基于VRML的實(shí)驗(yàn)室演示功能的實(shí)現(xiàn)

1、基于 VRML 的實(shí)驗(yàn)室演示功能的實(shí)現(xiàn)摘要： 本論文利用 VRMLPad 創(chuàng)建虛擬物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了物理演示功能實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí); VRML;演示實(shí)驗(yàn)引言虛擬現(xiàn)實(shí)概念及 VRLM 特征虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)(VR-virtual Reality)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界(Virtual word)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它通常是指用立體眼鏡和傳感手套等一系列傳感輔助設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實(shí)，人們可以通過(guò)這些設(shè)施以自然的技能向計(jì)算機(jī)送入各種動(dòng)作信息，并且通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及觸覺(jué)設(shè)施使人們感受到三維的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及觸覺(jué)等感官刺激。它創(chuàng)建一個(gè)既酷似客觀環(huán)境又超越客觀時(shí)空，既能沉浸在其中又能駕馭其上的和

2、諧的人機(jī)環(huán)境，也就是一個(gè)由多維信息所構(gòu)成的可操縱的空間。它的目標(biāo)就是真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互，能夠達(dá)到或部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就統(tǒng)稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)2。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門(mén)直接來(lái)自于應(yīng)用的、涉及眾多學(xué)科的、新的實(shí)用技術(shù)，是集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感與測(cè)量技術(shù)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)等為一體的綜合集成技術(shù)。VRML ( virtual reality modeling language)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言是一種三維造型和渲染的圖形描述語(yǔ)言，通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)虛擬場(chǎng)景以達(dá)到現(xiàn)實(shí)中的效果。它是第二代 Web 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可以在網(wǎng)頁(yè)上實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫(huà)效果及基于三維對(duì)象用戶的交互，特別是可以改變當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)與用戶交互的

3、局限性，使得人機(jī)交互更加方便、靈活，使虛擬世界的真實(shí)性、交互性和動(dòng)態(tài)性得到充分的體現(xiàn)。1.1.2.虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征（1)沉浸感是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度(例如可視場(chǎng)景應(yīng)隨著視點(diǎn)的變化而變化)，甚至超越真實(shí)，如實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)實(shí)更逼真的照明和音響效果等。交互性是指用戶對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)的物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。例如，用戶可以用手直接抓取虛擬環(huán)境中的物體，這時(shí)手有觸摸感，并可以感覺(jué)物體的重量，場(chǎng)景中被抓的物體也立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。想象力是指用戶沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位地獲取知識(shí)，

4、發(fā)揮主觀能動(dòng)性，尋求解答，形成新的概念。虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的作用及應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的作用彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足。在教學(xué)中，往往會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開(kāi)設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，從而豐富感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。以往對(duì)于危險(xiǎn)的或?qū)θ梭w健康有危害的實(shí)驗(yàn)，一般采用電視錄像的方式來(lái)取代實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無(wú)法直接參與實(shí)驗(yàn)，獲得感性認(rèn)識(shí)。學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的或危害人體的實(shí)驗(yàn)。徹底打破空間、時(shí)間的限制。利用虛擬現(xiàn)實(shí)

5、技術(shù)，可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。虛擬技術(shù)還可以突破時(shí)間的限制， 一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過(guò)程，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察?？梢蕴摂M人物形象。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以虛擬歷史人物、偉人、名人、教師、學(xué)生、醫(yī)生等各種人物形象，創(chuàng)設(shè)一個(gè)人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠在自然、親切的氣氛中進(jìn)行學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用主要有以下二個(gè)方面。知識(shí)學(xué)習(xí)。知識(shí)學(xué)習(xí)是指學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)各種知識(shí)。它的應(yīng)用有兩個(gè)方面:一是再現(xiàn)實(shí)際生活中無(wú)法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過(guò)程，為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的

6、感性學(xué)習(xí)材料， 幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)在知識(shí)學(xué)習(xí)中的另一個(gè)應(yīng)用是，使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學(xué)生對(duì)抽象概念的理解。探索學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬，通過(guò)虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過(guò)資料查閱可知，國(guó)外的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。國(guó)內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)尚處于初級(jí)階段，有很多的領(lǐng)域及技術(shù)有待我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)和研究。通過(guò)相關(guān)的資料可知，VRML 技術(shù)在物理教學(xué)上的應(yīng)用有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它可以使抽象的概

