虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)―VRML篇

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VRML篇一、VRML介紹1.什么是VRML？VRML是“Virtual Reality Modeling Language”的縮寫形式，意思是“虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言”。 第一代Web是以HTML為核心的二維瀏覽技術(shù)，受HTML語言的局限性，VRML之前的網(wǎng)頁只能是簡單的平面結(jié)構(gòu)，而且實(shí)現(xiàn)環(huán)境與參與者的動態(tài)交互是非常煩瑣的。第二代Web是以VRML為核心的三維瀏覽技術(shù)。第二代Web把VRML與HTML、Java、媒體信息流等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，形成一種新的三維超媒體Web。 VRML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), 可以集成文本、圖像、音

2、響、MPEG影像等多種媒體類型，還可以內(nèi)嵌用Java、ECMAScript等語言編寫的程序代碼。以VRML為核心構(gòu)建的虛擬世界中用戶如身處真實(shí)世界，可以和虛擬物體交互，人們可以以習(xí)慣的自然方式訪問各種場所，在虛擬社區(qū)中“直接”交談和交往。事實(shí)上，目前采用VRML技術(shù)取得成功的案例已經(jīng)很多，例如探路者到達(dá)火星后的信息就是利用VRML在因特網(wǎng)上即時(shí)發(fā)布的，網(wǎng)絡(luò)用戶可以以三維方式隨探路者探索火星。 2.VRML的工作原理VRML定義了一種把3D圖形和多媒體集成在一起的文件格式。從語法角度看，VRML文件是顯式地定義和組織起來的3D多媒體對象集合；從語義角度看，VRML文件描述的是基于時(shí)間的交互式3D

3、多媒體信息的抽象功能行為。VRML文件描述的基于時(shí)間的3D空間稱為虛擬境界(Virtual World)，簡稱境界，所包含的圖形對象和聽覺對象可通過多種機(jī)制動態(tài)修改。 VRML文件可以包含對其他標(biāo)準(zhǔn)格式文件的引用?？梢园袹PEG、PNG和MPEG文件用于對象紋理映射，把WAV和MIDI文件用于在境界中播放的聲音。另外，還可以引用包含Java或ECMAScript代碼的文件，從而實(shí)現(xiàn)對象的編程行為。 VRML使用場景圖（Scene Graph）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建立3D實(shí)境，VRML的場景圖是一種代表所有3D世界靜態(tài)特征的節(jié)點(diǎn)等級：幾何關(guān)系、質(zhì)材、紋理、幾何轉(zhuǎn)換、光線、視點(diǎn)以及嵌套結(jié)構(gòu)。幾乎所有生產(chǎn)廠商

4、，無論是CAD、建模、動畫、VR，還是VRML，他們的結(jié)構(gòu)核心都有場景圖。 境界中的對象及其屬性用節(jié)點(diǎn)(Node)描述，節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖(Scene Graph)，也就是說，場景圖是境界的內(nèi)部表示。場景圖中的第一類節(jié)點(diǎn)用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象，它們按照層次體系組織起來，反映了境界的空間結(jié)構(gòu)。另一類節(jié)點(diǎn)參與事件產(chǎn)生和路由機(jī)制，形成路由圖(Route Graph)，確定境界隨時(shí)間的推移如何動態(tài)變化。 VRML文件的解釋、執(zhí)行和呈現(xiàn)通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)，這與利用瀏覽器顯示HTML文件的機(jī)制完全相同。瀏覽器把場景圖中的形態(tài)和聲音呈現(xiàn)給用戶，這種視聽覺呈現(xiàn)即所謂的虛擬世界(境界)。用戶通過瀏覽器

