基于WEB的虚拟现实的开发与应用

% 基于 !"# 的虚拟现实技术
虚拟现实技术利用计算机和其它的专用硬件和软 件产生一种对实际三维境界的仿真， 例如可以仿真一个 ［!］ 生活场所， 也可以仿真一个工作环境等 。一种普遍的 观点认为， 虚拟现实技术是一种新的人机界面， 它提供 了一个真正的三维人机接口， 是计算机交互图形技术发 展的必然结果。计算机图像领域的领路人伊万 ・ 萨瑟兰 说过： “计算机屏幕只是一个窗口， 但通过这个窗口， 我 们可以看见一个虚拟的世界， 我们面临的挑战是如何使 这个世界看起来真实、 动起来真实、 听起来真实、 摸起来 ［(］ 真实！ ” 强烈的 “身临其境” 的沉浸感 （ G>>-C10<?） 、 友好 亲切的人—机交互性 （ G?@-C3S@0<?） 、 发人遐想的刺激性 （G>3J0?3@0<? ）是 虚 拟 现 实 最 基 本 的 三 个 特 征，即 ［$ \ ’］ “(G” 。
$ 引言
虚拟现实技术已取得长足发展。从美 !" 多年来， 国 /8Z D-1-3CSO 公司的创始人 I3C<? Z3?0-C 首次正式提 出 “/0C@234 D-340@B （/D） ” 这个名词到现在， 在单机环境中 ［)］ 已出现各种虚拟现实系统 。然而， 由于网络带宽的限 制、 太大的数据量和计算量及其它原因， 使得许多虚拟 现实系统无法在因特网上正常展示， 而过多的算法简化 和优化却又使得虚拟现实系统的质量大打折扣。
目前， 虚拟现实有两种不同的发展方向： !桌面 /D 系统采用常规的计算机显示器来显示的 /D 系统； " “沉浸式” /D 系统将用户的个人视点沉浸在虚拟世界之 ［%］ 中的 /D 系统 。由于桌面 /D 系统非常适用于发布在 因特网上， 因此， 基于 ,-. 的虚拟现实系统也是基于桌 面 /D 系统在网络上的延伸， 它通过一系列最新的手 段， 把场景和物体图像加以压缩， 并在网络上有限带宽 的范围内传输， 从而使得网络的浏览者能够在网络上 “看” 到千里之外的场景和物体。与虚拟现实技术相比， 基于 ,-. 的虚拟现实技术具有自身的特点。它采用各 种技术手段在网上用虚拟现实的手法来表达多姿多彩 的现实世界。它强调网上远程传输与虚拟真实感并举， 还要具有友好亲切的人机交互性、 发人遐想的刺激性。 基于 ,-. 的虚拟现实的魅力不仅在于实时的、 交互式 的三维虚拟， 还在于它在此基础上提供的其它传统表现 方式无法比拟的、 崭新的信息交流界面： 在亲身体验三 维空间的同时， 通过实时三维场景或物体的调整、 信息 查询以及多媒体信息集成等技术， 为设计思想、 特点和 相关信息的展示， 以及设计方案的比较推敲， 提供了强 有力的支持。目前， 基于 ,-. 的虚拟现实技术的研究 正从多方面展开， 取得了许多可喜的研究成果。
望而却步。 为了使网上虚拟现实的开发既方便又不失其实用 性， 目前国外还出现了网上虚拟现实的开发工具。利用 =)"7’/)14 公司开发的 =)"7’/)14 技术可创建照片级真实 ［HH］ 的 AB 图像， 在窄带环境里也可发挥逼真的效果 。利 用 ?&@& 编写的 CD04AB 技术工具开发的作品可以做到实 时与用户交互、 生成文件小、 跨平台运用 AB 真实互动、 ［HI］ 。遗憾的是， 这两种技术工具的使用都需要付出 等 比较昂贵的注册费用， 在我国的应用受到一定限制。 ! "! 基于图像建模的三维虚拟现实技术 基于图像的建模技术 （ L3&2",#&+"- ./-"0)12） 是用待 建三维虚拟空间的有限幅图像样本， 在一定的图像处理 算法 和 视 觉 计 算 算 法 的 基 础 上 来 直 接 构 造 三 维 场 ［HA］ 景 。它是针对目前低网速的一项过渡技术。基于图 像的建模技术的显著特点是： 计算量较小， 不受场景复 杂度的限制， 且对硬件的要求也不及图形建模那样高。 但由于场景中的虚拟物体是图像中的二维对象， 因而用 户很难， 甚至不能与这些二维对象进行交互。这种方法 的最大优点在于生成的环境是这组图像所反映的客观 真实场景， 因此特别适合于基于真实自然场景的仿真研 ［HK ; H<］ 究 。采用这种建模方式的网上虚拟现实技术主 要包括 O0&+( 技术、 PJ=8 技术以及编程实现的对二维 图形的模拟三维处理技术等， 如 ?&@&， C Q Q 等。 利用编程语言处理图形， 可得到不同的模拟三维立 体的效果。=)+D&0 C Q Q 具有较强的图形处理功能。