7、念和理論直觀化形象化，VRML 創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)環(huán)境直觀性強(qiáng)，形象逼真， 易于學(xué)生學(xué)習(xí)掌握?；谝陨显?，在本論文的選題上，重點(diǎn)選取典型和具有代表性的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)研究。在物理教學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)中，有很多實(shí)驗(yàn)可以由 VRML 來(lái)實(shí)現(xiàn)，有些簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)(如拋物運(yùn)動(dòng))比較容易實(shí)現(xiàn)，而類(lèi)似于分子的布朗運(yùn)動(dòng)等物理現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)，需要投入較多的時(shí)間和精力，由于本論文研究的時(shí)間關(guān)系，綜合考慮多方面因素，選取本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下 2 個(gè)方面:借助于VRML 語(yǔ)言構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室的三維場(chǎng)景的描述;借助于VRML 語(yǔ)言建立動(dòng)態(tài)仿真物理三維場(chǎng)景，完成實(shí)驗(yàn)的三維演示演示。VRML 文件的具體使用條件瀏覽 VRML 文件的環(huán)境

8、條件：硬件上,無(wú)需其他的設(shè)備，目前的 PC 機(jī)完全可以滿足要求；軟件上，只需要安裝 VRML 瀏覽器插件，目前最流行的兩種 VRML 瀏覽器插件是 Parallel Graphics 公司的 Cortona 瀏覽器插件和 blaxxun 公司的 blaxxun Contact 瀏覽器插件，另外還有一款常見(jiàn)的瀏覽器插件Cosmo player，如果使用的瀏覽器是 Netscape 4.0 以上的瀏覽器，則不用再裝 Cosmo player，因?yàn)樗呀?jīng)內(nèi)置了 Cosmo player2.0 瀏覽器插件。Cortona 瀏覽器插件也稱(chēng)為 Cortvrml 插件，網(wǎng)絡(luò)上稱(chēng)之為蝴蝶瀏覽器，現(xiàn)在流行的主要

9、有 4.1 版本和 5.0 版本，二者在使用和視覺(jué)效果上無(wú)明顯區(qū)別，不同的一點(diǎn)在于 5.0 版本的具有一個(gè)藍(lán)色徽標(biāo)。在對(duì) VRML 文件進(jìn)行瀏覽的過(guò)程中，會(huì)因所用計(jì)算機(jī)安裝的操作系統(tǒng)不同而決定使用的瀏覽器插件也不同：Cortvrml插件,適用于 Windows XP 系統(tǒng)；Cosmo player插件，適用于 Windows 98/2000/2003 系統(tǒng)。VRML 文件的編輯方法用文本編輯器，如記事本直接編寫(xiě) VRML 文件；保存時(shí)，保存類(lèi)型選擇所有文件，保存文件名稱(chēng)后綴擴(kuò)展名改為.wrl；用轉(zhuǎn)換工具從 3DMAX、AUTODESK 3DVIZ、White Dune、分子模型編輯器等轉(zhuǎn)換。在

10、設(shè)計(jì)中我使用編輯器來(lái)進(jìn)行建模，模型創(chuàng)建好后直接輸出.wrl 格式的文件。，在使用解釋器進(jìn)行瀏覽時(shí)， 在對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移時(shí)，會(huì)因刷新頻率的原因而導(dǎo)致效果不明顯，甚至出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。1.4.用于創(chuàng)建基于 VRML 虛擬現(xiàn)實(shí)的可行性分析VRML 是一種有著強(qiáng)大發(fā)展?jié)摿Φ奶摂M現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言，它尤其適合創(chuàng)建桌面虛擬現(xiàn)實(shí)。VRML 創(chuàng)建的活動(dòng)場(chǎng)景具有沉浸性、交互性和多感知性等一般虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的特征。首先，學(xué)習(xí)者通過(guò) VRML 瀏覽器進(jìn)入 VRML 場(chǎng)景后，憑借簡(jiǎn)單的二維鼠標(biāo)，只要選擇 VRML 瀏覽器上不同的瀏覽方式(如 Fly、Go、Rotate 等)即可實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)景中 6+1 個(gè)自由度的漫游，即三個(gè)

