基于虚拟现实的虚拟实验室外文翻译Word文件下载.docx

1、ber die grundlegenden Konzepte der Version 2.0 von VRML. Geschichte von VRMLIm Frhling 1994 diskutierte auf der ersten WWW-Konferenz in Genf eine Arbeitsgruppe ber Virtual Reality-Schnittstellen fr das WWW.Es stellte sich heraus, da man eine standardisierte Sprache zur Beschreibung von 3D-Szenen mit

2、 Hyperlinks brauchte. Diese Sprache erhielt in Anlehnung an HTML zuerst den Namen Virtual Reality Markup Language.Spter wurde sie in Virtual Reality Modeling Language umbenannt. Die VRML-Gemeinde spricht die Abkrzung gerne Wrml“ aus. Basierend auf der Sprache Open Inventor von Silicon Graphics （SGI）

3、 wurde unter der Federfhrung von Mark Pesce die Version 1.0 von VRML entworfen. Im Laufe des Jahres 1995 entstanden eine Vielzahl von VRML Browsern （u. a.WebSpace von SGI） und Netscape bot schon sehr frh eine hervorragende Erweiterung, ein sogenanntes PlugIn, fr seinen Navigator an.Die virtuellen We

4、lten, die man mit VRML 1.0 spezifizieren kann,sind zu statisch.Zwar kann man sich mit einem guten VRML-Browser flott und komfortabel durch diese Welten bewegen,aber die Interaktion ist auf das Anklicken von Hyperlinks beschrnkt. Im August 96,anderthalb Jahre nach der Einfhrung von VRML 1.0,wurde auf

5、 der SIGGraph 96 die Version VRML 2.0 vorgestellt.Sie basiert auf der Sprache Moving Worlds von Silicon Graphics. Sie ermglicht Animationen und sich selbstndig bewegende Objekte.Dazu mute die Sprache um Konzepte wie Zeit und Events erweitert werden.Auerdem ist es mglich, Programme sowohl in einer ne

6、uen Sprache namens VRMLScript oder in den Sprachen JavaScript oder Java einzubinden. Was ist VRML? Die Entwickler der Sprache VRML sprechen gerne von virtueller Realitt und virtuellen Welten.Diese Begriffe scheinen mir aber zu hoch gegriffen fr das, was heute technisch machbar ist: eine grafische Si

7、mulation dreidimensionaler Rume und Objekte mit eingeschrnkten Interaktionsmglichkeiten.Die Idee von VRML besteht darin, solche Rume ber das WWW zu verbinden und mehreren Benutzern gleichzeitig zu erlauben, in diesen Rumen zu agieren.VRML soll architekturunabhngig und erweiterbar sein. Auerdem soll

8、es auch mit niedrigen bertragungsraten funktionieren. Dank HTML erscheinen Daten und Dienste des Internets im World Wide Web als ein gigantisches verwobenes Dokument, in dem der Benutzer blttern kann.Mit VRML sollen die Daten und Dienste des Internets als ein riesiger Raum,ein riesiges Universum ers

9、cheinen, in dem sich der Benutzer bewegt als der Cyberspace. Grundlegende Konzepte von VRML 2.0VRML2.0 ist ein Dateiformat,mit dem man interaktive,dynamische, dreidimensionale Objekte und Szenen speziell frs World- Wide-Web beschreiben kann.Schauen wir uns nun an,wie die in dieser Definition von VRM

10、L erwhnten Eigenschaften in VRML realisiert wurden. 3D ObjekteDreidimensionale Welten bestehen aus dreidimensionalen Objekten die wiederum aus primitiveren Objekten wie Kugeln,Quadern und Kegeln zusammengesetzt wurden.Beim Zusammensetzen von Objekten knnen diese transformiert,d.h. z.B.vergrert oder

11、verkleinertwerden.Mathematisch lassen sich solche Transformationen durch Matrizen beschreiben und die Komposition von Transformationen lt sich dann durch Multiplikation der zugehrigen Matrizen ausdrcken.Dreh-und Angelpunkt einer VRML-Welt ist das Koordinatensystem.Position und Ausdehnung eines Objek

12、tes knnen in einem lokalen Koordinatensystem definiert werden.Das Objekt kann dann in ein anderes Koordinatensystem plaziert werden, indem man die Position, die Ausrichtung und den Mastab des lokalen Koordinatensystems des Objektes in dem anderen Koordinatensystem festlegt.Dieses Koordinatensystem u

13、nd die in ihm enthaltenen Objekte knnen wiederum in ein anderes Koordinatensystem eingebettet werden.Auer dem Plazieren und Transformieren von Objekten im Raum,bietet VRML die Mglichkeit,Eigenschaften dieser Objekte, etwa das Erscheinungsbild ihrer Oberflchen festzulegen.Solche Eigenschaften knnen F

14、arbe,Glanz und Durchsichtigkeit der Oberflche oder die Verwendung einer Textur, die z.B.durch eine Grafikdatei gegeben ist, als Oberflche sein.Es ist sogar mglich MPEG-Animationen als Oberflchen von Krpern zu verwenden,d. h.ein MPEG-Video kann anstatt wie blich in einem Fenster wie auf einer Kinolei

15、nwand angezeigt zu werden, z.B.auf die Oberflche einer Kugel projiziert werden. Abb.1 VRML 2.0 Spezifikation eines Pfeils#VRML V2.0 utf8DEF APP Appearance marterial Material diffuseColor 100Shapeappearance USE APP geometry Cylinderradius 1 height 5AnchorChildrenTransform translation 0 4 0 Children S

