利用 EAI類包提供的 Browser和 Node類,可以完全不用 Script節(jié)點和 Script類以路由等方式而直接由 Java Applet操控 VRML世界的各種節(jié)點,實現(xiàn)外部程序?qū)?VRML虛擬場景的直接操作、控制和修改。
2 家居現(xiàn)實虛擬
2.1 需求分析
2.1.1 系統(tǒng)的功能需求分析
作為家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),房地產(chǎn)開發(fā)商、家居設(shè)計師、產(chǎn)品設(shè)計師以及需要購買新房,新家具及家用電器的潛在客戶是其主要的用戶。他們均有各自的需求:作為房地產(chǎn)開發(fā)商,期望將正在興建或即將興建的房產(chǎn)通過本系統(tǒng),在網(wǎng)上虛擬真實地展示給廣大消費者。購房者與銷售人員可以冷靜地坐在電腦旁,漫游于電腦生成的樣板房中。購房者可以通過實時查詢相關(guān)信息,創(chuàng)建和編輯場景,迅速地找到自己滿意的房型。房地產(chǎn)商也可以在時間上占領(lǐng)先機(jī),同時降低由于修建實物樣板房帶來的追加成本,并取得更好的銷售效果。而作為家居及產(chǎn)品設(shè)計師,也希望將自己設(shè)計的作品通過本系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上生動的展現(xiàn)。
家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有以下主要功能:
1) 能夠很好地可視化模擬真實的室內(nèi)環(huán)境。溫馨室內(nèi)環(huán)境需要鮮明的色彩和燈光,通過色彩的冷暖和燈光的聚散來營造一定的氣氛。
2) 數(shù)據(jù)共享。家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)通常包含以下四種常用模型:房屋模型、家具模型、運動物體模型(門、窗、家電等)和裝飾模型(壁畫、窗簾、床罩、地面等)。這樣可以為上述四種常用模型建立相應(yīng)的模型庫,設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計需要直接從模型庫中把模型調(diào)入三維虛擬場景中進(jìn)行設(shè)計。
3) 交互性。交互性包括以下兩方面:一是設(shè)計人員根據(jù)客戶需求對上述調(diào)入三維虛擬場景中的模型進(jìn)行各種參數(shù)修改;二是客戶對設(shè)計效果進(jìn)行漫游以便進(jìn)行方案的確定。上述兩種交互性都是通過VRML與Java的通信機(jī)理來實現(xiàn),即使用Java Applet控制VRML場景。Java Applet控制VRML場景是通過附加的封裝類EAI來實現(xiàn)。通過這些類,Java程序就能夠訪問VRML場景,接收和發(fā)送事件,從場景中獲得場景對象,實現(xiàn)對VRML場景的實時動態(tài)控制。
具有上述功能的家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠真實、直觀、方便和有效地幫助設(shè)計人員完成客戶需求的設(shè)計工作。
2.1.2 性能需求分析
除滿足以上功能需求外,性能需求也很重要,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1) 交互的人機(jī)界面。人機(jī)界面設(shè)計也是該系統(tǒng)設(shè)計的一個重要方面。 因此將以用戶為中心的設(shè)計思想融入到系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計當(dāng)中,也就是以用戶對界面的需求變化為出發(fā)點,使用戶界面的外在形式和內(nèi)部機(jī)制符合不同用戶的需要。
2) 通用性、方便性及穩(wěn)定性。系統(tǒng)的總體設(shè)計應(yīng)盡量滿足大批量、多用戶的需求。還應(yīng)盡可能考慮到用戶的安裝、配置、維護(hù)的方便。同時應(yīng)該注意系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有良好的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計。在系統(tǒng)的多處涉及到用數(shù)據(jù)庫來存儲和管理信息,對于數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行更好的設(shè)計,使信息的使用率更高。
2.2 建模
2.2.1 建模語言
