利用VRML進(jìn)行簡單人機(jī)交互系統(tǒng)的創(chuàng)建.docx

利用VRML進(jìn)行簡單人機(jī)交互系統(tǒng)的創(chuàng)建 （一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過建立一個(gè)簡單的基于IE和VRML 瀏覽插件CORTVRML 的人機(jī)交互系統(tǒng)，使同學(xué)了解基于INTERNET的簡單人機(jī)交互系統(tǒng)的基本特征和基本構(gòu)建方法。2了解和掌握VRML 插件CORTVRML 的使用方法3掌握基本的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)記語言VRML的使用方法。4掌握在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。（二）實(shí)驗(yàn)硬件軟件環(huán)境普通PC機(jī) Windows XP操作系統(tǒng)IE 瀏覽器（三）實(shí)驗(yàn)開發(fā)工具簡介1虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言VRML VRML(Virtual Reality Modeling Language)是一種建模語言，也就是說，它是用來描述三維物體及其行為的，可以構(gòu)建虛擬境界（Virtural World)。VRML的基本目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式三維多媒體，基本特征包括分布式、三維、交互性、多媒體集成、境界逼真性等。（1）VRML 基本工作原理用文本信息描述三維場景, 在Internet網(wǎng)上傳輸,在本地機(jī)上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景,解釋生成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即是VRML規(guī)范。VRML執(zhí)行模式如下圖所示。由圖可以看出VRML的交互與動(dòng)畫都是由事件驅(qū)動(dòng)的。VRML場景可以接受兩種事件驅(qū)動(dòng)：從路由語句傳過來的入事件及由外部程序接口寫入的直接事件。（2）VRML的基本特性平臺無關(guān)性； 網(wǎng)絡(luò)傳輸高速性 ；實(shí)時(shí)性 ；可擴(kuò)充性（3）VRML的建模VRML為虛擬環(huán)境的建立提供了規(guī)范,綜合了現(xiàn)有三維軟件景象描述語言的優(yōu)點(diǎn)。它有基本元素、頂點(diǎn)、線和面的定義,坐標(biāo)變換有縮放、旋轉(zhuǎn)和平移,并有優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。VRML瀏覽器的主要功能是讀入VRML代碼文件,并把它解釋成圖形映像。VRML語言具有的基本物體有:球體、錐體、柱體、立方體和文本等,這些基本物體為創(chuàng)建景像提供了方便。VRML的語法雖然并不復(fù)雜,但比較煩瑣,如果需要設(shè)計(jì)房間內(nèi)的裝飾不僅需要設(shè)置各種器材的材質(zhì),還需要設(shè)置相應(yīng)的位置,因此其代碼量是相當(dāng)可觀的,因而目前有許多創(chuàng)建VRML文件模型的軟件,可以把其它三維格式的文件轉(zhuǎn)換成VRML文件,如3DSMAX、RAW 等。但是若采用上述軟件完成的三維模型都是手工在各個(gè)視圖中繪制出來的,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且不夠真實(shí)準(zhǔn)確,對于那些需要采用大量數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確描述構(gòu)造物時(shí),或者被描述的這些物體非常不規(guī)則,則很難用手工精確創(chuàng)制。（4）VRML開發(fā)設(shè)計(jì) 開發(fā)工具Vrml PadVRML的發(fā)展歷史不長，但由于其強(qiáng)大的功能和誘人的應(yīng)用前景，許多支持VRML的專業(yè)編輯系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，如常見的Internet 3D Space Builder、Cosmo World、VrmlPad、3dsmax等。