5、獲得的視聽覺效果如同從某個特定方位體驗(yàn)到的，境界中的這種位置和朝向稱為取景器(Viewer)。 3.VRML的應(yīng)用VRML在電子商務(wù)、教育、工程技術(shù)、建筑、娛樂、藝術(shù)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。 例如在教育上，VRML不僅僅是HTML功能更強(qiáng)的替代品，其潛在意義在于突破上述基于WWW的教學(xué)模型建立更自然、更真實(shí)的虛擬教育環(huán)境。在這種環(huán)境中學(xué)生可以以瀏覽探索的方式汲取知識，如進(jìn)入虛擬太空學(xué)習(xí)天文知識，利用虛擬地球?qū)W習(xí)地理知識，穿過歷史長廊與歷史人物交流，進(jìn)入分子世界游歷化學(xué)殿堂等等，這些曾經(jīng)是夢想中的學(xué)習(xí)方式都可以逐步實(shí)現(xiàn)。在這個虛擬教育世界中，甚至可以有利用VRML制作的動畫人物扮演教師，其面部表情和

6、形體動作利用動作跟蹤系統(tǒng)捕捉下來，這樣得到的講課節(jié)目將是三維的。如果把這種方式擴(kuò)大到教學(xué)雙方，則可實(shí)現(xiàn)具有實(shí)時(shí)交互性的虛擬教學(xué)教師控制的虛擬教師和學(xué)生控制的虛擬學(xué)生就可以在一個虛擬教室中相互交流。 4.VRML的工作組及其研究目標(biāo) 為了推動VRML技術(shù)的發(fā)展，VRML協(xié)會組織了很多工作組，每個工作組都是自愿組織、自我約束、并經(jīng)VRML協(xié)會認(rèn)可的技術(shù)委員會，負(fù)責(zé)某個與VRML有關(guān)的專題技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)工作。人性動畫工作組(Humanoid Animation WG)利用VRML表現(xiàn)人類行為特性。 色彩保真工作組(Color Fidelity WG)確保采用任何平臺的觀眾所看到的效果都和創(chuàng)作者的原

7、始作品一樣,顏色應(yīng)相當(dāng)一致。 元形式工作組(Meta Forms WG)針對利用形式文法生成的作品，提出一般性的方法論和一般性規(guī)范,使之能夠映射為某種特定形式。首要目標(biāo)是能夠表示"數(shù)字生命格式"( Digital Life-Forms)結(jié)構(gòu)和增長。 面向?qū)ο髷U(kuò)展工作組(Object-Oriented Extensions WG)探討和推動對VRML進(jìn)行面向?qū)ο髷U(kuò)展的方法。 數(shù)據(jù)庫工作組(Database WG)推進(jìn)基于VRML商業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)建，利用數(shù)據(jù)庫維護(hù)VRML 內(nèi)容的持久性、升級能力和安全傳輸能力。 外部創(chuàng)作接口工作組(External Authoring Interf

8、ace WG)在VRML境界和外部環(huán)境之間建立標(biāo)準(zhǔn)接口。 界面組件工作組(Widgets WG)為開發(fā)者和用戶提供一套基礎(chǔ)性的、可自由使用的標(biāo)準(zhǔn)用戶界面組件集，并提供支持基本組件集和所有VRML組件的理論框架。 二進(jìn)制壓縮格式工作組(Compressed Binary Format WG)探討并開發(fā)VRML文件的二進(jìn)制編碼方法，重點(diǎn)是研究為了快速傳送目的而盡量縮小文件尺寸，同時(shí)為了快速解碼目的而盡量簡化文件結(jié)構(gòu)。 通用媒體庫工作組(Universal Media Libraries WG)為了提高VRML境界的真實(shí)感，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò)的下載量，而定義一種由駐留本地的媒體元件(紋理、聲音和VRML對

9、象)組成的小型跨平臺媒體庫。同時(shí)定義一種統(tǒng)一機(jī)制，通過這種機(jī)制，VRML內(nèi)容創(chuàng)作者可以在自己的境界中使用這些媒體元件。 活動境界工作組(Living Worlds WG)為多用戶(包括多個開發(fā)者)應(yīng)用的產(chǎn)生和進(jìn)化定義概念框架，并確定一組界面。 鍵盤輸入工作組(Keyboard Input WG)為了使內(nèi)容創(chuàng)作者能夠在自己的境界中訪問鍵盤輸入，定義一個或多個擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)。 一致性工作組(Conformance WG)為與一致性測試有關(guān)的問題提供一個討論場所，特別地，本組將辨別VRML實(shí)現(xiàn)發(fā)生分歧的地方以及相應(yīng)的動作序列。 生物圈工作組(Biota WG)為生命系統(tǒng)(Living System)的研究