比 如， 拍摄具有较高清晰度的图片， 对拍摄的图片中的局 部区域根据颜色灰度等属性进行非均匀网格化处理， 而 后用不同的颜色图案填充这些划网格区域， 达到更换物 体表面纹理图案的目的。由于网格形状大小的不均匀 性， 填充图案将显示不同的视觉效果， 来模拟现实生活 中的褶皱、 明暗等效果， 从而达到 “以假乱真” 的目的。 文件小、 较易实现 =)+D&0 C Q Q 编程实现具有画面逼真、 网上传输等优点。但是， 它还不能实现真正的完全三维 效果， 如不能方便地切换视角等。 ?&@& 语言也具有图形处理能力。因为各浏览器对 ?&@& 有很好的支持， ?&@& 作品在浏览器上浏览时一般不 需另外安装插件， 但由于需要装载图片， 常常影响画面 显示速度。 利用软件工具 O0&+(， PJ=8 软件等可不通过编程， 方便地建立网上虚拟现实系统。由 .&*%/3"-)& 公司开 发 O0&+( 是 一 种 交 互 式 矢 量 多 媒 体 技 术， 通 过 9*4)/1 G*%)’4 控制 ARMS图片的位移或模拟三维空间实现。因此 理论上有可能实现全空间的 ARMS视角可视的图像。这 种技术具有缩放不影响画面清晰度、 文件小等优点。另 外， 易于浏览， 可 O0&+( 的虚拟现实采用流式播放方式， 实现各种特殊效果， 但需要安装 G(/*T7&@" O0&+( 的 E0D2, )1 才 可 观 看。 美 国 的 9’’0" 公 司 已 经 发 行 的 PJ=8 （ PD)*TJ)3"）9D4(/% G4D-)/ H F M 的创作软件是将离散的图 像拼合成全景图像， 再将全景图像制作成 PJ=8 格式的 ［:， IM ; II］ 。PJ=8 在真实感、 速度和文件大小等方面 文件 非常吸引用户， 非常适合网上发布。另外， PJ=8 文件 在浏览时不需要实时绘制， 用户在控制场景移动的过程
（ /D）@-SO?<4<JB 01 =C<>010?J 0? 21- 3@ =C-1-?@T G? @O01 =3=-C @O- S<?S-=@，3?A @O- A-;-4<=0?J U4<V !"#$%&’$： ,-.#.31-A /0C@234 D-340@B ， SO3C@ 01 3==40-A @O-? 1-;-C34 @-SO?<4<JB 1SO->-1 3C- A-.3@-A，3?34BW-A 3?A S<>=3C-AT 7O- U4-P0.4- A-S<C3@0<? S21@<>0W3@0<? 1B1@-> 01 A-;-4# <=-A 12==<C@-A .B @V< 1SO->-1 1-4-S@-A UC<> @O->T X0?344B @O- @C<2.4-1 3?A @C-?A1 <U ,-.#.31-A ;0C@234 C-340@B A-;-4<=>-?@ 3C- A-.3@-AT （ /0C@234 D-340@B） ； ,-.#.31-A /0C@234 D-340@B； /DYZ （ /0C@234 D-340@B Y3C[2= Z3?J23J-） ； /01234 5 6 6 ()* +,%-#： /D
:-;-4<=>-?@ 3?A *==4B <? ,-.#.31-A /0C@234 D-340@B EB1@->
FGH I0?#A<?J，K*LM NO0#P0<?J，MH Q0?#R03?
（ !"#$ % &"’()*+’), -*.+*""/+*. ， 0("1+)*. 2*+3"/4+$5 ， 6)*.7(89 0("1+)*. ()""!%， :(+*) ）
・ +! ・计算机应用研究源自!""( 年
基于 !"# 的虚拟现实的开发与应用 !
邱进冬，杨志雄，顾新建
（浙江大学 现代制造所，浙江 杭州 ()""!%）
摘 要：简要介绍了基于 ,-. 的虚拟现实技术的概念， 给出了基于 ,-. 的虚拟现实的开发流程， 然后对几种 基于 ,-. 的虚拟现实技术方案进行分析比较。在此基础上， 选择其中两种技术方案开发软家装定制的虚拟 现实系统， 并对出现的问题进行探讨， 指出目前基于 ,-. 的虚拟现实开发存在的主要问题及发展方向等。 关键词：虚拟现实；基于 ,-. 的虚拟现实；虚拟现实标记语言；/01234 5 6 6 中图法分类号： 78()+ 文献标识码：* 文章编号：)"")#(’+9 （!""(） "(#""+!#"$
& 基于 !"# 的虚拟现实开发技术综述
基于 ,-. 的虚拟现实开发主要由三部分组成： ! 三维建模； 三维显示和交互实现； 网上发布。它们 " # 的相互关系如图 ) 所示。
图) 基于 ,-. 的虚拟现实开发流程图