11、方向的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，以及和其它三維空間的超鏈接。因而學(xué)習(xí)者完全可以根據(jù)個(gè)人的意志選擇場(chǎng)景中不同的視點(diǎn)方向和位置。雖然沒(méi)有頭戴式顯示器所帶來(lái)的完全沉浸的感覺(jué)，但學(xué)習(xí)者在場(chǎng)景中自由遨游，能體味到相當(dāng)?shù)某两?。另外，通過(guò)編程控制 VRML 場(chǎng)景能實(shí)現(xiàn)一定的交互性。這種交互性可以允許學(xué)習(xí)者與場(chǎng)景中的 3D 實(shí)體進(jìn)行一定的交互。VRML 能控制立體聲音的播放，并能對(duì)聲音的方位和強(qiáng)度進(jìn)行控制。如雷電場(chǎng)景中，雷聲的強(qiáng)度和方位就是根據(jù)代理人的實(shí)時(shí)位置來(lái)改變的。因而通過(guò) VRML 境界學(xué)習(xí)者能體味到一種近乎自然界的聲音。而將來(lái)，隨著 VRML 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，冷熱、質(zhì)感等感知信息的體現(xiàn)必將變成完全可能的事

12、情。VRML 是一種實(shí)用化的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言。VRML 文件是以擴(kuò)展名.wrl 或.wrz 等結(jié)尾的，是一種用來(lái)描述幾何形體的簡(jiǎn)單的 ASCII 文本文件，VRML 的編輯工具可以是任意一種文本編輯器。VRML 文件不需要任何編譯，直接由瀏覽器解釋執(zhí)行，可以方便的實(shí)現(xiàn)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)。VRML 瀏覽器一般是作為 Web 瀏覽器的插件使用的，因而又稱(chēng)為瀏覽器插件。當(dāng)學(xué)習(xí)者通過(guò) Web 瀏覽器請(qǐng)求一個(gè) VRML 文件時(shí)，服務(wù)器端接收到請(qǐng)求，并將 VRML 文件代碼傳輸?shù)娇蛻舳?，客戶端瀏覽器通過(guò) VRML 瀏覽插件對(duì)代碼進(jìn)行解釋?zhuān)瑢?VRML 語(yǔ)言中的信息解釋成空間中目標(biāo)的幾何體描述，如長(zhǎng)方體、球體、不

13、規(guī)則的其它三維物體等等，同時(shí)它將提供實(shí)時(shí)顯示，一秒顯示多次，這樣在學(xué)習(xí)者的計(jì)算機(jī)上就會(huì)有一個(gè)活動(dòng)場(chǎng)景的感覺(jué)。而學(xué)習(xí)者只需用簡(jiǎn)單的 2D 鼠標(biāo)，通過(guò)切換不同的瀏覽方式即可遨游于整個(gè)虛擬境界，與境界中的物體進(jìn)行交互。VRML 文件能通過(guò)包含關(guān)系(Inline 節(jié)點(diǎn))把不同的文件組織在一起，能實(shí)現(xiàn)和管理較大規(guī)模的場(chǎng)景。另外，VRML,文件具有超鏈接功能，通過(guò) Anchor 節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn) VRML 文件與 WINE 文件，VRML文件與 HTML 文件之間的超鏈接。因而 VRML 文件用于 Web 課件中，可以實(shí)現(xiàn)課件中 HTIVIL 頁(yè)面與虛擬現(xiàn)實(shí)頁(yè)面的自然過(guò)渡，以及不同虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景之間的隨意跳轉(zhuǎn)。

14、與之相比，動(dòng)畫(huà)文件和圖片文件因?yàn)槭窍嗷オ?dú)立的，文件之間要建立鏈接只能通過(guò) HTML 的超鏈接功能。如果用于展示較大的場(chǎng)景和進(jìn)行復(fù)雜的交互性操作，需要有較多的文件通過(guò) HTIVIL 的超鏈結(jié)進(jìn)行鏈接，這種鏈接將使系統(tǒng)缺乏流暢性，場(chǎng)景展示的實(shí)時(shí)性也會(huì)降低，而且過(guò)于復(fù)雜的使用 HTML 的超鏈在操作時(shí)容易出現(xiàn)混亂。基于以上分析，VRML 是一種基于 www 的實(shí)用的、功能較完善的、具有強(qiáng)大發(fā)展?jié)摿Φ奶摂M現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言。因?yàn)?VRML 具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，所以它尤其適合創(chuàng)建 Web 上的虛擬現(xiàn)實(shí)。VRML 對(duì)硬件設(shè)備要求不高(僅僅用最簡(jiǎn)單的臺(tái)式顯示器、2D 鼠標(biāo)、音箱就能實(shí)現(xiàn))，能為教學(xué)中的大多數(shù)學(xué)習(xí)者

