基于虚拟现实的虚拟实验室外文翻译.docx

1、基于虚拟现实的虚拟实验室外文翻译外 文 翻 译毕业设计题目：基于虚拟现实的虚拟实验室的研究原文1：VRML译文1：虚拟现实原文2：VR-LAB译文2：虚拟现实实验室原文1：VRMLDurch die immer bessere Hardware ist es heute nicht mehr ntig,fr anspruchsvolle 3D-Grafiken spezielle Grafik-Workstations zuverwenden.Auf modernen PCs kann jeder durch dreidimensionaleWelten fliegen.Um solche W

2、elten zu definieren und sie ber dasInternet zu verbinden,wurde die Sprache VRML entwickelt. Indiesem Beitrag geben wir einen berblick ber die grundlegendenKonzepte der Version 2.0 von VRML.Geschichte von VRMLIm Frhling 1994 diskutierte auf der ersten -Konferenz in Genf eine Arbeitsgruppe ber Virtual

3、 Reality-Schnittstellen fr das .Es stellte sich heraus, da man eine standardisierte Sprache zur Beschreibung von 3D-Szenen mit Hyperlinks brauchte. Diese Sprache erhielt in Anlehnung an HTML zuerst den Namen Virtual Reality Markup Language.Spter wurde sie in Virtual Reality Modeling Language umbenan

4、nt. Die VRML-Gemeinde spricht die Abkrzung gerne Wrml“ aus. Basierend auf der Sprache Open Inventor von Silicon Graphics (SGI) 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) un

5、d Netscape bot schon sehr frh eine hervorragende Erweiterung, ein sogenanntes PlugIn, fr seinen Navigator an.Die virtuellen Welten, 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 Inter

6、aktion ist auf das Anklicken von Hyperlinks beschrnkt. Im August 96,anderthalb Jahre nach der Einfhrung von VRML 1.0,wurde auf 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 Obje

7、kte.Dazu mute die Sprache um Konzepte wie Zeit und Events erweitert werden.Auerdem ist es mglich, Programme sowohl in einer neuen 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 vi

8、rtuellen Welten.Diese Begriffe scheinen mir aber zu hoch gegriffen fr das, was heute technisch machbar ist: eine grafische Simulation dreidimensionaler Rume und Objekte mit eingeschrnkten Interaktionsmglichkeiten.Die Idee von VRML besteht darin, solche Rume ber das zu verbinden und mehreren Benutzer

9、n gleichzeitig zu erlauben, in diesen Rumen zu agieren.VRML soll architekturunabhngig und erweiterbar sein.Auerdem soll 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 Be

10、nutzer blttern kann.Mit VRML sollen die Daten und Dienste des Internets als ein riesiger Raum,ein riesiges Universum erscheinen, 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 Objek

11、te und Szenen speziell frs World- Wide-Web beschreiben kann.Schauen wir uns nun an,wie die in dieser Definition von VRML erwhnten Eigenschaften in VRML realisiert wurden.3D ObjekteDreidimensionale Welten bestehen aus dreidimensionalen Objektendie wiederum aus primitiveren Objekten wie Kugeln,Quadern

12、 und Kegeln zusammengesetzt wurden.Beim Zusammensetzen von Objekten knnen diese transformiert,d.h. z.B.vergrert oder verkleinertwerden.Mathematisch lassen sich solche Transformationendurch Matrizen beschreiben und die Komposition von Transformationenlt sich dann durch Multiplikation der zugehrigenMa

13、trizenausdrcken.Dreh-undAngelpunkt einer VRML-Weltistdas Koordinatensystem.Position und Ausdehnung eines Objektesknnen 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

14、 lokalen Koordinatensystems des Objektes in dem anderen Koordinatensystem festlegt.Dieses Koordinatensystem und die in ihm enthaltenen Objekte knnen wiederum in ein anderes Koordinatensystem eingebettet werden.Auer dem Plazieren und Transformieren von Objekten im Raum,bietet VRML dieMglichkeit,Eigen

15、schaften dieser Objekte, etwa das Erscheinungsbild ihrer Oberflchen festzulegen.Solche Eigenschaften knnen Farbe,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 Oberflch

16、en von Krpern zu verwenden,d. h.ein MPEG-Video kann anstatt wie blich in einem Fenster wie auf einer Kinoleinwand 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 100Sh

17、apeappearance USE APP geometry Cylinderradius 1 height 5AnchorChildrenTransform translation 0 4 0 Children Shape appearance USE APP geometry Cylinder bottomRadius 2 Height 3UrlanotherWorld.wrlVRML und Was VRML von anderen Objektbeschreibungssprachen unterscheidet, ist die Existenz von Hyperlinks, d.