室內(nèi)虛擬漫游,首先解決視景建模問題。目前,視景建模的方法主要有兩種:一是采用VRML等專用的虛擬現(xiàn)實建模語言來完成建模。另一種直接利用OpenGL建立模型庫或開發(fā)專門的建模工具,但這樣做的工作量是非常大的,因為OpenGL只提供了一些簡單圖元的函數(shù),如圓錐、圓柱和球體等類似的簡單物體,如果利用這些函數(shù)來構(gòu)建一個復(fù)雜的模型就顯得非常困難。所以該系統(tǒng)主要采用VRML來實現(xiàn)。
2.2.2 系統(tǒng)構(gòu)架
應(yīng)用基于VRML的虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建室內(nèi)設(shè)計系統(tǒng),主要實現(xiàn)兩項功能:輔助設(shè)計工作和結(jié)果漫游。設(shè)計工作的主要內(nèi)容包括以下兩項工作:一是根據(jù)客戶首次需求敘述調(diào)用模型庫中的模型生成初始場景;二是在客戶漫游結(jié)果后根據(jù)客戶反饋信息不斷修改以至確定最終方案。為了實現(xiàn)結(jié)果漫游,一方面是把生成的三維虛擬場景通過窗口顯示出來,另一方面根據(jù)各種戶型結(jié)構(gòu)設(shè)計相應(yīng)的漫游路徑,以方便設(shè)計人員和客戶對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行觀察和討論。
2.3 主要模塊
“自主設(shè)計”模塊。主要功能是針對房型、家具、家電以及三維數(shù)字化產(chǎn)品的展示,展現(xiàn)的方式可從產(chǎn)品的款式、色彩、紋理、視角等,為了使用戶詳細(xì)了解產(chǎn)品的外在和內(nèi)在特性甚至要動態(tài)演示或拆分產(chǎn)品。用戶通過這樣的觀察和操作,能夠?qū)Ξa(chǎn)品有更加全面真實的了解,從而選擇自己滿意的產(chǎn)品。通過這一模塊,模擬用戶在現(xiàn)實情況下的購物體驗,削弱用戶借助網(wǎng)絡(luò)的不真實感,達(dá)到真正意義上的在線展示。同時,用戶可以將所選家具拾取加載到房間中來,并通過家具在房間內(nèi)的位置變換、顏色質(zhì)地的匹配,以滿足用戶個性化的家居設(shè)計�？偠灾�,運用這一模塊,就是要達(dá)到家居自主設(shè)計的目的。
室內(nèi)場景中用 Script節(jié)點和腳本 JavaScript實現(xiàn)了幻燈片的放映,音頻、視頻的播放,燈光開關(guān),吊扇的轉(zhuǎn)動的控制等。
“在線展示”模塊。主要功能是使用戶從俯視、仰視、環(huán)視等多種變幻的視角欣賞優(yōu)秀的成品設(shè)計來做參考,以此幫助用戶多角度、全方位的設(shè)計選購的房型。產(chǎn)品設(shè)計師或者家居設(shè)計師還可以通過網(wǎng)絡(luò),得到用戶使用后的信息反饋,收集不同層面上的用戶對產(chǎn)品的看法,將其進(jìn)一步整理以作為產(chǎn)品改進(jìn)和新產(chǎn)品開發(fā)的有價值信息。
三維模型的建立,能夠讓人感受到一定三維逼真的效果,但還有不足,因為瀏覽者僅僅被動的接受信息。瀏覽者如何能夠控制場景,使場景的動畫效果更加逼真,這就要通過瀏覽者與虛擬對象的交互功能來實現(xiàn)。交互性是指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實時性)。在本虛擬家居場景中,研究基于VRML內(nèi)建節(jié)點和基于VRML的 Script節(jié)點實現(xiàn)交互的方法。
3 結(jié)束語
人們對生活品質(zhì)的不斷追求,使室內(nèi)家居受到越來越多的重視。對家居,舒適性第一已取代了過去的功能性第一,風(fēng)格也從簡樸向高雅發(fā)展。雖然室內(nèi)家居設(shè)計已成為一種流行性行業(yè),但仍存在很多尚待解決的問題。而家居現(xiàn)實虛擬將使設(shè)計的虛擬與現(xiàn)實、主體與客體融為一體。通過三維的計算機(jī)圖形實現(xiàn)交互、高效、真實的目標(biāo),使設(shè)計先于實物在計算機(jī)內(nèi)得到表達(dá),并便于進(jìn)一步修改。同時,借助計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計的設(shè)計思想和設(shè)計方法,充分考慮家具產(chǎn)品的功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、視覺傳達(dá)、宜人性等多方面因素,進(jìn)行綜合的創(chuàng)造性設(shè)計,從而獲得人一家居一環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。這種模式必將成為未來家居業(yè)的一個的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn):
[1] 高春梅.家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D].西北工業(yè)大學(xué),2004.