15、所接受。VRML 文件設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單，能創(chuàng)建出簡(jiǎn)單的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)，隨著它的逐步發(fā)展和完善功能必將更強(qiáng)大。所以用 VRML 創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景應(yīng)用于教學(xué)具有相當(dāng)?shù)目尚行?。選取本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下 2 個(gè)方面:一是借助于 VRML 語(yǔ)言構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室的三維場(chǎng)景的描述;二是借助于VRML 語(yǔ)言完成演示實(shí)驗(yàn)功能實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1.1 整個(gè)設(shè)計(jì)流程程序設(shè)計(jì)思路首先：選擇要實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景的工具。有以下 2 種方法。第一是利用 3DMAX、AUTODESK 3DVIZ、White Dune 等工具建立模型在轉(zhuǎn)換成 VRML 的形式。但其生成的文件一般很大。第二直接利用 VRML 代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。其

16、特點(diǎn)是要花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。但文件叫小，我選擇第二種方法。其次：重點(diǎn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)建立物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)現(xiàn)，物理實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾＿\(yùn)行的關(guān)鍵。再次：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的構(gòu)建。最后：調(diào)試修改?？蚣芙Y(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示：VRML 建系模統(tǒng)方分法析與交互功能的實(shí)現(xiàn)建立虛擬環(huán)境建立物理實(shí)驗(yàn)建立物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)圖 2.1 設(shè)計(jì)流設(shè)置程交互功能系統(tǒng)首先通過(guò)查閱資料，根據(jù)自己測(cè)的想法并結(jié)合指導(dǎo)教師的指導(dǎo)意見(jiàn)進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)代碼編寫(xiě)創(chuàng)建物理實(shí)驗(yàn)的演示結(jié)構(gòu)，設(shè)置交互功能。系統(tǒng)測(cè)試通過(guò)交互功能，看是否達(dá)到預(yù)期的效果在修改相關(guān)的代碼。2.1.2.模塊化VRML 支持代碼的模塊化，即

17、可以將一個(gè)復(fù)雜場(chǎng)景中的各部分，分別做成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的 VRML 文件，然后在一個(gè)主控文件中調(diào)用（內(nèi)聯(lián)）這些獨(dú)立的文件，完成場(chǎng)景中相應(yīng)部分的創(chuàng)建1。VRML 網(wǎng)頁(yè)代碼的模塊化是指將一個(gè)比較復(fù)雜的虛擬場(chǎng)景，分解成一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)和若干個(gè)實(shí)際物對(duì)像?；A(chǔ)環(huán)境及實(shí)物對(duì)象都用一個(gè)獨(dú)立的 VRML 來(lái)完成。制作基礎(chǔ)的 VRML 文件稱(chēng)為主控文件，制作實(shí)物對(duì)象的 VRML 文件稱(chēng)為對(duì)象文件。主控文件通常包括空間背景、地面和若干視點(diǎn)等。當(dāng)對(duì)象文件完成了以后，可以在主控文件中調(diào)用對(duì)象文件，實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)環(huán)境中添加實(shí)物對(duì)象。VrmlPad 創(chuàng)建主控文件VRML 文件用層次化的場(chǎng)景圖來(lái)描述三維對(duì)象和世界。 首先來(lái)制作基礎(chǔ)的

18、VRML 主控文件即空間背景、地面、走廊、臺(tái)階和若干視點(diǎn)。視點(diǎn)及背景部分代碼如下：VRML V2.0 utf8 # 文 件 頭 roup# 主編組結(jié)點(diǎn)children圖 2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)景其# GWorldInfo 圖 2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室中title Windmill info Viewpoint # 視 點(diǎn) Position 0.0 1.65 35.0#視點(diǎn)的位置Orienttation 1.0 0.0 0.0 0.2 #瀏覽者的視線方向Descryption Entry View#視點(diǎn)名稱(chēng)字符串Viewpoint #視點(diǎn)position 0.0 1.65 15.0#視點(diǎn)的位置orien

