利用VRML和Java实现三维交互研究_邓朝晖

8期
邓朝晖 , 等 :利用 VRM L 和 Java实现 三维交互研究 *
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度的例子 , 可以采 用 Java动 态生成的方式来制作 。 每生成一个菱形就绕着中心轴旋转 1度 , 循 环 180 次即可达到效果 。下面是 VRM L文件的部分代码 。
D EF O BJ T ransform { ch ild ren [ DEF TS Tou chS ensor {} DEF shape Tran sform { rotation 0 0 1 0. 785398 ch ild ren [ Shape {appearan ce A ppearan ce {… … } geom etry B ox {size 5 5 0.2}} ] } ] } D EF Rot S crip t{ url “ Rotation. class” even tIn SFBool tou ched even tO u tM FN ode R otIt } ROU TE TS. isA ctive TO Rot. tou ched ROU TE Ro t. RotIt TO O B J. addCh ild ren
/ /设置新的 R otTt值并传送回 VRM L中 if(nu ll = b aseN odes) {R otIt. setV alue(baseN odes);} } catch (Excep tion ex) { ex. prin tS tackT race() ;}} / /接收事件 , 取得 touched变量的值 pub lic void processEvent(Even t ev) { if(ev. getN am e(). equals(“ touched”)) { start();} }}
利用 URL 连接 “ Ro tation.class”, 变量 touched 作为事件的传入口 , 变量 Ro tIt作为事件的出口 。当 接 触 传 感器 TS 检 测 到 鼠 标 被 按下 后 , “ ROUTE TS. isA ctive TO Ro t. touched”使 touched 的 值 变 为 真 , 如下的 Java程序将被加载执行 。
这样 , 通过 eventIn 和 even tOu t事件 就可 以把 fie ld定义字段的值传入和传出 Scrip t结点 , 从而实 现和 VRML 中缺省结点或自定义 结点之间的数据
交换 。
3 三维实体的动态生成
在虚拟实验场景中 , 常要求有动态实体的生成 。 这里介绍两种常用的动态实体生成方法 。 3.1 利用 Sw itch 结点模拟动态生成效果
结点是 VRML 中的基本元素 。 Script结点可以 看作是一个结点的外壳 :它拥有字段 、eventIn 事件 、 eventOu t事件 。 其本身没有任何动作 , 但可以通过 程序脚本来赋予脚本的动作 。
为了使虚拟空间具有动感 , 构造指令可以包含 绑定指令 。绑定两个结点之后 , 第一个结点通过这 样的路径传送给第二个结点的信息叫作事件 。当一 个结点接收到一个事件时 , 它将根据结点的特征开 始动画或者其它事情 。
Scrip t{ Field SFB ool d irectO u tput FA LSE Field SFB ool m ustE valuate FA LSE exposedField M FS tring url [ “ h ttp:/ /foo. com /fooB ar. class” , “ ht tp:/ / foo. com /fooBar. js”, ...] fie ld fieldTypeN am e fieldN am e in itialV alue even tIn eventTypeN am e even tN am e even tO u t even tTypeN am e eventN am e }
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科 学 技 术 与 工 程
7卷
2. 2 通 讯实 现 一个事件驱动三维世界的动态表现为 :一个到
达 evenIn 的事件会自动的使浏览器把事件传送到 程序上 , 这些程序是 Script结点中的 URL 字段 。对 于 Java语言 , 事件到达程序的 方法是确定的 , 事件 被分成一段段的代码 , 代码操作事件 。 在一个事件 被分配到程序后 , 程序将 会像这个事件 一样工作 。 然后 , 程序将会从它的计算中得到一些结果 , 再定义 一种方法把结果送回 Scrip t结点 。 最后 , 通过 Script 结点的 evenOu t事件将结果传送出去 。
利用 VRM L和 Java实现三维交互研究
邓朝晖 1, 2, 3 李仁发 பைடு நூலகம்*
(湖南大学软件学院 1 , 计算机与通信学院 3, 长沙 410082;郴州职业技术学院 3, 郴州 423000)