[2] 王洪.基于虛擬現(xiàn)實的三維漫游技術(shù)研究與實踐[D].電子科技大學(xué),2004.
[3] 肖伸平.基于VRML和JAVA的網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實驗設(shè)計[D].中南林學(xué)院,2002
[4] 胡新根.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計系統(tǒng)的研究[J].科技廣場,2006.
摘要:虛擬現(xiàn)實建模語言VRML是一種三維圖形描述語言,同時也是一種在Internet上傳輸VR圖像的規(guī)范格式。該文主要介紹了VRML的原理、節(jié)點及相關(guān)知識,簡明闡述了虛擬家居設(shè)計的簡單思想。
關(guān)鍵詞:VRML; Script技術(shù);EAI接口;家居現(xiàn)實虛擬
中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6812-03
Study of Virtual Indoor Environment Based on VRML
GUO Dan-feng, HU Feng-hua
(Collage of Computer and Information Technology, Henan Normal University, Xinxiang 453007,China)
Abstract: Virtual reality modeling language VRML is one kind of three dimensional graph description languages, simultaneously is also one kind transmits the VR image standard form on Internet. This article mainly introduced the VRML principle, the node and the related knowledge, elaborated concisely hypothesized lives at the design the simple thought.
Key words: VRML; script technology; EAI interface; virtual indoor environment
虛擬現(xiàn)實是近些年比較流行的一種先進(jìn)的人機(jī)界面技術(shù),作為虛擬現(xiàn)實的一個分支,虛擬室內(nèi)環(huán)境技術(shù)正在得到迅速的發(fā)展和重視。當(dāng)今社會人們不斷提高對生活質(zhì)量的要求,作為生活主要空間的居室,自然就更希望是室內(nèi)設(shè)計的精品。傳統(tǒng)的設(shè)計過程中設(shè)計師是以提交平面效果圖為主要的表達(dá)方式,根據(jù)客戶需求描述不斷地修改設(shè)計圖紙,經(jīng)過反復(fù)的修改圖紙來實現(xiàn)最終方案。這樣,光影的效果、材質(zhì)的差異等都將導(dǎo)致實物與平面效果圖之間存在很大差距。作為非專業(yè)客戶可能對最終的方案還是沒有很好的直觀認(rèn)識,可能最終裝修結(jié)果與客戶需求還有很大差別;同時,這種設(shè)計過程周期長,成本高。面對這一需求,將基于VR的計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計運用于家居領(lǐng)域已成為一個新興的研究領(lǐng)域。它將使設(shè)計的主體與客體、虛擬與現(xiàn)實融為一體。通過三維的計算機(jī)圖形實現(xiàn)真實、交互、高效的目標(biāo),使設(shè)計先于實物之前在計算機(jī)內(nèi)得到表達(dá),并便于進(jìn)一步修改。同時,借助計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計的設(shè)計思想和設(shè)計方法,充分考慮家具產(chǎn)品的功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、視覺傳達(dá)、宜人性等多方面因素,進(jìn)行綜合的創(chuàng)造性設(shè)計,從而獲得人一家具一環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。與傳統(tǒng)的設(shè)計方式相比,有花費時間少,節(jié)約資金,能更好地滿足客戶要求等特點。這種模式必將成為未來家居業(yè)的一個的發(fā)展方向。
1 虛擬現(xiàn)實建模語言VRML
1.1 VRML與互聯(lián)網(wǎng)