10、和學(xué)習(xí)建立、配備數(shù)字式工具和環(huán)境。 分布式交互仿真工作組(Distributed Interactive Simulation WG)為建立有多廣播能力(Multicast-Capable)的大規(guī)模虛擬環(huán)境(Large-Scale Virtual Environments，LSVEs)確立初始網(wǎng)絡(luò)約定。 VRML腳本工作組(VRML Script WG)向VRML監(jiān)查組(VRML Review Board，VRB)提供有關(guān)Java和JavaScript的問題列表、修改建議和評論。 自然語言處理和動畫工作組(NLP & Animations WG)為了使用戶能使用自然語言和VRML動畫形

11、象進(jìn)行交流,從而使交互更自然，增強(qiáng)用戶和動畫形象之間的信息流動，研究如何使用“問題/回答”、“命令/響應(yīng)”式的對話以及基于操作系統(tǒng)命令和字符控制的自然語言。 VRML-DHTML集成工作組(VRML-DHTML Integration WG)為VRML和DHTML在文檔對象模型、組件(Component)接口和繪制等三個層次的緊密集成開發(fā)一種概念模型。 6.研究現(xiàn)狀VRML97發(fā)布后，互聯(lián)網(wǎng)上的3D圖形幾乎都使用了VRML。由于技術(shù)的局限性，如帶寬不夠，需要下栽插件瀏覽，文件量大，真實(shí)感、交互性需要進(jìn)一步加強(qiáng)等原因，最近一二年，許多制作Web3D圖形的軟件公司的產(chǎn)品，并沒有完全遵循VRML97

12、標(biāo)準(zhǔn)，而是使用了專用的文件格式和瀏覽器插件，開發(fā)了比較實(shí)用的VR軟件。這些軟件有些比VRML有了進(jìn)步，在渲染速度、圖像質(zhì)量、造型技術(shù)、交互性以及數(shù)據(jù)的壓縮與優(yōu)化上，都有勝過VRML之處。比如，Cult3D、Viewpoint、GL4Java、Pulse3D、Flatland、Flash、JPEG2000等。 CULT3D、VIEWPOINT、360度環(huán)視等技術(shù)正被應(yīng)用。以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件，并各自開發(fā)基于VRML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)功能（X3D），使3D的效果，交互性能更加完美；支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件，Rm等流媒體

13、文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，F(xiàn)lash動畫文件，多種材質(zhì)效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果；支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設(shè)備；在娛樂、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用，并各自為適應(yīng)X3D的發(fā)展，以X3D為核心，有Blaxxun3D等相關(guān)產(chǎn)品。在虛擬場景，尤其是大場景的應(yīng)用方面，以VRML標(biāo)準(zhǔn)為核心的技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢。二、初識VRML（一）VRML的文件結(jié)構(gòu)1.文件頭VRML2.0(VRML97)開頭如下：# VRML V2.0 utf8VRML是大小寫敏感的，utf8是指一種純文本編碼方式2.場景圖（Scene Graph）由描述“對象及其屬性”的節(jié)點(diǎn)

14、組成，節(jié)點(diǎn)是VRML的基本單元，場景圖的第一類節(jié)點(diǎn)用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象，它們是按照層次體系結(jié)構(gòu)組織的；另一類節(jié)點(diǎn)，則參與事件產(chǎn)生和路由機(jī)制。3.原型（Prototype）用戶可以通過原型擴(kuò)充VRML的節(jié)點(diǎn)類型集。原型的定義可以包含在使用該原型的文件中，也可以在外部定義。4.事件路由（Route）有些VRML節(jié)點(diǎn)能通過產(chǎn)生事件響應(yīng)環(huán)境變化或用戶交互。事件一旦產(chǎn)生，就按時(shí)間順序向路由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收后進(jìn)行相應(yīng)處理，可改變節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，產(chǎn)生其他事件，或者修改場景圖的結(jié)構(gòu)。利用腳本節(jié)點(diǎn)Script，作者可以Java或JavaScript語言自定義任意事件處理。（二）VRKL節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)類型

