利用VRML進(jìn)行簡單人機(jī)交互系統(tǒng)的創(chuàng)建.docx

利用VRML進(jìn)行簡單人機(jī)交互系統(tǒng)的創(chuàng)建 （一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過建立一個簡單的基于IE和VRML 瀏覽插件CORTVRML 的人機(jī)交互系統(tǒng)，使同學(xué)了解基于INTERNET的簡單人機(jī)交互系統(tǒng)的基本特征和基本構(gòu)建方法。2了解和掌握VRML 插件CORTVRML 的使用方法3掌握基本的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)記語言VRML的使用方法。4掌握在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。（二）實(shí)驗(yàn)硬件軟件環(huán)境普通PC機(jī) Windows XP操作系統(tǒng)IE 瀏覽器（三）實(shí)驗(yàn)開發(fā)工具簡介1虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言VRML VRML(Virtual Reality Modeling Language)是一種建模語言，也就是說，它是用來描述三維物體及其行為的，可以構(gòu)建虛擬境界（Virtural World)。VRML的基本目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式三維多媒體，基本特征包括分布式、三維、交互性、多媒體集成、境界逼真性等。（1）VRML 基本工作原理用文本信息描述三維場景, 在Internet網(wǎng)上傳輸,在本地機(jī)上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景,解釋生成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即是VRML規(guī)范。VRML執(zhí)行模式如下圖所示。由圖可以看出VRML的交互與動畫都是由事件驅(qū)動的。VRML場景可以接受兩種事件驅(qū)動：從路由語句傳過來的入事件及由外部程序接口寫入的直接事件。（2）VRML的基本特性平臺無關(guān)性； 網(wǎng)絡(luò)傳輸高速性 ；實(shí)時性 ；可擴(kuò)充性（3）VRML的建模VRML為虛擬環(huán)境的建立提供了規(guī)范,綜合了現(xiàn)有三維軟件景象描述語言的優(yōu)點(diǎn)。它有基本元素、頂點(diǎn)、線和面的定義,坐標(biāo)變換有縮放、旋轉(zhuǎn)和平移,并有優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。VRML瀏覽器的主要功能是讀入VRML代碼文件,并把它解釋成圖形映像。VRML語言具有的基本物體有:球體、錐體、柱體、立方體和文本等,這些基本物體為創(chuàng)建景像提供了方便。VRML的語法雖然并不復(fù)雜,但比較煩瑣,如果需要設(shè)計(jì)房間內(nèi)的裝飾不僅需要設(shè)置各種器材的材質(zhì),還需要設(shè)置相應(yīng)的位置,因此其代碼量是相當(dāng)可觀的,因而目前有許多創(chuàng)建VRML文件模型的軟件,可以把其它三維格式的文件轉(zhuǎn)換成VRML文件,如3DSMAX、RAW 等。但是若采用上述軟件完成的三維模型都是手工在各個視圖中繪制出來的,費(fèi)時費(fèi)力,而且不夠真實(shí)準(zhǔn)確,對于那些需要采用大量數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確描述構(gòu)造物時,或者被描述的這些物體非常不規(guī)則,則很難用手工精確創(chuàng)制。（4）VRML開發(fā)設(shè)計(jì) 開發(fā)工具Vrml PadVRML的發(fā)展歷史不長，但由于其強(qiáng)大的功能和誘人的應(yīng)用前景，許多支持VRML的專業(yè)編輯系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，如常見的Internet 3D Space Builder、Cosmo World、VrmlPad、3dsmax等。