虛擬現(xiàn)實與WWW(World Wide Web)結(jié)合,衍生出了虛擬現(xiàn)實建模語言(VirtualRealityModelingLanguage,簡稱VRML)。VRML是一種建立在網(wǎng)絡(luò)上的交互式三維多媒體的建模語言,它提供了一種自然的體驗方式,能夠利用層次性文件的包含關(guān)系創(chuàng)建任意的動態(tài)場景。VRML的一個顯著的優(yōu)點就是交互性,可以實現(xiàn)互動的場景。虛擬世界中動畫節(jié)點具有廣泛性和多樣性,可以將虛擬世界中各個部分的傳感器和內(nèi)插器串聯(lián)起來,從而使三維造型運動起來,VRML已成為目前Internet上基于WWW的三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。新興的VRML語言將改變我們目前用HTML語言建立的萬維網(wǎng),同時也將改變我們的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計環(huán)境。它的主要特征有三維性、交互性、動態(tài)性、實時性等,并且能夠在Internet或局域網(wǎng)上快速傳遞。VRML創(chuàng)造的是一個可進(jìn)入、可參與的世界。你可在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動、逼真的三維立體世界,你可以在里面自由地遨游。
1.2 VRML的原理
VRML語言不是一般意義上像C++一樣的編程語言,像HTML一樣的標(biāo)記描述語言或像JavaScript一樣的腳本語言。它是一種描述3D場景中對象及其行為的場景描述語言,從概念上講,每個VRML文件都是一個基于時間的三維空間,它包含了可通過多種機(jī)制動態(tài)變化的圖形對象和聽覺對象。VRML用文本信息來描述三維場景,在Internet上傳輸,然后在本地機(jī)上由VRML瀏覽器解釋生成三維場景,這種工作機(jī)制,避免了在網(wǎng)絡(luò)上直接傳輸圖形文件,把復(fù)雜任務(wù)交給本地機(jī)器從而減輕了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。使得在Internet上的三維交互成為可能。VRML的訪問方式是基于客戶/服務(wù)器模式,其中服務(wù)器提供VRML文件及支持資源,客戶通過網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問的文件,并通過本地平臺上的VRML瀏覽器交互式訪問該文件描述的虛擬場景。
1.3 VRML的節(jié)點
VRML定義了一組用以描述三維圖形的對象,這些對象稱為節(jié)點(Node)。VRML推出許多對象類型,原始對象是最簡單的對象,這些原始對象可以用很簡單的術(shù)語進(jìn)行描述。VRML提供以下幾種非常有用的原始對象:立方體、球體、圓柱體和圓錐體。盡管它們每一個個體都顯得很平常,但組合到一起將形成非常有意義的圖形對象,而且可以由這些簡單對象構(gòu)成復(fù)雜的對象。VRML中節(jié)點被組成一種分層的結(jié)構(gòu),稱為場景。使用場景圖(Scene Graph)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述3D場景,場景圖是一種代表所有3D世界靜態(tài)特征的節(jié)點等級:幾何關(guān)系、質(zhì)材、紋理、幾何轉(zhuǎn)換、光線、視點以及嵌套結(jié)構(gòu)。境界中的對象及其屬性都用節(jié)點描述,節(jié)點按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖,也就是說,場景圖是境界的內(nèi)部表示。場景圖中的第一類節(jié)點用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象,它們按照層次關(guān)系組織起來,反映了境界的空間結(jié)構(gòu)。另一類節(jié)點參與事件產(chǎn)生和路由機(jī)制,構(gòu)成路由圖(Route Graph),確定境界隨時間的推移如何動態(tài)變化。
1.4 VRML場景的擴(kuò)展
VRML97提供了兩種擴(kuò)展VRML并和外部程序?qū)崿F(xiàn)連接的機(jī)制,即Script節(jié)點和外部創(chuàng)作接口(EAI) 。
1.4.1 Script節(jié)點
VRML的Script節(jié)點是一種控制內(nèi)插器和傳感器的節(jié)點,通過它可以定義和改變場景對象的外觀和行為。Script節(jié)點包含一個Java文件,當(dāng)Script初始化時調(diào)用。首先,通過eventIn將事件傳至Script節(jié)點中的腳本;其次,在Script節(jié)點中的腳本中調(diào)用相應(yīng)的Java類(或JavaScript)進(jìn)行處理;最后,通過eventOut將結(jié)果送回到VRML場景。