15、虛擬場景由對象構(gòu)成，對象及其屬性用節(jié)點(diǎn)（Node）描述，節(jié)點(diǎn)是構(gòu)成VRML文件的基本單元。VRML97定義了54種基本節(jié)點(diǎn)類型（內(nèi)部節(jié)點(diǎn)類型），用戶也可以通過原型機(jī)制定義自己的節(jié)點(diǎn)類型。節(jié)點(diǎn)由域和事件組成：1.域（field） 描述了節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)。其中外露域（exposedField）是域和事件的統(tǒng)一體，它既作為域描述節(jié)點(diǎn)，又隱含著形如“set_域名”的入事件和“域名_changed”的出事件。2.事件（event）分為入事件和出事件，入事件將導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的改變；出事件向外報(bào)告自身狀態(tài)的變化。（三）VRML瀏覽器 Blaxxun Contact 3DCosmo PlayerVisvape等M

16、icrosoft VRML2.0 Viewer（四）編寫VRML境界1.制作第一個虛擬境界#VRML V2.0 utf8Group children Shape geometry Box 將它保存為SimpleWorld.wrl文件，則可以用瀏覽器看到它。 2.定義外觀第二場景再定義立方體的外觀，即改變Shape節(jié)點(diǎn)的appearance域（外觀），appearance域是一個節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)的material域定義為一個Material節(jié)點(diǎn)： 則Shape節(jié)點(diǎn)變成了：Shape appearance Appearance material Material geometry Box 修改它的di

17、ffuseColor域（漫射色），應(yīng)該是 1 0 0 ，3個數(shù)字分別表示紅色、綠色和藍(lán)色，取值范圍是0到1：material Material diffuseColor 1 0 0 這樣，生成了第二個場景文件：#VRML V2.0 utf8Group children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box 3.定義變換第三個場景若想移動這個紅色的立方體，可以通過為它外套一個Transform節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)： Transform translation 5 0 0 children

18、Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box Transform節(jié)點(diǎn)的translation 5 0 0表示x軸向上右移5個單位（米）則第三個場景完整代碼如下：# VRML V2.0 utf8Group children Transform translation 5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box 4.復(fù)制節(jié)點(diǎn)第四個場景 復(fù)制節(jié)點(diǎn)，并將

19、各自的幾何形狀定義為方塊、球體和圓椎Group children Transform translation 5 0 0 children Shape . . . geometry Box Transform translation 0 0 0 children Shape . . . geometry Sphere Transform translation -5 0 0 children Shape . . . geometry Cone # end of Group children 為了以后引用方便，分別給這3個Transform節(jié)點(diǎn)指定一個名稱： DEF box Transform

20、. . . DEF Sphere Transform . . . DEF cone Transform . . . 則第四個場景的完整代碼是：# VRML V2.0 utf8Group children DEF box Transform translation 5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box DEF sphere Transform translation 0 0 0 children Shape appearance Appearance

21、 material Material diffuseColor 0 1 0 geometry Sphere DEF cone Transform translation -5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 0 1 geometry Cone # end of Group children將此文件保存為FirstWorld.wrl，用瀏覽器觀看，可從多個方位瀏覽自己的作品。（五）交互能力的加入1.傳感器 是交互能力的基礎(chǔ)，共9種。在場景中，傳感器節(jié)點(diǎn)一般是以其他節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的身份

22、存在的，它的父節(jié)點(diǎn)稱為可觸發(fā)節(jié)點(diǎn)，觸發(fā)條件和時(shí)機(jī)由傳感器節(jié)點(diǎn)類型確定。 接觸傳感器（TouchSensor）是最常用的傳感器，先了解一下開關(guān)節(jié)點(diǎn)lightSwitch（組節(jié)點(diǎn)），并定義一個接觸傳感器作為它的子節(jié)點(diǎn)： DEF lightSwitch Group children 各幾何造型節(jié)點(diǎn) DEF touchSensor TouchSensor 傳感器能引起某種變化，下面看場景變化。2.視點(diǎn)當(dāng)你拖動鼠標(biāo)或按動箭頭鍵時(shí)（按照VRML術(shù)語，稱為航行），虛擬境界就會旋轉(zhuǎn)或縮放，這實(shí)際上是在調(diào)整你的視點(diǎn)位置或視角。在虛擬場景的重要位置可以定義視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)（ViewPoint）,它們是境界作者給用戶推薦的

