VRML虚拟现实开发文档(含源代码).
虚拟现实建模语言VRML

VRML虚拟现实建模语言的功能特征
存在感 动态显示 立体感的视觉效果 动态显示与网络无关 多重使用者
4.2VRML概述
VRML定义了一种把三维图形和多媒体集 成在一起的文件格式。它与HTML一样,是 以文本或者ASCII形式编写的。一个完整的 VRML文件由五部分组成:文件头、脚本、 场景图、原型和事件路由。
节点类型可以分为基本类型和用户自定义 类型两大类,基本类型由系统提供,自定 义类型由用户在基本类型的基础上通过原 型机制构造,它们都是对虚拟世界的某些 共性的提炼。如Appearance节点描述实体 的外观、Material节点描述对象的材质、 VRML97定义了54种基本节点类型。54种 内部节点大致可以划分为以下几种类型。
VRML特殊节点
VRML97在原有节点基础上,增加了三种 类型节点,分别是传感器(Sensors)、脚 本(Scripts)和声音(Sound)。
4.3VRML场景生成器Cosmo Worlds
用VRML描述性语言来写出虚拟景象,给一般设 计人员的感觉是缺乏直观性,于是VRML虚拟空 间生成系统可以使用户通过可视化的拖拽方式, 人机交互的生成VRML虚拟空间,并保存下来, 且不需要用户掌握VRML的语法和规则。目前这 类工具最优秀的就是SGI公司的Cosmo Worlds、 Platinum Technology公司的VCRreator2.0、 Paragraph International公司的Virtual Home Space Builder(VHSB)等。
例: #VRML V2.0 utf8 Group { children [ Shape { geometry Box {}
} ]
}
场景图
第1章 VRML(虚拟现实建模语音)概述

1.1 VRML简介
7、用户定义对象-通过创建用户定义的数据类型,可以扩展浏览器 的功能 8、脚本-通过程序或脚本语言,可以动态的改变场景 9、网络-可以用网络上的资源组成一个单一的X3D场景;可以通过 超链接对象连接到其他场景或网络上的其他资源 10、物理模拟-人性化动画;地理化数据集;分布交互模拟 (Distributed Interactive Simulation-DIS)协议整合。 从1994年的VRML开始到2004年的X3D,VRML/X3D联盟一直致力于建立一 种统一各种Web3D格式,容纳各种新技术的三维格式标准。相信X3D 将会在交互三维领域取得一定的地位。 虽然X3D是个发展趋势,但目前应用不多。
1.2 VRML2.0的功能和应用
4. 交互性 新增加的对三维对象的行为描述使得进行实时完全仿真成为可能。 碰撞检测 (collision detection) 节点包括了碰撞检测信息,这样 就避免了穿墙而过的现象发生;感知器 (sensors)节点等待一个特 定事件的发生,然后做出响应。例如,可以设计一个感知器完成当 门被打开时就自动开灯的功能。 5. 增强的静态场景 VRML2.0中一些新增的特征使得场景看上去更加真实。例如,声 音(sound)节点允许为场景加上背景音乐、动作声响、对话等等; 背景(background)节点允许为场景加一幅背景图画;雾(fog)节点 能产生逼真的雾化大气效果。
1.1 VRML简介
VRML(Virtual Reality Modeling Language)的翻译为中文就是虚拟现实 建模语言。它用来建立真实世界中各种场景的模型,当然,它也可 以建立一个与真实世界无关的虚拟世界,就像许多游戏中的一样。 VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届 WWW大会上,首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥 召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.O标准。它是经过许多 人共同合作的结果,其中最主要的是SGI公司的工作。SGI公司同意 无偿提供这种新的文件格式并放弃对其的所有权。 VRML1.0 在设计时采用了面向对象的思想,因此由其构造的虚拟现 实模型与所用的操作平台无关,并且其程序还具有可扩展性。 VRML1.O 可以创建静态的3D 景物,但没有声音和动画,你可以在它 们之间移动,但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有 一个可以探索的静态世界。除此之外,没有其他的功能。
2.第2章 虚拟现实建模语言——VRML

4
络所能传播的信息有了越来越高的要求。不再仅仅满足 于文字表达的信息以及传统的平面和三维技术带来的 信息表达方式,更希望以接近于现实的甚至是身临其 境的感觉交流信息。这样,以虚拟现实为特征的网络 3D 技术的出现和发展势在必行的。而 VRML就是网络 3D 的核心技术。