1.4.2 外部創(chuàng)作接口(EAI)
EAI 最主要的功能就是提供Java語言和VRML Plug-in間一個雙向動態(tài)溝通的橋梁,Java程序通過VRML Plug-in提供的EAI界面可以取得3D場景中的物體信息,也能夠由EAI控制場景中的物體,因此要利用VRML做出即時互動的效果,EAI是不可或缺的。VRML的Script節(jié)點是一種控制傳感器和內(nèi)插器的節(jié)點,通過它可以定義和改變場景對象的外觀和行為。
2 家居現(xiàn)實虛擬
2.1 需求分析
2.1.1 系統(tǒng)的功能需求分析
作為家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),房地產(chǎn)開發(fā)商、家居設(shè)計師、產(chǎn)品設(shè)計師以及需要購買新房,新家具及家用電器的潛在客戶是其主要的用戶。他們均有各自的需求:作為房地產(chǎn)開發(fā)商,期望將正在興建或即將興建的房產(chǎn)通過本系統(tǒng),在網(wǎng)上虛擬真實地展示給廣大消費者。購房者與銷售人員可以冷靜地坐在電腦旁,漫游于電腦生成的樣板房中。購房者可以通過實時查詢相關(guān)信息,創(chuàng)建和編輯場景,迅速地找到自己滿意的房型。房地產(chǎn)商也可以在時間上占領(lǐng)先機(jī),同時降低由于修建實物樣板房帶來的追加成本,并取得更好的銷售效果。而作為家居及產(chǎn)品設(shè)計師,也希望將自己設(shè)計的作品通過本系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上生動的展現(xiàn)。
家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有以下主要功能:
1) 能夠很好地可視化模擬真實的室內(nèi)環(huán)境。溫馨室內(nèi)環(huán)境需要鮮明的色彩和燈光,通過色彩的冷暖和燈光的聚散來營造一定的氣氛。
2) 數(shù)據(jù)共享。家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)通常包含以下四種常用模型:房屋模型、家具模型、運動物體模型(門、窗、家電等)和裝飾模型(壁畫、窗簾、床罩、地面等)。這樣可以為上述四種常用模型建立相應(yīng)的模型庫,設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計需要直接從模型庫中把模型調(diào)入三維虛擬場景中進(jìn)行設(shè)計。
3) 交互性。交互性包括以下兩方面:一是設(shè)計人員根據(jù)客戶需求對上述調(diào)入三維虛擬場景中的模型進(jìn)行各種參數(shù)修改;二是客戶對設(shè)計效果進(jìn)行漫游以便進(jìn)行方案的確定。上述兩種交互性都是通過VRML與Java的通信機(jī)理來實現(xiàn),即使用Java Applet控制VRML場景。Java Applet控制VRML場景是通過附加的封裝類EAI來實現(xiàn)。通過這些類,Java程序就能夠訪問VRML場景,接收和發(fā)送事件,從場景中獲得場景對象,實現(xiàn)對VRML場景的實時動態(tài)控制。
具有上述功能的家居虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠真實、直觀、方便和有效地幫助設(shè)計人員完成客戶需求的設(shè)計工作。
2.1.2 性能需求分析
除滿足以上功能需求外,性能需求也很重要,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1) 交互的人機(jī)界面。人機(jī)界面設(shè)計也是該系統(tǒng)設(shè)計的一個重要方面。 因此將以用戶為中心的設(shè)計思想融入到系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計當(dāng)中,也就是以用戶對界面的需求變化為出發(fā)點,使用戶界面的外在形式和內(nèi)部機(jī)制符合不同用戶的需要。
2) 通用性、方便性及穩(wěn)定性。系統(tǒng)的總體設(shè)計應(yīng)盡量滿足大批量、多用戶的需求。還應(yīng)盡可能考慮到用戶的安裝、配置、維護(hù)的方便。同時應(yīng)該注意系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有良好的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計。在系統(tǒng)的多處涉及到用數(shù)據(jù)庫來存儲和管理信息,對于數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行更好的設(shè)計,使信息的使用率更高。
2.2 建模
2.2.1 建模語言