這些編輯系統(tǒng)功能專一且強(qiáng)大，更可貴的是使用方便、簡單。下面介紹的是一款由ParallelGraphics公司出品的VRML專業(yè)程序編輯系統(tǒng)VrmlPad，版本為2.1版。 VrmlPad具有以下主要功能特點(diǎn)： (a)可編輯本地或網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程文件，可壓縮存儲； (b)支持高級查找、使用書簽、分色顯示、自動(dòng)偵錯(cuò)等編輯功能； (c)支持多步取消和重復(fù)操作； (d)采用樹形結(jié)構(gòu)顯示場景構(gòu)造； (e)支持在瀏覽器中對場景預(yù)覽； (f)有功能強(qiáng)大的軟件發(fā)布向?qū)В?(g)VrmlPad環(huán)境中可以處理和執(zhí)行其他語言編寫的外部應(yīng)用程序； (h)提供文件列表功能，方便用戶管理系統(tǒng)目錄。 VrmlPad 2.1版專用編輯器可以從網(wǎng)上下載或從FTP服務(wù)器上下載獲得。把VrmlPad專用編輯器軟件復(fù)制到C盤根目錄的某個(gè)目錄下，雙擊(vpad2.1)圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖1：5所示的對話框。在對話框中選(Setup)按鈕，然后單擊(OK)按鈕，便會自動(dòng)完成VrmlPad 2.1版編輯器安裝。 雙擊(VrmlPad)圖標(biāo)，可以啟動(dòng)VrmlPad專用編輯器。啟動(dòng)后的VrmlPad編輯器主界面如下圖所示。 VrmlPad編輯器工作環(huán)境由標(biāo)題欄、菜單欄、常用工具欄、功能窗口和編輯窗口等組成。標(biāo)題欄位于整個(gè)VrmlPad編輯器主界面的頂端。菜單欄位于VrmlPad編輯器標(biāo)題欄下方，包括文件、編輯、視圖、工具和幫助菜單。常用工具欄位于VrmlPad編輯器菜單欄的下方，主要包括文件的打開、存盤、剪切、粘貼、運(yùn)行等常用快捷工具。 功能窗口位于VrmlPad編輯器的左部，包括FileList(文件列表)、Resources(資源)、SceneTree(場景樹)。文件列表顯示所有目錄文件；場景樹顯示VRML源文件中的節(jié)點(diǎn)樹；資源顯示編輯代碼的.class文件。 編輯窗口位于VrmIPad編輯器的右部的空白處，是編寫VRML源程序的場所。每當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新的VRML源文件時(shí)，在編輯窗口的第一行自動(dòng)顯示#VRML V2.0 utf8，然后在此基礎(chǔ)上可以編寫VRML源程序。 VrmlPad編輯器具有自動(dòng)檢錯(cuò)功能，在編寫VRML源程序的過程中，如果出現(xiàn)編寫錯(cuò)誤或語法錯(cuò)誤等，系統(tǒng)會自動(dòng)進(jìn)行檢查，將出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方用紅色點(diǎn)下劃線加以標(biāo)注。 使用者可以根據(jù)自己的需要重新設(shè)置VrmlPad編輯器的各種功能。依次選擇“Tools(工具)” “Options(設(shè)置)”，顯示選項(xiàng)設(shè)置界面，如下圖所示。 選項(xiàng)設(shè)置界面包含General、Editor、Format、Node Folds、Tree、FileList、Shortcut Keys和Preview 8個(gè)選項(xiàng)卡，用以對編輯器進(jìn)行設(shè)置。 (1)在General選項(xiàng)卡中，可對系統(tǒng)、保存選項(xiàng)、下載選項(xiàng)、VRML擴(kuò)展進(jìn)行設(shè)置。 (2)在Editor、Format選項(xiàng)卡中，可對編輯器和文本顯示進(jìn)行設(shè)置，包括字體、大小、前景、背景、顏色等設(shè)置。 (3)在Node Folds選項(xiàng)卡中，可以對不敏感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。 (4)在Tree選項(xiàng)卡中，可對SceneTree(場景樹)、ResourceView(資源顯示)進(jìn)行設(shè)置。 (5)在File List選項(xiàng)卡中，可對文件進(jìn)行有關(guān)設(shè)置，包括常規(guī)、鼠標(biāo)選擇、是否在新窗口中打開文件夾和起始目錄等設(shè)置。