這些編輯系統(tǒng)功能專一且強(qiáng)大，更可貴的是使用方便、簡單。下面介紹的是一款由ParallelGraphics公司出品的VRML專業(yè)程序編輯系統(tǒng)VrmlPad，版本為2.1版。 VrmlPad具有以下主要功能特點(diǎn)： (a)可編輯本地或網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程文件，可壓縮存儲； (b)支持高級查找、使用書簽、分色顯示、自動偵錯等編輯功能； (c)支持多步取消和重復(fù)操作； (d)采用樹形結(jié)構(gòu)顯示場景構(gòu)造； (e)支持在瀏覽器中對場景預(yù)覽； (f)有功能強(qiáng)大的軟件發(fā)布向?qū)В?(g)VrmlPad環(huán)境中可以處理和執(zhí)行其他語言編寫的外部應(yīng)用程序； (h)提供文件列表功能，方便用戶管理系統(tǒng)目錄。 VrmlPad 2.1版專用編輯器可以從網(wǎng)上下載或從FTP服務(wù)器上下載獲得。把VrmlPad專用編輯器軟件復(fù)制到C盤根目錄的某個目錄下，雙擊(vpad2.1)圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖1：5所示的對話框。在對話框中選(Setup)按鈕，然后單擊(OK)按鈕，便會自動完成VrmlPad 2.1版編輯器安裝。 雙擊(VrmlPad)圖標(biāo)，可以啟動VrmlPad專用編輯器。啟動后的VrmlPad編輯器主界面如下圖所示。 VrmlPad編輯器工作環(huán)境由標(biāo)題欄、菜單欄、常用工具欄、功能窗口和編輯窗口等組成。標(biāo)題欄位于整個VrmlPad編輯器主界面的頂端。菜單欄位于VrmlPad編輯器標(biāo)題欄下方，包括文件、編輯、視圖、工具和幫助菜單。常用工具欄位于VrmlPad編輯器菜單欄的下方，主要包括文件的打開、存盤、剪切、粘貼、運(yùn)行等常用快捷工具。 功能窗口位于VrmlPad編輯器的左部，包括FileList(文件列表)、Resources(資源)、SceneTree(場景樹)。文件列表顯示所有目錄文件；場景樹顯示VRML源文件中的節(jié)點(diǎn)樹；資源顯示編輯代碼的.class文件。 編輯窗口位于VrmIPad編輯器的右部的空白處，是編寫VRML源程序的場所。每當(dāng)創(chuàng)建一個新的VRML源文件時，在編輯窗口的第一行自動顯示#VRML V2.0 utf8，然后在此基礎(chǔ)上可以編寫VRML源程序。 VrmlPad編輯器具有自動檢錯功能，在編寫VRML源程序的過程中，如果出現(xiàn)編寫錯誤或語法錯誤等，系統(tǒng)會自動進(jìn)行檢查，將出現(xiàn)錯誤的地方用紅色點(diǎn)下劃線加以標(biāo)注。 使用者可以根據(jù)自己的需要重新設(shè)置VrmlPad編輯器的各種功能。依次選擇“Tools(工具)” “Options(設(shè)置)”，顯示選項(xiàng)設(shè)置界面，如下圖所示。 選項(xiàng)設(shè)置界面包含General、Editor、Format、Node Folds、Tree、FileList、Shortcut Keys和Preview 8個選項(xiàng)卡，用以對編輯器進(jìn)行設(shè)置。 (1)在General選項(xiàng)卡中，可對系統(tǒng)、保存選項(xiàng)、下載選項(xiàng)、VRML擴(kuò)展進(jìn)行設(shè)置。 (2)在Editor、Format選項(xiàng)卡中，可對編輯器和文本顯示進(jìn)行設(shè)置，包括字體、大小、前景、背景、顏色等設(shè)置。 (3)在Node Folds選項(xiàng)卡中，可以對不敏感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。 (4)在Tree選項(xiàng)卡中，可對SceneTree(場景樹)、ResourceView(資源顯示)進(jìn)行設(shè)置。 (5)在File List選項(xiàng)卡中，可對文件進(jìn)行有關(guān)設(shè)置，包括常規(guī)、鼠標(biāo)選擇、是否在新窗口中打開文件夾和起始目錄等設(shè)置。