19、tationdescription1.0 0.0 0.0Close-up0.5#瀏覽者的視線方向視點(diǎn)名稱(chēng)字符串Viewpoint #視點(diǎn)position 7.05 1.65 7.05#視點(diǎn)的位置orientation 0.0 1.0 0.00.785#瀏覽者的視線方向description Front door#視點(diǎn)名稱(chēng)字符串Viewpoint #視點(diǎn)position 35.0 1.65 -35.0#視點(diǎn)的位置orientation 0.0 1.0 0.02.356#瀏覽者的視線方向description Far away#視點(diǎn)名稱(chēng)字符串Viewpoint #視點(diǎn)position 0.0 14

20、.43 2.0# 視點(diǎn)的位置orientation 0.00128 0.959 0.282 3.1503#瀏覽者的視線方向description Roof top#視點(diǎn)名稱(chēng)字符串Background#背景skyColor # 背景色0.00.20.7,0.00.51.0,1.01.01.0skyAngle 1.309, 1.571 #天空角groundColor #地面色,,0.60.600.6,groundAngle 1.309, 1.571 #地面角上段代碼主要是創(chuàng)建了空間背景、背景色、地面、走廊、臺(tái)階及若干個(gè)視點(diǎn)。其次來(lái)創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)室，其中為了提高仿真

21、程度人走到門(mén)前，不可能穿門(mén)而入，必須先開(kāi)門(mén)，所以設(shè)置門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，其效果及代碼如下：其代碼如下示: Transform 圖 2.3 人走到實(shí)驗(yàn)門(mén)口門(mén)自動(dòng)打開(kāi)translation 0.0 0.0 -27.0#坐標(biāo)變換children DEF Left Door Transform #children Transform translation -5.0 0.0 0.0children DEF Door Inline url door.wrl DEF RightDoor Transform children Transform translation 5.0 0.0 0.0 children US

22、E Door# Proximity sensorDEF DoorSense ProximitySensor center 0.0 1.75 0.0size 6.0 3.5 8.0# Sounds Sound source DEF OpenSound AudioClip url Sounds/clunk2.wav minFront 20.0 minBack 20.0maxFront 60.0 maxBack 60.0Sound source DEF CloseSound AudioClip url Sounds/clunk1.wav minFront 20.0 minBack 20.0maxFr

23、ont 60.0 maxBack 60.0# Animation clocksDEF OpenClock TimeSensor cycleInterval 0.5loop FALSE startTime 0.0stopTime 1.0DEF CloseClock TimeSensor cycleInterval 0.5loop FALSE startTime 0.0stopTime 1.0# Animation paths for the left and right doorsDEF LeftOpen PositionInterpolator key 0.0, 1.0 keyValue 0.

24、0 0.0 0.0, -1.3 0.0 0.0 DEF LeftClose PositionInterpolator key 0.0, 1.0 keyValue -1.3 0.0 0.0, 0.0 0.0 0.0 DEF RightOpen PositionInterpolator key 0.0, 1.0 keyValue 0.0 0.0 0.0, 1.3 0.0 0.0 DEF RightClose PositionInterpolator key 0.0, 1.0 keyValue 1.3 0.0 0.0, 0.0 0.0 0.0 ROUTE DoorSense.enterTime TO

25、 OpenSound.startTime ROUTE DoorSense.exitTime TO OpenSound.stopTime ROUTE DoorSense.enterTime TO OpenClock.startTime ROUTE DoorSense.exitTime TO OpenClock.stopTime ROUTE DoorSense.exitTime TO CloseSound.startTime ROUTE DoorSense.enterTime TO CloseSound.stopTime ROUTE DoorSense.exitTime TO CloseClock

26、.startTime ROUTE DoorSense.enterTime TO CloseClock.stopTimeROUTE OpenClock.fraction_changed TO LeftOpen.set_fraction ROUTE OpenClock.fraction_changed TO RightOpen.set_fraction ROUTE CloseClock.fraction_changed TO LeftClose.set_fraction ROUTE CloseClock.fraction_changed TO RightClose.set_fraction ROU

27、TE LeftOpen.value_changed TO LeftDoor.translationROUTE LeftClose.value_changed TO LeftDoor.translation ROUTE RightOpen.value_changed TO RightDoor.translation ROUTE RightClose.value_changed TO RightDoor.translation建立物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?.X 射線衍射實(shí)驗(yàn)演示X 射線衍射儀主要由 X 射線發(fā)生器（X 射線管）、測(cè)角儀、X 射線探測(cè)器、計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)等組成。X 射線管主要分密閉式和可拆卸式