1994 年 5 月,第一届因特网国际会议上,有关专家发表 的在网络上运行三维立体世界的研究引起了广泛的讨 论。短短的几个月,1994 年 10 月,VRML 1.0规范正 式发布。
路由的功能是连接一个节点的接收事件eventIns和另外 一个节点的发送事件eventouts。通过简单的语法结 构,建立两个节点之间事件传送的通道。当有事件 发生时,沿着这条通道传送事件。
借助于事件和路由,可以创建动画效果以及浏览者和场 景的交互,使得所建立的虚拟场景更接近于现实。
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1996 年,VRML 2.0规范正式确定。到 1998 年1 月被ISO 正式批准为国际标准,这就是现在我们常说的 VRML 97。从此 VRML的发展更为迅速,更为成熟。
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6
2.2 VRML 文件的基本要素
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7
2.2.1 节点(node)和域(field)
VRML文件的扩展名为wrl,文件中最为重要的两个基本 要素是节点和域。
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出信号,颜色改变了,可以表示为:Color_changed。这 些是事件的通常用法,随情况的不同,表达也会有 些差别。事件有两种:入事件EventIn,表示接收事 件;出事件EventOut,表示发送事件。输入事件 EventIn和输出事件EventOut表示节点之间的联系方 式,也就是一种接口。许多节点中域的接口类型是 exposed field,通称为可见域,以后在具体讨论事件 和路由时再详细说明。
VRML基础教程(Green)

3、第一个虚拟境界
按照惯例,我们以"Hello,World!"作为我们的第一个虚拟境界,它由立 方体、圆锥和球体组成。VRML 文件的第一行文字是: #VRML V2.0 utf8 这是 VRML 文件的标志,所有 2.0 版本的 VRML 文件都以这行文字开 头,VRML97 是由 VRML2.0 版修订而成的,符合 VRML97 规范的 VRML 2
2、坐标系统和显示
在 VRML 的场景中设置物体需要有明确的坐标,在同一个场景中,有 一个统一的坐标系。这个坐标系是一个右手坐标系,在初始时(即观察者没 有移动位置和改变视角) ,该坐标系的 X 轴为沿屏幕水平向右,Y 轴为沿屏 幕垂直向上,Z 轴为从屏幕指向用户。 VRML 的几何对象参照这个坐标系,使用三维坐标系统描述点的位置。 在初始状态下, VRML 的几何对象 (除了文本) 都被定位在空间坐标(0, 0, 0) 点上,且高度以 Y 轴正方向表示。文本从缺省位置左端开始,沿 X 轴正方 向放置每个连续orld!" 1、VRML 的度量单位
VRML 的度量单位是标准化了的,角度以弧度表示,长度单位则是米。 例如你定义一个长、宽、高均为一个单位的盒子,它代表了一个边长 1 米的 立方体。如果立方体放在地板上,你把它旋转 45 度角,从一个顶点观察它, 那么在 Y 轴上它转动了л/4 或 0.785 弧度。
文件也以这行文字开头。其中“#”表示这是一个注释。而 utf8 表示此文件 采用的是 utf8 编码方案,这在 VRML 标准中有详细说明。 先加入一个 Group 节点(组节点) : Group { 组节点花括号之内的所有内容视为一个整体, 利用组节点可以把虚拟场 景组织成条理清晰的树形分支结构。 下面定义组节点的 children 域 (孩子域) : children [ 在 children 后的方括号内定义 Group 节点的所有孩子对象, 第一个孩子 是一个 Shape 节点(形态节点) ,它描述一个几何形状及其颜色等特征: Shape { 在 Shape 节点内定义一个几何体 Box(方盒节点) : geometry Box {} 注意,我们没有为 Box 定义任何域,这意味着它的尺寸和坐标位置等 特性取缺省值(单位立方体) 。随后补齐每个右括号: } ] } 至此,我们已经成功地制作了第一个虚拟境界,把它保存为 “HelloWorld1.wrl” ,下面是完整的文件: #VRML V2.0 utf8 Group { children [ Shape { geometry Box {} } ] } 用浏览器打开这个文件,你会看到一个灰色的立方体,尽管不太好看, 但你还是可以通过改变视点位置从不同方位观察它,初步体验“三维交互” 的感觉。 下面定义立方体的外观, 这只需改变 Shape 节点的 appearance 域 (外观) , appearance 域是一个 Appearance 节点, 此 Appearance 节点的 material 域 (材 质)定义为一个 Material 节点: appearance Appearance{ material Material {} } 这样,上面的 Shape 节点变成了: 3