室內(nèi)虛擬漫游,首先解決視景建模問題。目前,視景建模的方法主要有兩種:一是采用VRML等專用的虛擬現(xiàn)實建模語言來完成建模。另一種直接利用OpenGL建立模型庫或開發(fā)專門的建模工具,但這樣做的工作量是非常大的,因為OpenGL只提供了一些簡單圖元的函數(shù),如圓錐、圓柱和球體等類似的簡單物體,如果利用這些函數(shù)來構(gòu)建一個復(fù)雜的模型就顯得非常困難。所以該系統(tǒng)主要采用VRML來實現(xiàn)。
2.2.2 系統(tǒng)構(gòu)架
應(yīng)用基于VRML的虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建室內(nèi)設(shè)計系統(tǒng),主要實現(xiàn)兩項功能:輔助設(shè)計工作和結(jié)果漫游。設(shè)計工作的主要內(nèi)容包括以下兩項工作:一是根據(jù)客戶首次需求敘述調(diào)用模型庫中的模型生成初始場景;二是在客戶漫游結(jié)果后根據(jù)客戶反饋信息不斷修改以至確定最終方案。為了實現(xiàn)結(jié)果漫游,一方面是把生成的三維虛擬場景通過窗口顯示出來,另一方面根據(jù)各種戶型結(jié)構(gòu)設(shè)計相應(yīng)的漫游路徑,以方便設(shè)計人員和客戶對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行觀察和討論。
2.3 主要模塊
“自主設(shè)計”模塊。主要功能是針對房型、家具、家電以及三維數(shù)字化產(chǎn)品的展示,展現(xiàn)的方式可從產(chǎn)品的款式、色彩、紋理、視角等,為了使用戶詳細(xì)了解產(chǎn)品的外在和內(nèi)在特性甚至要動態(tài)演示或拆分產(chǎn)品。用戶通過這樣的觀察和操作,能夠?qū)Ξa(chǎn)品有更加全面真實的了解,從而選擇自己滿意的產(chǎn)品。通過這一模塊,模擬用戶在現(xiàn)實情況下的購物體驗,削弱用戶借助網(wǎng)絡(luò)的不真實感,達(dá)到真正意義上的在線展示。同時,用戶可以將所選家具拾取加載到房間中來,并通過家具在房間內(nèi)的位置變換、顏色質(zhì)地的匹配,以滿足用戶個性化的家居設(shè)計�？偠灾�,運用這一模塊,就是要達(dá)到家居自主設(shè)計的目的。
室內(nèi)場景中用 Script節(jié)點和腳本 JavaScript實現(xiàn)了幻燈片的放映,音頻、視頻的播放,燈光開關(guān),吊扇的轉(zhuǎn)動的控制等。
“在線展示”模塊。主要功能是使用戶從俯視、仰視、環(huán)視等多種變幻的視角欣賞優(yōu)秀的成品設(shè)計來做參考,以此幫助用戶多角度、全方位的設(shè)計選購的房型。產(chǎn)品設(shè)計師或者家居設(shè)計師還可以通過網(wǎng)絡(luò),得到用戶使用后的信息反饋,收集不同層面上的用戶對產(chǎn)品的看法,將其進(jìn)一步整理以作為產(chǎn)品改進(jìn)和新產(chǎn)品開發(fā)的有價值信息。
三維模型的建立,能夠讓人感受到一定三維逼真的效果,但還有不足,因為瀏覽者僅僅被動的接受信息。瀏覽者如何能夠控制場景,使場景的動畫效果更加逼真,這就要通過瀏覽者與虛擬對象的交互功能來實現(xiàn)。交互性是指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實時性)。在本虛擬家居場景中,研究基于VRML內(nèi)建節(jié)點和基于VRML的 Script節(jié)點實現(xiàn)交互的方法。
3 結(jié)束語
人們對生活品質(zhì)的不斷追求,使室內(nèi)家居受到越來越多的重視。對家居,舒適性第一已取代了過去的功能性第一,風(fēng)格也從簡樸向高雅發(fā)展。雖然室內(nèi)家居設(shè)計已成為一種流行性行業(yè),但仍存在很多尚待解決的問題。而家居現(xiàn)實虛擬將使設(shè)計的虛擬與現(xiàn)實、主體與客體融為一體。通過三維的計算機(jī)圖形實現(xiàn)交互、高效、真實的目標(biāo),使設(shè)計先于實物在計算機(jī)內(nèi)得到表達(dá),并便于進(jìn)一步修改。同時,借助計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計的設(shè)計思想和設(shè)計方法,充分考慮家具產(chǎn)品的功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、視覺傳達(dá)、宜人性等多方面因素,進(jìn)行綜合的創(chuàng)造性設(shè)計,從而獲得人一家居一環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。這種模式必將成為未來家居業(yè)的一個的發(fā)展方向。
