用Director中的資源制作高品質(zhì)的動畫，以Shockwave影片格式在網(wǎng)上。Intel的技術(shù)使Shockwave3D可以利用OpenGL或DirectX進行硬件加速，并且它還支持骨骼變形動畫和層次細分表面。另外，Viewpoint、Cult3D由于其畫面生成質(zhì)量優(yōu)越，在需要高質(zhì)量畫面生成的產(chǎn)品展示領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用地位。而AdobeAtmosphere在實現(xiàn)所謂的虛擬社區(qū)獨具優(yōu)勢，Pulse3D則在游戲娛樂領(lǐng)域內(nèi)領(lǐng)先[5]。

4結(jié)論(Conclusion)

目前，研究人員已研發(fā)出很多基于VRML的模擬或虛擬系統(tǒng)，如動漫、網(wǎng)上教育、建筑群漫游、臨床醫(yī)學(xué)演示和虛擬影院等。同時，VRML也引入了某些傳統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計領(lǐng)域，由于VRML能提供較好的交互性和真實性，在協(xié)同工作中各開發(fā)者之間的交流聯(lián)系變得更直觀自然。

作者：鄒珺單位：蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院