23、上佳觀賞方位，在CosmoPlayer瀏覽器中，用戶就可以通過鼠標(biāo)右鍵選擇作者推薦的各個視點(diǎn)。這里我們定義兩個視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：DEF view1 Viewpoint “view1”是編程時(shí)引用的名字position 0 0 20 description "View1" “View1”是瀏覽器上顯示的名字 DEF view2 Viewpoint position 5 0 20 description "view2" 目的是使用戶可以通過觸發(fā)開關(guān)節(jié)點(diǎn)來切換視點(diǎn)。視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)中的坐標(biāo)表示視點(diǎn)在場景中的位置，坐標(biāo)的單位是米，視點(diǎn)的名稱將會在瀏覽器菜單中提示出來供用戶選擇。

24、把上述視點(diǎn)說明加入helloworld2.wrl中（放在Group節(jié)點(diǎn)之前），并把其中的方塊節(jié)點(diǎn)修改成可觸發(fā)節(jié)點(diǎn)： DEF box Tranform children Shape . Box . DEF touchBox TouchSensor 定義觸發(fā)節(jié)點(diǎn) 把修改過的文件另存為“touchme.wrl”。3.事件傳遞下面把觸發(fā)（用鼠標(biāo)箭頭按動方塊）和場景變化（視點(diǎn)切換）這兩件事情聯(lián)系起來，在場景圖中，除節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的層次體系外，還有一個“事件體系”，事件體系由相互通訊的節(jié)點(diǎn)組成。能夠接收事件的節(jié)點(diǎn)都應(yīng)具有事件入口（eventIn），如果它要接收多種類型的事件（稱為入事件），它就應(yīng)該具有多個事件入

25、口，也就是說，事件入口象節(jié)點(diǎn)的域一樣是有類型的。同樣，發(fā)送事件的節(jié)點(diǎn)應(yīng)有事件出口（eventOut）,事件出口也是有類型的。例如ViewPoint節(jié)點(diǎn)就有一個事件入口set_bind,當(dāng)向此事件送入一個值“TRUE”（即所謂的入事件）時(shí)，該viewpoint節(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前視點(diǎn)。又如，接觸檢測器TouchSensor有一個事件出口isActive,當(dāng)受到用戶觸發(fā)后它就從此出口送出一個“TRUE”（即所謂的出事件），在下一個事件發(fā)送之前，此事件一直保存在事件出口中（作為記錄）。 事件出口和事件入口通過路徑相連，這就是VRML文件中除節(jié)點(diǎn)以外的另一基本組成部分：ROUTE 語句。ROUTE語句把事件出

26、口和事件入口聯(lián)系在一起，從而構(gòu)成事件體系。在這里，我們是把接觸檢測器touchBox的事件出口isActive連接到視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)view2的事件入口set_bind: ROUTE touchBox.isActive TO view2.set_bind 現(xiàn)在我們得到的VRML文件是： #VRML V2.0 utf8 DEF view1 Viewpoint 視點(diǎn)position 0 0 20 description "view1" DEF view2 Viewpoint position 5 0 20 description "view2" Group chil

27、dren DEF box Transform translation 5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box DEF touchBox TouchSensor 觸感 DEF sphere Transform translation 0 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 1 0 geometry Sphere DEF cone Transf

28、orm translation -5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 0 1 geometry Cone #end of Group children ROUTE touchBox.isActive TO view2.set_bind 傳遞把這個文件調(diào)入瀏覽器，然后把鼠標(biāo)指向方塊并按下左鈕（先別松開?。梢钥吹揭朁c(diǎn)已經(jīng)變?yōu)関iew2,內(nèi)部的機(jī)制我們已經(jīng)很清楚：左鈕按下時(shí)方塊節(jié)點(diǎn)的接觸檢測器被觸發(fā)，接著接觸檢測器從事件出口isActive送出一個事件“TRUE”，這個事件通過路由