28、兩種。測(cè)角儀是粉末 X 射線衍射儀的核心部件，主要由索拉光闌、發(fā)散狹縫、接收狹縫、防散射狹縫、樣品座及閃爍探測(cè)器等組成。衍射儀中常用的探測(cè)器是閃爍計(jì)數(shù)器(SC)，它是利用 X 射線能在某些固體物質(zhì)(磷光體)中產(chǎn)生的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的熒光，這種熒光再轉(zhuǎn)換為能夠測(cè)量的電流。由于輸出的電流和計(jì)數(shù)器吸收的 X 光子能量成正比，因此可以用來(lái)測(cè)量衍射線的強(qiáng)度。閃爍計(jì)數(shù)管的發(fā)光體一般是用微量鉈活化的碘化鈉(NaI)單晶體。這種晶體經(jīng) X 射線激發(fā)后發(fā)出藍(lán)紫色的光。將這種微弱的光用光電倍增管來(lái)放大，發(fā)光體的藍(lán)紫色光激發(fā)光電倍增管的光電面(光陰極)而發(fā)出光電子(一次電子)，光電倍增管電極由 10 個(gè)左右的聯(lián)極

29、構(gòu)成，由于一次電子在聯(lián)極表面上激發(fā)二次電子，經(jīng)聯(lián)極放大后電子數(shù)目按幾何級(jí)數(shù)劇增(約 106 倍)，最后輸出幾個(gè)毫伏的脈沖。衍射儀主要操作都由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成，掃描操作完成后，衍射原始數(shù)據(jù)自動(dòng)存入計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中供數(shù)據(jù)分析處理。數(shù)據(jù)分析處理包括平滑點(diǎn)的選擇、背底扣除、自動(dòng)尋峰、d 值計(jì)算，衍射峰強(qiáng)度計(jì)算等。根據(jù)X 射線衍射實(shí)驗(yàn)的原理并參照了網(wǎng)絡(luò)上的教程完成X 射線衍射儀的構(gòu)建其最后效果如下圖示.其核心代碼如下：圖 2.4 X 射線衍射實(shí)驗(yàn)演示開(kāi)始圖 2.5 X 射線衍射實(shí)驗(yàn)演示完成DEFscript Script eventIn SFTime time1 eventInSFTime time2 f

30、ield SFBool aa TRUE field SFBool cc FALSE eventOut SFBool bburl vrmlscript:function time1()bb=aa; function time2()bb=cc;DEFcolorscript Script eventIn SFTime time3 eventInSFTime time4eventOut SFColor diffuseColor field SFColor white .61 .61 .61field SFColor red .54 0 0 url vrmlscript:function time3()

31、diffuseColor=red; function time4()diffuseColor=white;ROUTE chuanganqi.rotation_changed TO XRay.set_rotation ROUTE clock.fraction_changed TOrotate1.set_fraction ROUTE rotate1.value_changed TO rotate.set_rotation ROUTE clock.fraction_changedTO rotate4.set_fractionROUTE rotate4.value_changed TO shangxu

32、anniu.set_rotation ROUTE clock.fraction_changed TOrotate3.set_fraction ROUTE rotate3.value_changed TO xiaxuanniu.set_rotation ROUTE clock.fraction_changed TOrotate2.set_fraction ROUTE rotate2.value_changed TO axis.set_rotationROUTE openmouse.touchTime TO script.time1 ROUTE script.bb_changed TO clock

33、.set_enabled ROUTE openmouse.touchTime TO clock.startTimeROUTE clock.fraction_changed TOrotate1.set_fraction ROUTE openmouse.touchTime TO clock.startTimeROUTE clock.fraction_changed TO rotate2.set_fraction ROUTE openmouse.touchTime TO clock.startTimeROUTE clock.fraction_changed TOrotate3.set_fractio

34、n ROUTE openmouse.touchTime TO clock.startTimeROUTE clock.fraction_changed TOrotate4.set_fraction ROUTE openmouse.touchTime TO colorscript.time3ROUTE colorscript.diffuseColor TO color.set_diffuseColor ROUTE closemouse.touchTime TO script.time2ROUTE script.bb_changed TO clock.set_enabled ROUTE closemouse.touchTime TO colorscript.time4ROUTE colorscript.diffuseColor TO color.set_diffuseColor (2)太陽(yáng)、地球、月球之間的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)圖 2.6 不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況利用Anchor 節(jié)點(diǎn)來(lái)對(duì) VRML 之間的鏈接利用 Anchor 對(duì)主控