18、 h.durch Anklicken von Objekten kann man in andere Welten gelangen oder Dokumente wie HTML-Seiten in den -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 angibt.Interaktivitt

19、Auer auf Anklicken von Hyperlinks knnen VRML-Welten auf eineReihe weiterer Ereignisse reagieren.Dazu wurden sogenannteSensoren eingefhrt.Sensoren erzeugen Ausgabe-Events aufgrundexterner Ereignisse wie Benutzeraktionen oder nach Ablauf einesZeitintervalls.Events knnen an andere Objekte geschickt wer

20、den,dazu werden die Ausgabe-Events von Objekten mit den Eingabe-Events anderer Objekte durch sogenannte ROUTES verbunden.Ein Sphere-Sensor zum Beispiel wandelt Bewegungen der Maus in3D-Rotationswerte um.Ein 3D-Rotationswert besteht aus dreiZahlenwerten, die die Rotationswinkel in Richtungder drei Ko

21、ordinatenachsen angeben. Ein solcher 3D-Rotationswert kann an einanderes Objekt geschickt werden, das daraufhin seine Ausrichtungim Raum entsprechend verndert.Ein anderes Beispiel fr einenSensor ist der Zeitsensor.Er kann z.B.periodisch einen Event aneinen Interpolator schicken.Ein Interpolator defi

22、niert eine abschnittsweise lineare Funktion,d.h. die Funktion ist durch Sttzstellen gegeben und die dazwischenliegenden Funktionswertewerden 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 Knot

23、en weiter.So kann einInterpolator zum Beispiel die Position eines Objekts im Raum inAbhngigkeit von der Zeit festlegen.Dies ist der grundlegende Mechanismusfr Animationen in VRML.Abb.2 Browserdarstellungen des PfeilsDynamikVorreiter der Kombination von Java und Java Script-Programmenmit VRML-Welten

24、war Netscapes Live3D,bei dem VRML 1.0 Weltenber Netscapes LiveConnect-Schnittstelle von Java-Appletsoder JavaScript-Funktionen innerhalb einer HTML-Seite gesteuertwerden knnen. In VRML 2.0 wurde in die Sprache ein neuesKonstrukt, der sogenannteSkriptknoten, aufgenommen.Innerhalbdieses Knotens kann J

25、ava und Java Script-Code angegebenwerden,der z.B.Events verarbeitet. Im VRML 2.0 Standard wurdenProgrammierschnittstellen (Application Programming InterfaceAPI) festgelegt, die den Zugriff aufVRML-Objekte von Programmiersprachenaus erlauben, nmlich das Java API und dasJavaScriptAPI. Das API ermglich

26、t es, da Programme Routes lschenoder hinzufgen und Objekte und ihre Eigenschaften lessenoder ndern knnen.Mit diesen Programmiermglichkeiten sindder Phantasie nun kaum noch Grenzen gesetzt.VRML und dann?Eines der ursprnglichen Entwicklungsziele von VRML bleibt auchbei VRML 2.0 ungelst: Es gibt immer

27、noch keinen Standard fr dieInteraktion mehrerer Benutzer in einer 3D-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

28、-Metafile-Format von Apple,durch das die Menge an Daten reduzie-rt 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 Beobac

29、htungspunkt,von dem aus der Ben-utzer die Szene sieht.Bewegtsich der 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

30、 wird.Standards fr diese und hnliche Probleme werden derzeit in Arbe-itsgruppen des Ende 1996 gegrndeten VRML-Konsortiums ausgearbeitet.Literatur1. San Diego Super puting Center: The VRML Repository.sdsc.edu/vrml/.Enthlt Verweise auf Tutorials,Spezifikationen,Tools und Browser im 2. Diehl, S.: Java

31、& Co.Addison-Wesley,Bonn, 19973. Hartman, J.;Wernecke, 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.vag.vrml.org/VRML2.0/FINAL/Eingegangen am 1.09.1997Author ：Step

32、han DiehlNationality ：GermanyOriginate from ：Informatik-Spektrum 20: 294295 (1997) Springer-Verlag 1997译文1：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浏览器和网景都提供了非常出色的扩展，它是插件的领航员。该虚拟与VRML1.0中指定的世界，是静态的。虽然您可以使用的虚拟现实浏览器快速方便地通过这些世界，但交互仅限于超点击。1996年8月通过VRML2.0标准，它是基