vrml文档

VRML什么是 VRML?VRML(Virtual Reality Modeling Language)是一种用于描述3D图形和多媒体的编程语言。
它是一种基于文本的标记语言,用于创建虚拟现实(VR)环境,使用户能够在计算机中沉浸式地体验3D场景。
VRML最初由Silicon Graphics公司于1994年推出,被定义为ISO标准(ISO/IEC 14772)。
它的目标是向Web浏览器添加3D图形功能,以便人们可以通过互联网访问和交互式地浏览虚拟3D环境。
VRML的特点和功能•描述三维图形和交互性:VRML可以用于描述物体的形状、纹理、材质和位置等,以及用户与物体之间的交互行为,例如单击、拖动、旋转等。
•可移植性:VRML文件可以在多个平台和设备上运行,并且与不同的Web浏览器兼容。
这使得用户可以轻松地在不同的操作系统和设备上获取相同的虚拟现实体验。
•开放性和扩展性:VRML是一个开放标准,可以通过扩展来支持新的功能和技术。
用户可以自定义节点、传感器和动画等,以创建更复杂的3D场景和交互效果。
•轻量级和高效性:与其他3D图形格式相比,VRML 文件相对较小,加载速度快。
这对于在互联网上传输和浏览大规模3D场景非常重要。
VRML文件结构VRML文件由一系列的节点组成,每个节点都有一个节点类型和一组字段。
节点类型定义了节点的功能和属性,而字段用于存储节点的值。
以下是一个简单的VRML文件示例:#VRML V2.0 utf8#声明一个场景节点DEF SCENE Scene {#声明一个转换节点Transform {#定义平移变换属性translation 0 0 -2#定义旋转变换属性rotation 0 1 0 0#定义缩放变换属性scale 1 1 1#声明一个形状节点Shape {#定义外观属性appearance Appearance {#定义材质属性material Material {diffuseColor 1 0 0}}#定义几何体属性geometry Box {size 1 1 1}}}}在上面的示例中,SCENE是场景节点,Transform是转换节点,Shape是形状节点,Appearance是外观节点,Material是材质节点,Box是几何体节点。
虚拟现实技术―VRML篇

虚拟现实技术――VRML篇一、VRML介绍1.什么是VRML?VRML是“Virtual Reality Modeling Language”的缩写形式,意思是“虚拟现实造型语言”。
第一代Web是以HTML为核心的二维扫瞄技术,受HTML语言的局限性,VRML之前的网页只能是简单的平面结构,而且实现环境与参与者的动态交互是特不烦琐的。
第二代Web是以VRML 为核心的三维扫瞄技术。
第二代Web把VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来,形成一种新的三维超媒体Web。
VRML是用来描述三维物体及其行为的,能够构建虚拟境地(Virtural World), 能够集成文本、图像、音响、MPEG影像等多种媒体类型,还能够内嵌用Java、ECMAScript等语言编写的程序代码。
以VRML为核心构建的虚拟世界中用户如身处真实世界,能够和虚拟物体交互,人们能够以适应的自然方式访问各种场所,在虚拟社区中“直接”交谈和交往。
事实上,目前采纳VRML技术取得成功的案例差不多专门多,例如探路者到达火星后的信息确实是利用VRML在因特网上即时公布的,网络用户能够以三维方式随探路者探究火星。
2.VRML的工作原理VRML定义了一种把3D图形和多媒体集成在一起的文件格式。
从语法角度看,VRML文件是显式地定义和组织起来的3D多媒体对象集合;从语义角度看,VRML文件描述的是基于时刻的交互式3D多媒体信息的抽象功能行为。
VRML文件描述的基于时刻的3D空间称为虚拟境地(Virtual World),简称境地,所包含的图形对象和听觉对象可通过多种机制动态修改。
VRML文件能够包含对其他标准格式文件的引用。
能够把JPEG、PNG和MPEG文件用于对象纹理映射,把WAV和MIDI文件用于在境地中播放的声音。
另外,还能够引用包含Java或ECMAScript代码的文件,从而实现对象的编程行为。
VRML使用场景图(Scene Graph)数据结构来建立3D实境,VRML的场景图是一种代表所有3D世界静态特征的节点等级:几何关系、质材、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。
