基于虚拟现实的虚拟实验室外文翻译Word文件下载.docx
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berdiegrundlegendenKonzeptederVersion2.0vonVRML.
●GeschichtevonVRML
ImFrü
hling1994diskutierteaufderersten-KonferenzinGenfeineArbeitsgruppeü
berVirtualReality-Schnittstellenfü
rdas.Esstelltesichheraus,daß
maneinestandardisierteSprachezurBeschreibungvon3D-SzenenmitHyperlinksbrauchte.DieseSpracheerhieltinAnlehnunganHTMLzuerstdenNamenVirtualRealityMarkupLanguage.Spä
terwurdesieinVirtualRealityModelingLanguageumbenannt.DieVRML-GemeindesprichtdieAbkü
rzunggerne„Wö
rml“aus.BasierendaufderSpracheOpenInventorvonSiliconGraphics(SGI)wurdeunterderFederfü
hrungvonMarkPescedieVersion1.0vonVRMLentworfen.ImLaufedesJahres1995entstandeneineVielzahlvonVRMLBrowsern(u.a.WebSpacevonSGI)undNetscapebotschonsehrfrü
heinehervorragendeErweiterung,einsogenanntesPlugIn,fü
rseinenNavigatoran.DievirtuellenWelten,diemanmitVRML1.0spezifizierenkann,sindzustatisch.ZwarkannmansichmiteinemgutenVRML-BrowserflottundkomfortabeldurchdieseWeltenbewegen,aberdieInteraktionistaufdasAnklickenvonHyperlinksbeschrä
nkt.ImAugust’96,anderthalbJahrenachderEinfü
hrungvonVRML1.0,wurdeaufderSIGGraph’96dieVersionVRML2.0vorgestellt.SiebasiertaufderSpracheMovingWorldsvonSiliconGraphics.Sieermö
glichtAnimationenundsichselbstä
ndigbewegendeObjekte.Dazumuß
tedieSpracheumKonzeptewieZeitundEventserweitertwerden.Auß
erdemistesmö
glich,ProgrammesowohlineinerneuenSprachenamensVRMLScriptoderindenSprachenJavaScriptoderJavaeinzubinden.
●WasistVRML?
DieEntwicklerderSpracheVRMLsprechengernevonvirtuellerRealitä
tundvirtuellenWelten.DieseBegriffescheinenmiraberzuhochgegriffenfü
rdas,washeutetechnischmachbarist:
einegrafischeSimulationdreidimensionalerRä
umeundObjektemiteingeschrä
nktenInteraktionsmö
glichkeiten.DieIdeevonVRMLbestehtdarin,solcheRä
umeü
berdaszuverbindenundmehrerenBenutzerngleichzeitigzuerlauben,indiesenRä
umenzuagieren.VRMLsollarchitekturunabhä
ngigunderweiterbarsein.Auß
erdemsollesauchmitniedrigenÜ
bertragungsratenfunktionieren.DankHTMLerscheinenDatenundDienstedesInternetsimWorldWideWebalseingigantischesverwobenesDokument,indemderBenutzerblä
tternkann.MitVRMLsollendieDatenundDienstedesInternetsalseinriesigerRaum,einriesigesUniversumerscheinen,indemsichderBenutzerbewegt–alsderCyberspace.
●GrundlegendeKonzeptevonVRML2.0
VRML2.0isteinDateiformat,mitdemmaninteraktive,dynamische,dreidimensionaleObjekteundSzenenspeziellfü
rsWorld-Wide-Webbeschreibenkann.Schauenwirunsnunan,wiedieindieserDefinitionvonVRMLerwä
hntenEigenschafteninVRMLrealisiertwurden.