16、hape appearance USE APP geometry Cylinder bottomRadius 2 Height 3UrlanotherWorld.wrl VRML und WWWWas VRML von anderen Objektbeschreibungssprachen unterscheidet, ist die Existenz von Hyperlinks, d. h.durch Anklicken von Objekten kann man in andere Welten gelangen oder Dokumente wie HTML-Seiten in den

17、 WWW-Browser laden. Es ist auch mglich,Grafikdateien, etwa fr Texturen,oder Sounddateien oder andere VRML-Dateien einzubinden, indem man deren URL, d. h. die Adresse der Datei im WWW angibt. Interaktivitt Auer auf Anklicken von Hyperlinks knnen VRML-Welten auf eine Reihe weiterer Ereignisse reagiere

18、n.Dazu wurden sogenannte Sensoren eingefhrt.Sensoren erzeugen Ausgabe-Events aufgrund externer Ereignisse wie Benutzeraktionen oder nach Ablauf einesZeitintervalls.Events knnen an andere Objekte geschickt werden,dazu werden die Ausgabe-Events von Objekten mit den Eingabe-Events anderer Objekte durch

19、 sogenannte ROUTES verbunden.Ein Sphere-Sensor zum Beispiel wandelt Bewegungen der Maus in 3D-Rotationswerte um.Ein 3D-Rotationswert besteht aus drei Zahlenwerten, die die Rotationswinkel in Richtungder drei Koordinatenachsen angeben. Ein solcher 3D-Rotationswert kann an ein anderes Objekt geschickt

20、 werden, das daraufhin seine Ausrichtung im Raum entsprechend verndert.Ein anderes Beispiel fr einen Sensor ist der Zeitsensor.Er kann z.B.periodisch einen Event an einen Interpolator schicken.Ein Interpolator definiert eine abschnittsweise lineare Funktion,d.h. die Funktion ist durch Sttzstellen ge

21、geben und die dazwischenliegenden Funktionswerte werden linear interpoliert.Der Interpolator erhlt also einen Eingabe-Event e vom Zeitsensor,berechnet den Funktionswert f（e） und schickt nun f（e） an einen anderen Knoten weiter.So kann ein Interpolator zum Beispiel die Position eines Objekts im Raum i

22、n Abhngigkeit von der Zeit festlegen.Dies ist der grundlegende Mechanismusfr Animationen in VRML.Abb.2 Browserdarstellungen des Pfeils DynamikVorreiter der Kombination von Java und Java Script-Programmen mit VRML-Welten war Netscapes Live3D,bei dem VRML 1.0 Welten ber Netscapes LiveConnect-Schnittst

23、elle von Java-Applets oder JavaScript-Funktionen innerhalb einer HTML-Seite gesteuertwerden knnen. In VRML 2.0 wurde in die Sprache ein neues Konstrukt, der sogenannteSkriptknoten, aufgenommen.Innerhalb dieses Knotens kann Java und Java Script-Code angegeben werden,der z.B.Events verarbeitet. Im VRM

24、L 2.0 Standard wurdenProgrammierschnittstellen （Application Programming Interface API） festgelegt, die den Zugriff aufVRML-Objekte von Programmiersprachenaus erlauben, nmlich das Java API und das JavaScriptAPI. Das API ermglicht es, da Programme Routes lschen oder hinzufgen und Objekte und ihre Eige

25、nschaften lessen oder ndern knnen.Mit diesen Programmiermglichkeiten sind der Phantasie nun kaum noch Grenzen gesetzt. VRML und dann?Eines der ursprnglichen Entwicklungsziele von VRML bleibt auch bei VRML 2.0 ungelst: Es gibt immer noch keinen Standard fr die Interaktion mehrerer Benutzer in einer 3

26、D-Szene.Produkte, die virtue-lle Rume mehreren Benutzern gleichzeitig zugnglich machen,sind al-lerdings schon auf dem Markt （Cybergate von Black Sun,CyberPassage von Sony）. Des weiteren fehlt ein Binrformat wie etwa das QuickDra-w 3D-Metafile-Format von Apple,durch das die Menge an Daten reduzie-rt

27、wrde, die ber das Netz geschickt werden mssen,wenn eine Szene geladen wird.Gerade in Mehrbenutzerwelten spielt der sogenannte Ava-tar eine groe Rolle. Eine Avatar ist die virtuelle Darstellung des Benutzers.Er befindet sich am Beobachtungspunkt,von dem aus der Ben-utzer die Szene sieht.Bewegtsich de

28、r Benutzer allein durch die Sze-ne,dann dient der Avatar nurdazu,Kollisionen des Benutzers mit Obje-kten der Welt festzustellen.In einer Mehrbenutzerwelt jedoch legt d-er Avatar auch fest,wieein Benutzer von anderen Benutzern gesehen wird.Standards fr diese und hnliche Probleme werden derzeit in Arb

29、e-itsgruppen des Ende 1996 gegrndeten VRML-Konsortiums ausgearbeitet. Literatur1. San Diego Super Computing Center: The VRML Repository.http:/www.sdsc.edu/vrml/.Enthlt Verweise auf Tutorials,Spezifikationen,Tools und Browser im WWW2. Diehl, S.: Java & Co.Addison-Wesley,Bonn, 19973. Hartman, J.;Werne

30、cke, J.: The VRML 2.0 Handbook BuildingMoving Worlds on the Web.Addison-Wesley, 19964. VAG （VRML Architecture Group）: The Virtual Reality ModelingLanguage Specification Version 2.0, 1996.http:/vag.vrml.org/VRML2.0/FINAL/Eingegangen am 1.09.1997Author ：Stephan DiehlNationality ：GermanyOriginate from ：Informatik-Spektrum 20: 294295 （1997） Springer-Verlag 1997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Silicon Graphics公司（SGI）的Open Inventor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