(6)在Shortcut Keys選項(xiàng)卡中，可對快捷鍵進(jìn)行管理，修改原始定義的快捷鍵及定義新的快捷鍵等。若想恢復(fù)對系統(tǒng)快捷鍵的默認(rèn)值，單擊“Reset All”按鈕。 (7)在Preview選項(xiàng)卡中，一個區(qū)用來設(shè)置當(dāng)從外部瀏覽器打開文件進(jìn)行預(yù)覽時瀏覽器的尺寸，另一個區(qū)用來設(shè)置當(dāng)前打開文件夾時瀏覽器的尺寸。 VrmlPad編輯器支持在瀏覽器中預(yù)覽，采用樹型結(jié)構(gòu)顯示場景，具有高級查找、分色顯示、自動偵錯、取消操作、重復(fù)操作和使用書簽等功能。VrmlPad編輯器可以編輯本地和遠(yuǎn)程文件，可以處理和執(zhí)行其他語言編寫的外部應(yīng)用程序，有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布向?qū)Чδ?，并提供文件列表功能，便于用戶編程和文件的目錄管理?2CORTVRML VRML 瀏覽器該瀏覽器是ParallelGraphics公司推出的VRML瀏覽器，除了很好的支持VRML97 NURBS外，還支持多種自己規(guī)定的擴(kuò)展功能，如鍵盤輸入、拖放控制FLASH 等，它也是業(yè)內(nèi)第一個（也是唯一）支持最新EAI功能的VRML瀏覽器。 (1)下載安裝從網(wǎng)上搜索 VRML瀏覽器插件 CORTVRML.EXE安裝插件后直接集成在ie中了，如果是完整版本的ie就不用插件了，ie自己就能打開wrl格式的文件。(2) 使用安裝VRML插件cortvrml后的瀏覽器主要包括以下部分：工具欄一，工具欄二，控制菜單框。其操作界面如下圖所示：# 工具欄一的使用自上而下的按鈕分別是：（a）Walk模式，這是缺省的用戶觀察方式選項(xiàng),觀察者在空間中是以漫步的方式進(jìn)行的,按下鼠標(biāo)左鍵往不同的方向拖動鼠標(biāo),可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等觀察行為,也可以用鍵盤上的四個方向鍵,上鍵向前,下鍵后退,左右鍵轉(zhuǎn)頭； (b) Fly模式,該種模式是方便觀察者在空間中以飛行的方式瀏覽的(即取消了重力),操作大體同Walk模式； (c) Study模式,該種模式下,瀏覽者可以對于觀察物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)觀察；(d) Plan方式,是前后平移按鈕； (e) Pan方式,左右平移按鈕；(f) Turn方式,觀察者在空間中無法改變自己的位置,只能改變自己的觀察方向；(g) Roll方式,觀察者在空間中無法改變自己的位置,只能以觀察方向?yàn)檩S線旋轉(zhuǎn)自己的觀察方向。#工具欄二的使用:自左到右的按鈕分別是：(a) Go to方式,是將鼠標(biāo)變成瞄準(zhǔn)狀態(tài),點(diǎn)擊虛擬場景中的任何物體的任何一點(diǎn),就使觀察者迅速移動到其旁邊；(b) Align方式,是當(dāng)觀察者的視角進(jìn)行多次變換后,視角經(jīng)常發(fā)生傾斜,通過點(diǎn)擊該按鈕后,以便用戶的視角恢復(fù)正常；(c) View選擇方式,點(diǎn)擊后,進(jìn)入上個視角；(d) View選擇方式,進(jìn)入下個視角；(e) Restore按鈕,是重新裝載VRML文件按鈕；Fit按鈕,是將整個觀察物體放于視角中最合適的位置。# 控制菜單框的使用是在場景中通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出的菜單，其中的選項(xiàng)自上而下分別是：（a）Viewpoints，選擇視角；(b) Headlight，瀏覽的時候是否要頭頂燈；(c) Navigation Speed，控制瀏覽速度；(d) Full Screen，屏幕顯示大小；(e) Hide Toolbars，控制工具欄的顯示與否；(f)Show Console，控制平臺顯示與否。(四)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用VRML構(gòu)造一個如圖所示的模型（可以使用各種建模工具建模，然后導(dǎo)入VRML），可以在通過瀏覽器夠從各個