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摘要:虛擬現(xiàn)實建模語言VRML是一種三維圖形描述語言,同時也是一種在Internet上傳輸VR圖像的規(guī)范格式。該文主要介紹了VRML的原理、節(jié)點及相關(guān)知識,簡明闡述了虛擬家居設(shè)計的簡單思想。
關(guān)鍵詞:VRML; Script技術(shù);EAI接口;家居現(xiàn)實虛擬
中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6812-03
Study of Virtual Indoor Environment Based on VRML
GUO Dan-feng, HU Feng-hua
(Collage of Computer and Information Technology, Henan Normal University, Xinxiang 453007,China)
Abstract: Virtual reality modeling language VRML is one kind of three dimensional graph description languages, simultaneously is also one kind transmits the VR image standard form on Internet. This article mainly introduced the VRML principle, the node and the related knowledge, elaborated concisely hypothesized lives at the design the simple thought.
Key words: VRML; script technology; EAI interface; virtual indoor environment
虛擬現(xiàn)實是近些年比較流行的一種先進(jìn)的人機(jī)界面技術(shù),作為虛擬現(xiàn)實的一個分支,虛擬室內(nèi)環(huán)境技術(shù)正在得到迅速的發(fā)展和重視。當(dāng)今社會人們不斷提高對生活質(zhì)量的要求,作為生活主要空間的居室,自然就更希望是室內(nèi)設(shè)計的精品。傳統(tǒng)的設(shè)計過程中設(shè)計師是以提交平面效果圖為主要的表達(dá)方式,根據(jù)客戶需求描述不斷地修改設(shè)計圖紙,經(jīng)過反復(fù)的修改圖紙來實現(xiàn)最終方案。這樣,光影的效果、材質(zhì)的差異等都將導(dǎo)致實物與平面效果圖之間存在很大差距。作為非專業(yè)客戶可能對最終的方案還是沒有很好的直觀認(rèn)識,可能最終裝修結(jié)果與客戶需求還有很大差別;同時,這種設(shè)計過程周期長,成本高。面對這一需求,將基于VR的計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計運用于家居領(lǐng)域已成為一個新興的研究領(lǐng)域。它將使設(shè)計的主體與客體、虛擬與現(xiàn)實融為一體。通過三維的計算機(jī)圖形實現(xiàn)真實、交互、高效的目標(biāo),使設(shè)計先于實物之前在計算機(jī)內(nèi)得到表達(dá),并便于進(jìn)一步修改。同時,借助計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計的設(shè)計思想和設(shè)計方法,充分考慮家具產(chǎn)品的功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、視覺傳達(dá)、宜人性等多方面因素,進(jìn)行綜合的創(chuàng)造性設(shè)計,從而獲得人一家具一環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。與傳統(tǒng)的設(shè)計方式相比,有花費時間少,節(jié)約資金,能更好地滿足客戶要求等特點。這種模式必將成為未來家居業(yè)的一個的發(fā)展方向。
1 虛擬現(xiàn)實建模語言VRML
1.1 VRML與互聯(lián)網(wǎng)