29、進(jìn)入視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)view2的事件入口set_bind,view2收到“TRUE”后成為當(dāng)前視點(diǎn)，所以在我們眼前場景發(fā)生了變化。 當(dāng)松開鼠標(biāo)左鍵，又回到原來的視點(diǎn)，稱為視點(diǎn)回跳。因?yàn)樗砷_鼠標(biāo)左鍵后，接觸傳感器向view2發(fā)送了“FALSE”事件，這樣view2的當(dāng)前地位被解除。若不想回跳，則要自己來定義。4.利用腳本編寫自定義行為在VRML中，利用Script節(jié)點(diǎn)（腳本節(jié)點(diǎn)）定義用戶自定義行為，所謂定義即用腳本描述語言（Scripting Language）編寫腳本的過程。VRML97支持的腳本描述語言目前有兩種：Java和EMCAScript(這是JavaScript標(biāo)準(zhǔn)化后的名稱)，關(guān)于這兩種語

30、言本身，請參考相應(yīng)參考書，VRML97標(biāo)準(zhǔn)中定義了它們和VRML的接口方法。應(yīng)提請注意的是：VRML是基于節(jié)點(diǎn)的語言，所以腳本也是封裝在Script這個特殊節(jié)點(diǎn)中的。這里我們不過多討論腳本描述語言的細(xì)節(jié)，主要討論把腳本集成到VRML文件中的方法。 上面我們曾把接觸檢測器touchBox 和視點(diǎn)view2直接通過路徑連接起來，現(xiàn)在要定義我們指定的行為，就需要在二者之間插入一個腳本節(jié)點(diǎn)，也就是讓路徑繞個彎： ROUTE touchBox.isActive TO touchScript.touchBoxIsActive ROUTE touchScript.bindView2 TO view2.set

31、_bind 其中的腳本節(jié)點(diǎn)touchScript有一個事件人口touchBoxIsActive和一個事件出口bind_View2,前者接收來自接觸檢測器touchBox的事件，然后經(jīng)自己的腳本處理后，把結(jié)果發(fā)送給視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)view2: DEF touchScript Script eventIn SFBool touchBoxIsActive 入口eventOut SFBool bindView2 出口url"javescript: 腳本function touchBoxIsActive(active) 與入口同名的函數(shù)被調(diào)用bindView2= TRUE; 返回到出口" 關(guān)

32、于這個Script節(jié)點(diǎn)，請注意一下幾點(diǎn)：（1）它的事件入口touchBoxIsActive和事件出口bindView2是自定義的，其它VRML節(jié)點(diǎn)的域和事件都是固定的。（2）這里定義的事件入口touchBoxIsActive(即入事件)和事件出口bindView2(即出事件)的類型都是SFBool(單值布爾型)，它們與touchBox的事件出口isActive和view2的事件入口set_bind的類型保持一致。（3）“url”是腳本節(jié)點(diǎn)的一個域，可以直接包含腳本，也可以包含一個或多個用URL地址指示的腳本，若有多個地址，則按照先后次序獲取第一個可得到的腳本。（4）腳本是以函數(shù)（functio

33、n）的形式給出的，函數(shù)名touchBoxIsActive 與事件入口的名稱相同，這是和ECMAScript語言的接口約定，表示相應(yīng)事件入口收到事件后調(diào)用此函數(shù)進(jìn)行處理。5.事件流程與小結(jié) 下面我們整理一下事件流程： （1）用戶在方塊上按下鼠標(biāo)左鍵。 （2）接觸檢測器發(fā)出一個“TRUE”事件。 （3）此事件進(jìn)入腳本節(jié)點(diǎn)touchScript的事件入口touchBoxIsActive. （4）調(diào)用腳本函數(shù)touchBoxIsActive(注意函數(shù)并沒有判斷入事件的值)。 （5）函數(shù)向touchScript的事件出口bindView2發(fā)送一個“TRUE”事件（還可以進(jìn)行其它判斷或執(zhí)行其它事件）。 （