●3DObjekte
DreidimensionaleWeltenbestehenausdreidimensionalenObjektendiewiederumausprimitiverenObjektenwieKugeln,QuadernundKegelnzusammengesetztwurden.BeimZusammensetzenvonObjektenkö
nnendiesetransformiert,d.h.z.B.vergrö
ß
ertoderverkleinert
werden.MathematischlassensichsolcheTransformationendurchMatrizenbeschreibenunddieKompositionvonTransformationenlä
tsichdanndurchMultiplikationderzugehö
rigenMatrizenausdrü
cken.Dreh-undAngelpunkteinerVRML-WeltistdasKoordinatensystem.PositionundAusdehnungeinesObjekteskö
nnenineinemlokalenKoordinatensystemdefiniertwerden.DasObjektkanndannineinanderesKoordinatensystemplaziertwerden,indemmandiePosition,dieAusrichtungunddenMaß
stabdeslokalenKoordinatensystemsdesObjektesindemanderenKoordinatensystemfestlegt.DiesesKoordinatensystemunddieinihmenthaltenenObjektekö
nnenwiederumineinanderesKoordinatensystemeingebettetwerden.Auß
erdemPlazierenundTransformierenvonObjektenimRaum,bietetVRMLdieMö
glichkeit,EigenschaftendieserObjekte,etwadasErscheinungsbildihrerOberflä
chenfestzulegen.SolcheEigenschaftenkö
nnenFarbe,GlanzundDurchsichtigkeitderOberflä
cheoderdieVerwendungeinerTextur,diez.B.durcheineGrafikdateigegebenist,alsOberflä
chesein.Esistsogarmö
glichMPEG-AnimationenalsOberflä
chenvonKö
rpernzuverwenden,d.h.einMPEG-Videokannanstattwieü
blichineinemFensterwieaufeinerKinoleinwandangezeigtzuwerden,z.B.aufdieOberflä
cheeinerKugel
projiziertwerden.
Abb.1VRML2.0SpezifikationeinesPfeils
#VRMLV2.0utf8
DEFAPPAppearance{
marterialMaterial{diffuseColor100}}
Shape{appearanceUSEAPPgeometryCylinder{radius1height5}}
Anchor{
Children
Transform{translation040
Children
Shape{appearanceUSEAPP
geometry
Cylinder{bottomRadius2
Height3}}}
Url"
anotherWorld.wrl"
}
●VRMLund
WasVRMLvonanderenObjektbeschreibungssprachenunterscheidet,istdieExistenzvonHyperlinks,d.h.durchAnklickenvonObjektenkannmaninandereWeltengelangenoderDokumentewieHTML-Seiteninden-Browserladen.Esistauchmö
glich,Grafikdateien,etwafü
rTexturen,oderSounddateienoderandereVRML-Dateieneinzubinden,indemmanderenURL,d.h.dieAdressederDateiimangibt.
●Interaktivitä
t
Auß
eraufAnklickenvonHyperlinkskö
nnenVRML-WeltenaufeineReiheweitererEreignissereagieren.DazuwurdensogenannteSensoreneingefü
hrt.SensorenerzeugenAusgabe-EventsaufgrundexternerEreignissewieBenutzeraktionenodernachAblaufeines
Zeitintervalls.Eventskö
nnenanandereObjektegeschicktwerden,dazuwerdendieAusgabe-EventsvonObjektenmitdenEingabe-EventsandererObjektedurchsogenannteROUTESverbunden.EinSphere-SensorzumBeispielwandeltBewegungenderMausin3D-Rotationswerteum.Ein3D-RotationswertbestehtausdreiZahlenwerten,diedieRotationswinkelinRichtungderdreiKoordinatenachsenangeben.Einsolcher3D-RotationswertkannaneinanderesObjektgeschicktwerden,dasdaraufhinseineAusrichtungimRaumentsprechendverä
ndert.EinanderesBeispielfü
reinenSensoristderZeitsensor.Erkannz.B.periodischeinenEventaneinenInterpolatorschicken.EinInterpolatordefinierteineabschnittsweiselineareFunktion,d.h.dieFunktionistdurchStü
tzstellengegebenunddiedazwischenliegendenFunktionswertewerdenlinearinterpoliert.DerInterpolatorerhä
ltalsoeinenEingabe-EventevomZeitsensor,berechnetdenFunktionswertf(e)undschicktnunf(e)aneinenanderenKnotenweiter.SokanneinInterpolatorzumBeispieldiePositioneinesObjektsimRauminAbhä
ngigkeitvonderZeitfestlegen.DiesistdergrundlegendeMechanismusfü
rAnimationeninVRML.