摘 要 构建基于 W EB 的虚拟实验室可以解决远程教育中的 技能培 训问题 , 虚拟 现实技 术可以 生成三维 逼真的 虚拟环 境 , 广泛应用于虚拟实验 室中 。介 绍了 VRM L 和 Java 技术的 基本概 念 , 利 用它们 进行三 维交互 的原 理 , 并 对三 维实 体的动 态实 现 , 动画的实现及声音的实现作了详细分析 。 关键词 虚拟现实 V RM L Jav a 三维交互 中图法分类号 TP391.9; 文献标识码 A
2 三维交互实施原理
Java能够自由运 用于 3D 场景 [ 3] , 获得了 一个 结合 VRML 世界和 Java 世界的机制 。 VRM L 世界 通过其扩展执行模式进入 Java世界 , 即活动行为通 过一个特殊结点 (Script结点 )来连接两个模块 。 2.1 Scr ip t结点和事件
2006 年 10月 10日收到 第一作 者简介 :邓 朝晖 (1973— ), 女 , 湖南 郴州人 , 郴 州职业技 术 学院讲师 , 软件工程硕士生 , 研究方向 :数字化实验与仿真技术 。 *通信作者简介 :李仁发 , 男 , 湖南郴州人 , 湖南大学计算机通信学 院博导 , 研究方向 :网络安全与对抗 , 数字化实验与仿真技术 。
如果是简单而固定的添加三维实体 , 可以预先 就定义它为一个子结点 , 但不启用它 。 当被事件触 发时 , 再利用脚本触发使用它 , 从而仿真出动态添加 三维实体的效果 。 3. 2 动态 添加 和删 除结点
该方法需要 Java代码的参与 , 实现这种功能的 Java代码 , 常定义在 processEvent()中 , 它以流的方 式创建了 VRM L描述 。
图 1 Sc rip t结点是通向 Scrip t自身的网关
例如 , 一个用来计算立方体外形的 Scrip t结点 , 应该具有一个字段 , 这个字段包含了立方体的角度 、 大小和颜色 , 以及其他一些特征 。另外 , 还需要包含 设置角度 、大小和颜色的 eventIn事件和描述立方体 在三维 空间 中的 坐标取 值的 eventOu t事 件 , 这个 even tOut事件可以路由到描述 立方体的结点 , 使立 方体 发 生 变 化 。 所 有 这 些 字 段 、 eventIn 事 件 和 even tOut 事 件 就 定 义 了 一 个 计算 立 方 体 外 形 的 Script结点 , Script结点的语法如下 :
1 基本概念
1.1 VRM L虚拟现实建模语言 VRM L虚拟现实建模语言是一种三维场景的描
述性语言 , 也是在 Interne t网上实现虚 拟现实的关 键性技术 , 具有平台无关性 , 是目前 Inte rne t上基于 WWW 的三维互动网站制作的主流语言 。 VRML 浏 览器可以是一个独立的程序 [ 2] , 也可以是某个 W eb 页的附件和插件 。它具有界面真实感强 、浏览方便 、
在现代的远程教育中 , 网上虚拟实验是发展现 代网上教育的一个瓶颈 , 而其中最关键的问题是交 互性没能较好地解决 。 在这里, 提出结合利用 VRM L和 Java来实现 三维虚拟实验场 景中的交互 问题 。
利用 VRML 和 Java 技术进行三维虚拟实验室 的开发 [ 1] , 基本原理是用 文本信息描述 三维场景 , 在 Inte rne t网上传输 , 在 本地机上由 VRM L 的浏览 器解释生 成三维 场景 , 解释 生成 的标准 规范 就是 VRM L规范 。 这种思想使得在 In te rne t上传输很少 的数据 , 就可以在 W eb上实现三维虚拟场景成为可 能。
第 7卷 第 8期 2007年 4月 16 71-181 9(2 007)08-17 99-0 4
科 学 技 术 与 工 程
Science Techno logy and Eng ineering
V o l. 7 N o.8 A pr.2007 2007 Sci. Tech.Engng.
信息量大 、交互性能优越等特点 , 是实现网上教学 、 模拟战场 、网上实习 、网上实验的利器 。
1.2 Java技术
Java语言是一种使用与网络编程的语言 , 它的 基本结构与 C ++极为相似 , 但却简单得多 。
Java具有简 单 、面向对 象 、分 布式 、解 释型 、健 壮 、安全跨平台以及可移植等多种特性 , 用 Java 开 发的软件具有可视化 、可听化 、可操作化的特点 。
虽然 VRM L提供了丰富的插值器结点 , 但遇到 复杂的动画设计时是不能实现的 。 此时 , VRM L 采 用 Script结点取代插 值器结点 , 在 Script结点 中加 入代码 , 这些代码可根据不同动画需求生成并输出 动画数据 。这样 , 大大提高动画设计的灵活性 。
例如 , 演示一个菱形绕着 它的中心轴旋转 180
/ /Rotation. java ……
/ /线程接口 pub lic class R otat ion ex tend s Script imp lements Runnab le{