VRML在构建三维虚拟校园中的应用研究

本栏目责任编辑：王力计算机教学与教育信息化ＶＲＭＬ在构建三维虚拟校园中的应用研究

孙文霞，顾翔

（南通大学，江苏南通２２６０１９）

摘要：ＶＲＭＬ是可以用来创作桌面虚拟现实系统的建模语言。本文在介绍ＶＲＭＬ的基础上，以南通大学三维虚拟校园为例，讨论了虚拟场景的构建技术，介绍了一些常用的建模的方法：包括几何体建模、汉字显示、场景组合等等技术。使用ＶＲＭＬ实现的三维场景，临场感强，文件短小，易于在网络上传输。此技术有着较好的应用前景，必将对互联网络的发展产生新的推动。

关键词：虚拟现实；ＶＲＭＬ；虚拟校园

中图分类号：ＴＰ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）１０－２０１１５－０４

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆ３ＤＶｉｒｔｕａｌＣａｍｐｕｓＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇＵｓｉｎｇＶＲＭＬ

ＳＵＮＷｅｎ－ｘｉａ，ＧＵＸｉａｎｇ

（ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６０１９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＶＲＭＬｉｓａｋｉｎｄｏｆＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅｔｈａｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｄｅｓｋｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ．ＴｈｅｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓＶＲＭＬｂｒｉｅｆｌｙ，ａｎｄｔｈｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｓｓｏｍｅｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｇｅｏｍｅｔｒｙ，ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｏｆｓｃｅｎｅｓａｎｄｓｏｏｎ．Ａｌｌｔｈｏｓｅａｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｂｙａｎｅｘａｍｐｌｅ－ＮａｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ３Ｄｖｉｒｔｕａｌｃａｍｐｕｓ．Ｆｉｌｅｓｏｆ３ＤｓｃｅｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｂｙＶＲＭＬｉｓｓｏｓｈｏｒｔｔｈａｔｔｈｅｙａｒｅｆｉｔｆｏｒｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｏｎＩｎｔｅｒｎｅｔ．ＶＲＭＬｈａｓｓｔｒｏｎｇｖｉｔａｌｉｔｙａｎｄｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｎｅｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ；ＶＲＭＬ；ｖｉｒｔｕａｌｃａｍｐｕｓ

１引言

ＶＲＭＬ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅ），是一种用于描述交互式三维空间的虚拟现实建模语言。借助ＶＲＭＬ，可以建造虚拟的房间、建筑物、城市甚至星球等现实中的和想象中的事物；可以编写小程序来控制虚拟空间，赋予用户和虚拟空间进行交互的能力。

文件短小的特点使之能够很方便的ＶＲＭＬ制作的三维空间是以文本文件的形式保存的，由已安装过插件的浏览器来解释展示。

在网络上进行传输。它试图成为集成３Ｄ图形和多媒体的通用交换格式。这一语言为实现网上的虚拟现实系统提供了重要途径。

构建基于互联网络平台的三维虚拟校园就是ＶＲＭＬ的一个有效应用。

２ＶＲＭＬ概述

ＶＲＭＬ是解释展示的，浏览器就是其解释器。为了使ＩＥ浏览器能够支持ＶＲＭＬ，需要安装相应插件。一种比较流行的插件是Ｉｎｔｅｒｖｉｓｔａ公司的ＷｏｒｌｄＶｉｅｗ，另有一种是ＳＧＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＧｒａｐｈｉｃｓＩｎｃ）公司的ＣｏｓｍｏＰｌａｙｅｒ。

ＶＲＭＬ使用场景图数据结构来建立３Ｄ实境，这是以ＳＧＩ的ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ３Ｄ工具包为基础的一种数据格式，其基本单元被称为节点，场景图规定了节点之间的等级关系与嵌套关系。

ＶＲＭＬ总共定义有５４个节点，它大致可以分为如下几类：

造型节点：用于表示各种基本的几何体和用于任意几何体的线框图和面框图。

材质、纹理以及摄像机组、灯光组、视点、背景等。属性节点：用于定义相关对象的颜色、

组节点：用于将节点分组，把相关节点组合成为同一个对象。

感应节点：用于感知用户的输入或动作，以触发相应的动作。

其它节点：包括移动和旋转动作，脚本（Ｓｃｒｉｐｔ）节点、超链接节点等。

每个具体节点都包含有一个或多个域（Ｆｉｅｌｄ），ＶＲＭＬ对域名、域值类型以及缺省值都有规定。下面就是一个造型（Ｓｈａｐｅ）节点的结构。Ｓｈａｐｅ｛

ａｐｐｅａｒａｎｃｅＮＵＬＬ／／ｅｘｐｏｓｅｄＳＦＮｏｄｅ

ｇｅｏｍｅｔｒｙＮＵＬＬ／／ｅｘｐｏｓｅｄＳＦＮｏｄｅ

｝

这个节点包含２个域：ａｐｐｅａｒａｎｃｅ域用于指定节点的外观，ｇｅｏｍｅｔｒｙ域用于指定造型的３Ｄ构造或几何构造，缺省的ＮＵＬＬ值表示没有几何结构。

ＶＲＭＬ使用符合右手规则的三维坐标系统，原点在屏幕中心，它也是使用这一坐标系统的各种几何体的中心。所以，当根据构图要求，某个几何体的中心不在屏幕中心时，就需要移动坐标系统，即使用Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ节点，在该节点内定义的几何体都使用该节点中所定义的平移后的坐标系统。

最后，在场景图结构中经常需要使用Ｇｒｏｕｐ节点，即组节点。由于ＶＲＭＬ只提供最基本的几何体，因此，要表现一个三维对象或场景，设计者只能通过组合这些基本几何体来实现，Ｇｒｏｕｐ节点就为这种组合提供了支持。ＶＲＭＬ规定使用“来标记注释。＃”

收稿日期：２００８－０２－１０

基金项目：江苏省高校“青蓝工程”资助

作者简介：顾翔（１９７３－），男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事协议工程、形式化技术和虚拟现实技术的研究。１１５