Abb.2BrowserdarstellungendesPfeils
●Dynamik
VorreiterderKombinationvonJavaundJavaScript-ProgrammenmitVRML-WeltenwarNetscape’sLive3D,beidemVRML1.0Weltenü
berNetscape’sLiveConnect-SchnittstellevonJava-AppletsoderJavaScript-FunktioneninnerhalbeinerHTML-Seitegesteuert
werdenkö
nnen.InVRML2.0wurdeindieSpracheeinneuesKonstrukt,dersogenannteSkriptknoten,aufgenommen.InnerhalbdiesesKnotenskannJavaundJavaScript-Codeangegebenwerden,derz.B.Eventsverarbeitet.ImVRML2.0StandardwurdenProgrammierschnittstellen(ApplicationProgrammingInterfaceAPI)festgelegt,diedenZugriffaufVRML-ObjektevonProgrammiersprachenauserlauben,nä
mlichdasJavaAPIunddasJavaScriptAPI.DasAPIermö
glichtes,daß
ProgrammeRouteslö
schenoderhinzufü
genundObjekteundihreEigenschaftenlessenoderä
ndernkö
nnen.MitdiesenProgrammiermö
glichkeitensindderPhantasienunkaumnochGrenzengesetzt.
●VRMLunddann?
Einesderursprü
nglichenEntwicklungszielevonVRMLbleibtauchbeiVRML2.0ungelö
st:
EsgibtimmernochkeinenStandardfü
rdieInteraktionmehrererBenutzerineiner3D-Szene.Produkte,dievirtue-lleRä
umemehrerenBenutzerngleichzeitigzugä
nglichmachen,sindal-lerdingsschonaufdemMarkt(CybergatevonBlackSun,CyberPassagevonSony).DesweiterenfehlteinBinä
rformatwieetwadasQuickDra-w3D-Metafile-FormatvonApple,durchdasdieMengeanDatenreduzie-rtwü
rde,dieü
berdasNetzgeschicktwerdenmü
ssen,wenneineSzenegeladenwird.GeradeinMehrbenutzerweltenspieltdersogenannteAva-tareinegroß
eRolle.EineAvataristdievirtuelleDarstellungdesBenutzers.ErbefindetsichamBeobachtungspunkt,vondemausderBen-utzerdieSzenesieht.BewegtsichderBenutzeralleindurchdieSze-ne,danndientderAvatarnurdazu,KollisionendesBenutzersmitObje-ktenderWeltfestzustellen.IneinerMehrbenutzerweltjedochlegtd-erAvatarauchfest,wieeinBenutzervonanderenBenutzerngesehenwird.Standardsfü
rdieseundä
hnlicheProblemewerdenderzeitinArbe-itsgruppendesEnde1996gegrü
ndetenVRML-Konsortiumsausgearbeitet.
●Literatur
1.SanDiegoSuperputingCenter:
TheVRMLRepository.
.sdsc.edu/vrml/.Enthä
ltVerweiseaufTutorials,
Spezifikationen,ToolsundBrowserim
2.Diehl,S.:
Java&
Co.Addison-Wesley,Bonn,1997
3.Hartman,J.;
Wernecke,J.:
TheVRML2.0Handbook–Building
MovingWorldsontheWeb.Addison-Wesley,1996
4.VAG(VRMLArchitectureGroup):
TheVirtualRealityModeling
LanguageSpecification–Version2.0,1996.vag.vrml.org/
VRML2.0/FINAL/
Eingegangenam1.09.1997
Author:
StephanDiehl
Nationality:
Germany
Originatefrom:
Informatik-Spektrum20:
294–295(1997)©
Springer-Verlag1997
虚拟现实建模语言
本文给出了VRML2.0的基本概念
●VRML的历史
1994年春季第一届万维网在日内瓦举行,会议上就VRML进行了讨论。
原来,我们需要一个使用超描述3D场景的标准化语言。
这种语言是类似的HTML被称为第一虚拟现实标记语言,后来更名为虚拟现实建模语言。
VRML1.0是基于SiliconGraphics公司(SGI)的OpenInventor的文件格式,在马克派斯领导下设计的。
1995年年内,一个VRML浏览器和网景都提供了非常出色的扩展,它是插件的领航员。
该虚拟与VRML1.0中指定的世界,是静态的。
虽然您可以使用的虚拟现实浏览器快速方便地通过这些世界,但交互仅限于超点击。
1996年8月通过VRML2.0标准,它是基
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