虚拟现实基础与VRML编程_6

2020/7/2
江西农业大学 计算机与信息工程学院 第 3 页
1.Transfrom节点(续)
➢ Transform编组节点语法格式如下: Transform{
children [] translation 0.0 0.0 0.0 rotation 0.0 0.0 1.0 0.0 scale 1.0 1.0 1.0 scaleOrientation 0.0 0.0 1.0 0.0 center 0.0 0.0 0.0 bboxCenter 0.0 0.0 0.0 bboxSize -1.0 -1.0 -1.0 addChildren #eventIn MFNode removeChildren #eventIn MFNode }
2.空间坐标系平移变换
➢ 一个VRML场景通常设置有多个空间造型,如果不进行空间 坐标系平移,则所有造型均基于系统初始空间坐标系加以 创建,其后果是所有造型的中心点均为初始坐标系的原点, 视觉上的感受则是所有造型重叠在一起,既无法明确区分, 也缺少了环境和层次感。使用Transform节点中的transla tion域进行空间坐标系平移变换,而后基于变换坐标系创 建造型,就可以满足场景建设的实际需求。
➢ 举例说明: ➢ 1.跳棋造型 ➢ 2.三球相切 ➢ 3.楼梯造型
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江西农业大学 计算机与信息工程学院 第 7 页
3.空间坐标系旋转变换
➢ VRML空间坐标系不仅可以进行平移变换以改变空间位置, 而且可以进行旋转变换以改变空间朝向。
➢ 使用Transform节点中的rotation域和center域可以进行 空间坐标系的旋转变换。
➢ 实例1.立体鼠标 ➢ 实例2.旋转嵌套 ➢ 实例3.宇宙 ➢ 实例4.绕中心点旋转 ➢ 实例5.哑铃
虚拟现实vrml程序设计

右为正;Y坐标向上为正;而Z坐标指向观察者,
如图所示。
• 2.VRML长度单位
• 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。
域值三维浮点型,取值为三个浮点数值,可用来确定一个 三维坐标。
• 事件和路由
• 在现实环境中,事物往往随着时间会有相应的变化。比如,
物体的颜色随着时间发生变化。在VRML中借助事件和路 由的概念反映这种现实。
• 1.事件
• 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
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。
• 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
•域
• 可理解为其他高级语言中的“变量”。 • 分为两种:普通域,公共域。如上例中radius
是普通域,diffuseColor,cycleInterval,loop,
key,keyValue为公共域,children也为公共域。
• VRML的空间坐标与计量单位
• 在构建虚拟场景中,构成场景的造型有大小的
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material Material {
diffuseColor 0.0 0.0 0.0
}
}
geometry Box {
size 11 5.6 0.4 #广告屏幕
}
}
]
}
]
}
DEF leg Transform{#广告柱子
translation 5 -4 0.1
scale 0.04 0.04 0.04
height 100.0 #圆柱体高
top TRUE #圆柱体有顶
#bottom TRUE #圆柱体有底
bottom FALSE
side TRUE #圆柱体有曲面
}
}
]
}
Transform{ #椅子腿
translation -10 0 0
children USE leg
}
2.2热气球
截图:
程序:
#VRML V2.0 utf8
Transform{
children [
Shape{
appearance Appearance{
texture ImageTexture {
url "flag.gif"}}
geometry Box {
size 27 0.1 27 }
}
]
}
Transform {
translation 0 15 0
children [
虚拟现实开发文档
罗维03091350
1.功能概述
运用vrml语言构造了一个虚拟现实世界。运动物体包括气球,火车,汽车,交通灯等,静止物体包括山脉,树林,房屋,人物,花草,电话亭,国旗,座椅,广告牌,雨伞等,另外还包含背景和声音。