34、6）view2節(jié)點(diǎn)收到“TRUE”事件，成為當(dāng)前視點(diǎn)。按照VRML約定，“認(rèn)為”上述事件是同時(shí)發(fā)生的，也就是這些事件的時(shí)間戳相同。 （7）若用戶松開鼠標(biāo)左鍵，則接觸檢測器發(fā)出一個“FALSE”事件，此事件同樣引起腳本函數(shù)調(diào)用并發(fā)送“TRUE”事件，所以view2仍然保持為當(dāng)前視點(diǎn)。 本節(jié)的完整代碼是： #VRML V2.0 utf8 DEF view1 Viewpoint position 0 0 20 description "view1" DEF view2 Viewpoint position 5 0 20 description "view2"

35、Group children DEF box Transform translation 5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box DEF touchBox TouchSensor DEF sphere Transform translation 0 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 1 0 geometry Sphere DEF cone

36、 Tranform transaltion -5 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 0 1 geometry Cone #end of Group children DEF touchScript Script eventIn SFBool touchBoxIsActive eventOut SFBool bindView2 url "javascript : function touchBoxIsActive (active) bindView2 = TRUE; &qu

37、ot; ROUTE touchBox.isActive TO touchScript.touchBoxIsActive ROUTE touchScript.bindView2 TO view2.set_bind這里所建立的虛擬境界并不復(fù)雜，但涉及到了VRML2.0最基礎(chǔ)性的功能和概念：利用檢測器產(chǎn)生事件、利用路由傳遞事件以及利用腳本編寫自定義行為，掌握了這些內(nèi)容也就掌握了VRML2.0的核心。在后面的幾節(jié)中，我們將探索一些專題性的有趣功能，而本節(jié)是基礎(chǔ)，因而必須透徹理解。 （六）進(jìn)一步的完善與修飾1.鄰近傳感器當(dāng)用戶進(jìn)入或離開鄰近檢測器所劃定的區(qū)域時(shí)就會觸發(fā)它。正如你在標(biāo)準(zhǔn)中可以查到的那樣，P

38、roximitySensor節(jié)點(diǎn)定義為：ProximitySensor exposedField SFVec3f center 0 0 0 exposedField SFVec3f size 0 0 0 exposedField SFBool enabled TRUE eventOut SFBool isActive eventOut SFVec3f position_changed eventOut SFRotation orientation_changed eventOut SFTime enterTime eventOut SFTime exitTime ProximitySensor

39、節(jié)點(diǎn)共有三個外露域（exposedField)和五個出事件（eventOut）.出事件我們已經(jīng)熟悉，是節(jié)點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)用來通知其它節(jié)點(diǎn)的，這里的出事件isActive 用于ProximitySensor通報(bào)自己已被激活。enterTime和exitTime通報(bào)用戶（代表用戶的用戶化身或指示器）進(jìn)入和退出ProximitySensor檢測區(qū)的時(shí)刻。若用戶已在檢測器之內(nèi)，則當(dāng)用戶的位置或方位發(fā)生變化時(shí)，送出position_changed和orientation_changed出事件。這五個出事件聯(lián)合起來，就定義了鄰近檢測器的功能。外露域則集域（Field）、入事件（eventIn）和出事件（e

40、ventOut）三者的功能于一身，也就是說，它既象域一樣描述了節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，又可以作為入事件由其它節(jié)點(diǎn)修改這種狀態(tài)，并作為出事件把這種改變通知其它節(jié)點(diǎn)。這里的enabled外露域是布爾型的，用于ProximitySensor的啟用和停用，center和size定義形為長方體的鄰近檢測區(qū)。我們要在方塊、球體和圓柱這三個物體構(gòu)成的靜態(tài)世界，現(xiàn)在在球體周圍增加一個鄰近檢測區(qū)：DEF sphere Transform translation 0 0 0 children Shape . DEF comeClose ProximitySensor center 0 0 0 size 4 4 4 Pro

41、ximitySensor的名字為comeCloser,鄰近區(qū)的中心和球體的球心重合，形狀為正方體，邊長為4米，是球體直徑的兩倍。當(dāng)用戶走進(jìn)球體時(shí)就會觸發(fā)這個鄰近檢測器，檢測器發(fā)出isActive事件，我們把這個事件出口通過路由指向Script節(jié)點(diǎn)（用來綁定視點(diǎn)2）：DEF comeCloserScript Script eventIn SFBool enterProximitySensorIsActive eventOut SFBool bindView2 url " javascript : function enterProximitySensorIsActive (active