虛擬現(xiàn)實與WWW(World Wide Web)結(jié)合,衍生出了虛擬現(xiàn)實建模語言(VirtualRealityModelingLanguage,簡稱VRML)。VRML是一種建立在網(wǎng)絡(luò)上的交互式三維多媒體的建模語言,它提供了一種自然的體驗方式,能夠利用層次性文件的包含關(guān)系創(chuàng)建任意的動態(tài)場景。VRML的一個顯著的優(yōu)點就是交互性,可以實現(xiàn)互動的場景。虛擬世界中動畫節(jié)點具有廣泛性和多樣性,可以將虛擬世界中各個部分的傳感器和內(nèi)插器串聯(lián)起來,從而使三維造型運動起來,VRML已成為目前Internet上基于WWW的三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。新興的VRML語言將改變我們目前用HTML語言建立的萬維網(wǎng),同時也將改變我們的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計環(huán)境。它的主要特征有三維性、交互性、動態(tài)性、實時性等,并且能夠在Internet或局域網(wǎng)上快速傳遞。VRML創(chuàng)造的是一個可進(jìn)入、可參與的世界。你可在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動、逼真的三維立體世界,你可以在里面自由地遨游。
1.2 VRML的原理
VRML語言不是一般意義上像C++一樣的編程語言,像HTML一樣的標(biāo)記描述語言或像JavaScript一樣的腳本語言。它是一種描述3D場景中對象及其行為的場景描述語言,從概念上講,每個VRML文件都是一個基于時間的三維空間,它包含了可通過多種機(jī)制動態(tài)變化的圖形對象和聽覺對象。VRML用文本信息來描述三維場景,在Internet上傳輸,然后在本地機(jī)上由VRML瀏覽器解釋生成三維場景,這種工作機(jī)制,避免了在網(wǎng)絡(luò)上直接傳輸圖形文件,把復(fù)雜任務(wù)交給本地機(jī)器從而減輕了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。使得在Internet上的三維交互成為可能。VRML的訪問方式是基于客戶/服務(wù)器模式,其中服務(wù)器提供VRML文件及支持資源,客戶通過網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問的文件,并通過本地平臺上的VRML瀏覽器交互式訪問該文件描述的虛擬場景。
1.3 VRML的節(jié)點
VRML定義了一組用以描述三維圖形的對象,這些對象稱為節(jié)點(Node)。VRML推出許多對象類型,原始對象是最簡單的對象,這些原始對象可以用很簡單的術(shù)語進(jìn)行描述。VRML提供以下幾種非常有用的原始對象:立方體、球體、圓柱體和圓錐體。盡管它們每一個個體都顯得很平常,但組合到一起將形成非常有意義的圖形對象,而且可以由這些簡單對象構(gòu)成復(fù)雜的對象。VRML中節(jié)點被組成一種分層的結(jié)構(gòu),稱為場景。使用場景圖(Scene Graph)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述3D場景,場景圖是一種代表所有3D世界靜態(tài)特征的節(jié)點等級:幾何關(guān)系、質(zhì)材、紋理、幾何轉(zhuǎn)換、光線、視點以及嵌套結(jié)構(gòu)。境界中的對象及其屬性都用節(jié)點描述,節(jié)點按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖,也就是說,場景圖是境界的內(nèi)部表示。場景圖中的第一類節(jié)點用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象,它們按照層次關(guān)系組織起來,反映了境界的空間結(jié)構(gòu)。另一類節(jié)點參與事件產(chǎn)生和路由機(jī)制,構(gòu)成路由圖(Route Graph),確定境界隨時間的推移如何動態(tài)變化。
1.4 VRML場景的擴(kuò)展
VRML97提供了兩種擴(kuò)展VRML并和外部程序?qū)崿F(xiàn)連接的機(jī)制,即Script節(jié)點和外部創(chuàng)作接口(EAI) 。
1.4.1 Script節(jié)點
VRML的Script節(jié)點是一種控制內(nèi)插器和傳感器的節(jié)點,通過它可以定義和改變場景對象的外觀和行為。Script節(jié)點包含一個Java文件,當(dāng)Script初始化時調(diào)用。首先,通過eventIn將事件傳至Script節(jié)點中的腳本;其次,在Script節(jié)點中的腳本中調(diào)用相應(yīng)的Java類(或JavaScript)進(jìn)行處理;最后,通過eventOut將結(jié)果送回到VRML場景。
1.4.2 外部創(chuàng)作接口(EAI)
EAI 最主要的功能就是提供Java語言和VRML Plug-in間一個雙向動態(tài)溝通的橋梁,Java程序通過VRML Plug-in提供的EAI界面可以取得3D場景中的物體信息,也能夠由EAI控制場景中的物體,因此要利用VRML做出即時互動的效果,EAI是不可或缺的。VRML的Script節(jié)點是一種控制傳感器和內(nèi)插器的節(jié)點,通過它可以定義和改變場景對象的外觀和行為。