2.使用说明
2.1广告牌
截图:
程序:
#VRML V2.0 utf8
Transform {
ROUTE flyinter1.value_changed TOfly1.set_translation
2.3国旗
截图:
程序:
#VRML V2.0 utf8
Group {
children [
Transform {
translation -22 -3 22
scale 0.10.10.1
children [
url"balloon.png"
}
material Material { #空间物体造型外观
diffuseColor 0.5 0.5 0.7 #一种材料的漫反射颜色
ambientIntensity 0.4 #多少环境光被该表面反射
specularColor 0.8 0.8 0.9 #物体镜面反射光线的颜色
children[
Shape { # Shape模型节点
appearance Appearance{
material Material { #空间物体造型外观
diffuseColor 0.2 0.3 0.3#一种材料的漫反射颜色
}
}
geometry Cylinder { #柱体节点
radius 2.0 #圆柱体半径
Shape{
appearance Appearance{
texture ImageTexture {
Group {
children [
Background{
skyColor[
0.2 0.5 0.6
]
}
#创建月球造型
Transform{
translation 0 0 0.0
scale 1 1 1
children[
Shape { #银白颜色
appearance Appearance{
textureImageTexture {
]
keyValue [ #空间坐标的位置值与相对时间的逻辑值
0 0 -20,
6.6 0 -15,
13.2 0 -9,
20 0 0,
13.2 0 9,
6.6 0 15
0 0 20
-6.6 0 15
-13.2 0 9
-20 0 0
-13.2 0 -9
-6.6 0 -15
0 0 -20
]
}
ROUTE Time1.fraction_changedTO flyinter1.set_fraction
shininess 0.20 #造型外观材料的亮度
}
}
geometry Sphere { #球体
radБайду номын сангаасus 4
}
}
]
}
]
}
Transform{
translation 0 -4 0.0
scale 1 0.6 0.6
children[
Shape {
appearance Appearance{
textureImageTexture {
url"color.png"
}
material Material { #空间物体造型外观
diffuseColor 0.3 0.2 0.0 #一种材料的漫反射颜色
ambientIntensity 0.4 #多少环境光被该表面反射
specularColor 0.7 0.7 0.6 #物体镜面反射光线的颜色
translation0.0 0.0 0.0 #背景颜色
children [
Transform {
translation0.0 0.0 0
children [
#创建广告牌造型
Shape {
appearance Appearance{
material Material {
diffuseColor 0.2 0.3 0.3
children Inline{url "balloon.wrl"}
}
DEFTime1 TimeSensor{ #时间传感器
cycleInterval 32
loop TRUE
}
DEFflyinter1 PositionInterpolator { #移动位置节点
key [ #相对时间的逻辑值
0.0,0.083,0.166,0.252,0.332,0.412,0.496,0.581,0.664,0.747,0.83,0.913,1.0
}
}
geometry Box { #广告牌
size 12 6.5 0.2
}
}
]
}
Transform {
translation0.0 0.0 -0.02
children [
Shape {
appearance Appearance{
textureImageTexture {
url"advertisement.png"
shininess 0.2 #造型外观材料的亮度
}
}
geometry Cylinder { #潜艇舰桥(嘹望塔)
radius 1.0
height 3.0
side TRUE
topTRUE
bottom TRUE
}
}
]
}
热气球运动程序:
#VRML V2.0 utf8
DEFfly1 Transform { #引入月球造型