42、) bindView2=TRUE; " 隨后，我們在鄰近檢測器的出事件isActive和腳本節(jié)點(diǎn)comeCloserScript的入事件enterProximitySensorIsActive之間建立路由，后者收到事件后執(zhí)行函數(shù)enterProximitySensroIsActive,函數(shù)發(fā)出bindView2出事件，這個出事件通過路由連接到視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)View2:ROUTE comeCloser.isActive TO comeCloserScript.enterProximitySensorIsActive ROUTE comeCloserScript.bindView2 TO vi

43、ew2.set_bind 也就是說，一旦用戶進(jìn)入鄰近區(qū)，境界的當(dāng)前視點(diǎn)將轉(zhuǎn)換成View2.這個由兩個視點(diǎn)、三個物體、一個鄰近檢測器和一個腳本節(jié)點(diǎn)組成的境界的完整代碼如下：#VRML V2.0 utf8 DEF view1 Viewpoint position 0 0 20 description "view1" DEF view2 Viewpoint position 0 0 20 description "view2" Group children DEF box Transform translation 5 0 0 children Shape a

44、ppearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box DEF sphere Transform translation 0 0 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 1 0 geometry Sphere DEF comeCloser ProximitrySensor center 0 0 0 size 4 4 4 DEF cone Transform translation -5 0 0 childr

45、en Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0 0 1 geometry Cone #end of Group children DEF comeCloserScript Script eventIn SFBool enterProximitySensorIsActive eventOut SFBool bindView2 url "javascript : function enterProximitySensorIsActive(active) bindView2=TRUE; " ROUTE

46、 comeCloser.isActive TO comeCloserScript.enterProximitySensorIsActive ROUTE comeCloserScript.bindView2 TO view2.set_bind 啟動VRML瀏覽器進(jìn)入境界，面向球體一直走過去，當(dāng)你剛剛感到靠近球體時(shí)，會突然感到自己后退了一大步（或者說物體跳到前方更遠(yuǎn)的地方），這表明鄰近檢測器已經(jīng)檢測到你的靠近，它把這件事通知腳本節(jié)點(diǎn)，腳本節(jié)點(diǎn)把視點(diǎn)View2綁定成當(dāng)前視點(diǎn)，從而使你感到視點(diǎn)突然改變。再稍稍修改一下鄰近檢測器，把它的中心位置向右移了2米： DEF comeCloser Proximi

47、tySensor center 2 0 0 size 4 4 4 這樣你就可以從左邊（方塊那一邊）走進(jìn)球體（視點(diǎn)不跳），但不能從右邊（圓錐那一邊）走近它（視點(diǎn)跳轉(zhuǎn)）。 總之，ProximitySensor能夠檢測用戶是否進(jìn)入或離開檢測器指定的空間區(qū)域，典型用法是當(dāng)用戶走進(jìn)房間時(shí)開啟燈光，當(dāng)用戶離開時(shí)關(guān)閉燈光，從而建立功能豐富的“智能”空間。2.連續(xù)動畫我們已經(jīng)使用過接觸檢測器，當(dāng)我們把鼠標(biāo)指針放到方塊（這個幾何節(jié)點(diǎn)包含接觸檢測器）上面時(shí)，指針形狀發(fā)生變化，這意味著我們已經(jīng)進(jìn)入檢測區(qū)，如果按下鼠標(biāo)左鈕，則按照我們的定義，當(dāng)前視點(diǎn)會發(fā)生變化。 這一節(jié)仍然制作這樣一個對接觸有反應(yīng)的方塊，只是接觸后它會連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動，動畫行為可以用時(shí)間檢測器（TimeSensor）驅(qū)動，而不斷變化的旋轉(zhuǎn)值可用腳本節(jié)點(diǎn)或朝向插補(bǔ)器（orientationInterpolator）給出。接觸傳感器作為開始的基本代碼是： #VRML V2.0 utf8 DEF cube Transform rotation 1 1 1 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 0 0 geometry Box DEF TouchS TouchSensor