虚拟现实技术概述课件

1、第六讲 虚拟现实建模语言X3D1X3D概述 Web3D出自Web3D联盟(Web3D Consortium (W3DC)，其前身是VRML联盟。所谓X3D标准就是XML标准与3D标准的有机结合，X3D被定义为可交互操作，可扩展，跨平台的网络3D内容标准。1.1坐标系统与计量单位X3D采用常用的三维笛卡尔坐标系统。屏幕的正右方默认为X正轴，屏幕的正上方默认为Y正轴，屏幕向外默认为Z正轴。X3D的计量单位主要包括三维空间的长度、角度、时间、颜色等单位的约定。1.2 X3D浏览器和制作软件X3D浏览器主要可以分成两种类型：第一种是独立应用程序，即不依赖Web浏览器独立执行的应用程序，如Octagon

2、 Player、Xj3D等。第二种是Web浏览器的插件形式，需内嵌至WWW浏览器内，如BS Contact、Flux Player等。X3D制作软件有：X3D-Edit、BS Editor、Vivaty Studio、SwirlX3D Editor、Wings3D、Octaga Exporter、VrmlPad等。1.3 X3D文件的类型X3D的档案可以采用XML或VRML的语法，也可以使用UTF-8文本格式或二进制编码格式。不同的格式可以通过文件的后缀表示出来，一般的X3D制作软件也同时支持VRML格式的.wrl文件。2.1 场景图、节点与字段场景结构图2.2 字段的数据类型X3D中字段的值

3、，可以是布尔值、整数、浮点数、向量、字符串甚至表示图片的点阵值。2.3 文档头2.4 注释和保留字在编写X3D代码时，为了使代码结构合理、清晰、具有层次感，经常需要在代码重添加注释信息。2.5 X3D文档结构有些节点可以包含子节点，因而产生父节点子节点的关系，但这样的关系并不是可以任意建立的。例如，Shape（形状）节点可以包含一个Box（立方体）节点以表示其几何形状：2.6 节点复用（DEF与USE）在X3D场景中往往有多个相同属性的节点出现，为了不重复添加节点属性，X3D中的节点属性窗口中提供了DEF 和 USE两个属性可以实现节点属性的复用。只需要使用 DEF 语法命名第一次出现的节点，

4、再以 USE 语法使用该命名的节点，并不需要每一个节点都重新定义一遍。3.1 X3D的编辑器-X3D-EditX3D-Edit 是图形化Extensible 3D (X3D) 文件的开源编辑器。它支持X3D和VRML格式，它基于XML编辑器Xeena，并且在JAVA平台上运行。在编辑 VRML 或 X3D 场景图文件时，X3D-Edit 可以提供简化的无错的创作和编辑方式。X3D-Edit 通过 XML 文件定制了上下文相关的工具提示，提供了每个节点和属性的概要，以方便作者对场景图的创作和编辑。3.2 X3D-Edit最基本的安装和配置安装和配置步骤如下：1.安装 VRML /X3D浏览器，本

5、书使用BS Contact 7.2作为Web浏览器插件。2.安装 Java 虚拟机或Java SDK (/j2se/1.3/download.html)文件。3.下载 X3D-edit。并安装。我们将使用X3D-Edit进行X3D的设计和应用。3.3创建一个新的X3D文件1 运行X3D-Edit，出现如图所示的界面。3.4 修改head节点下的内容head 是 X3D的第一个节点，放在场景节点的开头。它对应于HTML中的标记。4.1 Shape及外观材质节点在X3D 文档中，Scene 是X3D场景图的根节点，所有的场景节点都应添加到该节点下，并且在每个文件里只允许有一个Scene 根节点。4

6、.1 Shape及外观材质节点Shape、Appearance和Material三个节点可以搭建X3D显示三维几何体的基本框架，常用的代码编码方式如下4.2 文本节点(Text)Text 是一个用于文本显示的几何节点， Text节点的使用语法为：4.2 文本节点(Text)【例5-1】显示文字信息，代码如下4.3 2D图形的创建【例5-2】显示四个像素点4.3 2D图形的创建【例5-3】显示4个不同颜色点的像素点。4.4 基本3D造型X3D提供了立方体(Box)、圆柱(Cylinder)、圆锥(Cone)、球体(Sphere)等基本3D造型节点。4.4 基本3D造型【例5-6】定义一个长为2，

7、宽和高均为1的立方体。5 移动、旋转和缩放在X3D场景空间中，每一个造型都有其空间坐标，通过修改空间坐标系就可以使该造型在场景空间中移动、旋转和缩放等。平移使用Transform节点的Translation属性。旋转使用Transform节点的Rotation属性。缩放使用Transform节点的Scale属性。6 背景环境的设计背景环境主要讲两个节点，即Background背景节点和Fog雾节点。Background节点使用六张静态图片构成X3D世界中的背景，此背景节点用来表示彩色的背景以模拟地表及天空，也是放在场景中所有几何对象与地表天空之间的背景材质、或全景画背景。Fog节点将对象与co

8、lor域指定的色彩相混合而营造出一种类似现实环境中的雾的大气效果7 视点和导航在X3D场景空间中，为了能够让浏览者方便地控制自己的观察位置和角度，X3D提供了视点节点Viewpoint。同时为了能以不同方式来浏览，X3D提供了NavigationInfo导航节点。Viewpoint节点指明了一个X3D场景空间中的观察位置和视角方向。NavigationInfo节点用来指定场景的观看方式和替身的物理特征。7 视点和导航8 光源处理在X3D场景空间中，可以使用点光源节点(PointLight)、平行光源节点(DirectionalLight)和聚光性光源节点(SpotLight)来处理造型物体的光

9、照明亮程度。9 纹理映射通过纹理映射和处理可以为物体的表面细节增强表现力。10 多媒体效果X3D对多媒体的支持是通过这三个节点来实现的：AudioClip(音频数据节点)、Sound(音频播放节点)以及MovieTexture(影像纹理节点)。【例5-25】影像纹理11.1动画与交互实现原理在X3D中，除了节点构成的层次体系结构之外，还有一个“事件体系”。“事件体系”由相互通信的节点组成。事件(Events)是在 X3D 运行时环境中产生行为的主要方法，这种方法用来改变域的输入值或接受域的输出值。11.2动画和交互节点在X3D中，动画的产生除事件路由之外，必然涉及到事件产生的源和作用的目标，包括时间触发器、各种类型的插值