(6)在Shortcut Keys選項(xiàng)卡中，可對快捷鍵進(jìn)行管理，修改原始定義的快捷鍵及定義新的快捷鍵等。若想恢復(fù)對系統(tǒng)快捷鍵的默認(rèn)值，單擊“Reset All”按鈕。 (7)在Preview選項(xiàng)卡中，一個(gè)區(qū)用來設(shè)置當(dāng)從外部瀏覽器打開文件進(jìn)行預(yù)覽時(shí)瀏覽器的尺寸，另一個(gè)區(qū)用來設(shè)置當(dāng)前打開文件夾時(shí)瀏覽器的尺寸。 VrmlPad編輯器支持在瀏覽器中預(yù)覽，采用樹型結(jié)構(gòu)顯示場景，具有高級查找、分色顯示、自動(dòng)偵錯(cuò)、取消操作、重復(fù)操作和使用書簽等功能。VrmlPad編輯器可以編輯本地和遠(yuǎn)程文件，可以處理和執(zhí)行其他語言編寫的外部應(yīng)用程序，有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布向?qū)Чδ埽⑻峁┪募斜砉δ?，便于用戶編程和文件的目錄管理?2CORTVRML VRML 瀏覽器該瀏覽器是ParallelGraphics公司推出的VRML瀏覽器，除了很好的支持VRML97 NURBS外，還支持多種自己規(guī)定的擴(kuò)展功能，如鍵盤輸入、拖放控制FLASH 等，它也是業(yè)內(nèi)第一個(gè)（也是唯一）支持最新EAI功能的VRML瀏覽器。 (1)下載安裝從網(wǎng)上搜索 VRML瀏覽器插件 CORTVRML.EXE安裝插件后直接集成在ie中了，如果是完整版本的ie就不用插件了，ie自己就能打開wrl格式的文件。(2) 使用安裝VRML插件cortvrml后的瀏覽器主要包括以下部分：工具欄一，工具欄二，控制菜單框。其操作界面如下圖所示：# 工具欄一的使用自上而下的按鈕分別是：（a）Walk模式，這是缺省的用戶觀察方式選項(xiàng),觀察者在空間中是以漫步的方式進(jìn)行的,按下鼠標(biāo)左鍵往不同的方向拖動(dòng)鼠標(biāo),可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等觀察行為,也可以用鍵盤上的四個(gè)方向鍵,上鍵向前,下鍵后退,左右鍵轉(zhuǎn)頭； (b) Fly模式,該種模式是方便觀察者在空間中以飛行的方式瀏覽的(即取消了重力),操作大體同Walk模式； (c) Study模式,該種模式下,瀏覽者可以對于觀察物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)觀察；(d) Plan方式,是前后平移按鈕； (e) Pan方式,左右平移按鈕；(f) Turn方式,觀察者在空間中無法改變自己的位置,只能改變自己的觀察方向；(g) Roll方式,觀察者在空間中無法改變自己的位置,只能以觀察方向?yàn)檩S線旋轉(zhuǎn)自己的觀察方向。#工具欄二的使用:自左到右的按鈕分別是：(a) Go to方式,是將鼠標(biāo)變成瞄準(zhǔn)狀態(tài),點(diǎn)擊虛擬場景中的任何物體的任何一點(diǎn),就使觀察者迅速移動(dòng)到其旁邊；(b) Align方式,是當(dāng)觀察者的視角進(jìn)行多次變換后,視角經(jīng)常發(fā)生傾斜,通過點(diǎn)擊該按鈕后,以便用戶的視角恢復(fù)正常；(c) View選擇方式,點(diǎn)擊后,進(jìn)入上個(gè)視角；(d) View選擇方式,進(jìn)入下個(gè)視角；(e) Restore按鈕,是重新裝載VRML文件按鈕；Fit按鈕,是將整個(gè)觀察物體放于視角中最合適的位置。# 控制菜單框的使用是在場景中通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出的菜單，其中的選項(xiàng)自上而下分別是：（a）Viewpoints，選擇視角；(b) Headlight，瀏覽的時(shí)候是否要頭頂燈；(c) Navigation Speed，控制瀏覽速度；(d) Full Screen，屏幕顯示大小；(e) Hide Toolbars，控制工具欄的顯示與否；(f)Show Console，控制平臺顯示與否。(四)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用VRML構(gòu)造一個(gè)如圖所示的模型（可以使用各種建模工具建模，然后導(dǎo)入VRML），可以在通過瀏覽器夠從各個(gè)