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

hling1994diskutierteaufdererstenWWW-KonferenzinGenfeineArbeitsgruppeü

berVirtualReality-Schnittstellenfü

rdasWWW.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

berdasWWWzuverbindenundmehrerenBenutzerngleichzeitigzuerlauben,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"

}

●VRMLundWWW

WasVRMLvonanderenObjektbeschreibungssprachenunterscheidet,istdieExistenzvonHyperlinks,d.h.durchAnklickenvonObjektenkannmaninandereWeltengelangenoderDokumentewieHTML-SeitenindenWWW-Browserladen.Esistauchmö

glich,Grafikdateien,etwafü

rTexturen,oderSounddateienoderandereVRML-Dateieneinzubinden,indemmanderenURL,d.h.dieAdressederDateiimWWWangibt.

●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.SanDiegoSuperComputingCenter:

TheVRMLRepository.

http:

//www.sdsc.edu/vrml/.Enthä

ltVerweiseaufTutorials,

Spezifikationen,ToolsundBrowserimWWW

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.http:

//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链接描述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