利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建動畫素材開發(fā)環(huán)境的研究

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建動畫素材開發(fā)環(huán)境的研究

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建動畫素材開發(fā)環(huán)境的研究

摘要：多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當(dāng)今計算機發(fā)展的必然趨勢，如果將兩者結(jié)合起來應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域會是一種有益的嘗試。本文主要介紹了利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作一個動畫開發(fā)環(huán)境的思想和方法,目的是解決制作網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件時動畫開發(fā)依賴動畫工具比較復(fù)雜以及傳輸速度較慢的問題.這個開發(fā)環(huán)境適用于非計算機專業(yè)的教師使用。

關(guān)鍵字： 多媒體技術(shù) 虛擬現(xiàn)實（VRML） 動態(tài)鏈接庫 計算機輔助教育

Abstract This article introduces a writing tool that is a method of making the animate。It is very difficult to a teacher who does not understand more knowledge of computer.。This method is very simple to use。 For the more，it has two advantages。 One is that it applies the teaching software in the internet；the other is that it is faster than thaditional method.



0 引言

多媒體技術(shù)是當(dāng)今計算機發(fā)展的必然趨勢。它集計算機技術(shù)、音像技術(shù)和通訊技術(shù)為一體,具有良好的集成性。它使信息不僅作用于人的視覺,而且也作用于人的聽覺,從而擴大了人對信息的攝入量,使得人機關(guān)系更加親近。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（簡稱VRML）是一種具有真實感的高級人機界面，人們能夠通過多種感官渠道與它進(jìn)行實時交互。這種技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣泛的，在醫(yī)療、制造業(yè)、娛樂和教育等方面的應(yīng)用也具有很大潛力�？梢韵胂�，如果你能夠進(jìn)入到具有沉浸感的，并且有多種感官反饋的虛擬境界中學(xué)習(xí)知識，無疑將使你的學(xué)習(xí)更為有效。

那么如何來構(gòu)造這種虛擬現(xiàn)實的境界呢？VRML就是最佳的選擇。什么是VRML，VRML是Virtual Reality Modeling Language(虛擬現(xiàn)實造型語言)的縮寫。使用VRML，你能設(shè)計自己的三維虛擬空間、用你想象的任何東西來填充虛擬的世界。這些僅僅受限于你的想象力。VRML最讓人興奮的特點，是能夠使你創(chuàng)建動態(tài)的世界和感覺豐富的虛擬環(huán)境；動畫空間里的物體，使它們運動；在你的空間里播放聲音和影象；允許使用者和你的空間進(jìn)行交互；使用腳本來控制，改進(jìn)你的空間。

不僅如此，由于VRML文件僅僅是一些數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述交互式的3D世界，并且也不需要傳輸大量的圖像文件，接受端在獲得這些表達(dá)式之后，將自行進(jìn)行計算、加工、作色等處理，然后即顯示成3D圖像。因此，它在網(wǎng)上傳送的信息量將大為減少，這樣就解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的瓶頸問題。這樣就能夠使你在Internet上創(chuàng)建動態(tài)的世界和感覺豐富的虛擬環(huán)境。

綜上所述可以看到，如果能夠?qū)⑻摂M現(xiàn)實語言（即VRML模型）應(yīng)用于計算機輔助教學(xué)軟件的開發(fā)中將會是我們在教學(xué)方法上一次有益的嘗試，但是對非計算機人員來說學(xué)習(xí)該語言的學(xué)習(xí)是非常困難的，我們制作這個動畫開發(fā)環(huán)境就是想讓教學(xué)軟件的開發(fā)主體-----任課教師使用方便，只需填入?yún)��?shù)便可生成需要的動畫了。

1 問題的提出

1.1 面臨的四個問題

通過研究分析，發(fā)現(xiàn)擺在我們面前的問題主要有四個：

(1) 如果想使一個VRML模型適應(yīng)不同的用戶需求，該模型就必須是按用戶要求動態(tài)生成的。如根據(jù)用戶輸入的長、寬、高生成相應(yīng)的長方體模型。采用什么辦法？

(2) 在模型數(shù)量越來越多的情況下，必須具備一種管理模型的機制，能有效的組織和管理眾多的模型。是利用數(shù)據(jù)庫還是別的什么技術(shù)？

(3) 為了保持該系統(tǒng)的穩(wěn)定健康的發(fā)展，必須能及時給系統(tǒng)補充新的模型，并對以往開發(fā)的舊模型進(jìn)行及時更新。那么網(wǎng)絡(luò)是不是我們最好的答案？

(4) 對于按用戶要求動態(tài)生成的VRML模型，必須提供一種方法將其應(yīng)用于教學(xué)軟件開發(fā)環(huán)境中，如VB、Authorware等。這種方法是什么？

1.2 四個模塊的確立

基于上一小節(jié)的分析，我們將該開發(fā)環(huán)境的設(shè)計分解為四個模塊進(jìn)行處理：

※VML(VRML Models Library) 構(gòu)建機制的設(shè)計與實現(xiàn)

※VRML代碼引擎的設(shè)計與實現(xiàn)

※VML網(wǎng)站建設(shè)

※利用VB或Authorware開發(fā)基于VRML的課件

首先使用者利用VML將用戶提出的要求(VRML節(jié)點的參數(shù))傳給 VRML代碼引擎，由引擎生成相應(yīng)的VRML代碼，再通過VML將生成的代碼返回給使用者。然后使用者將得到的VRML代碼應(yīng)用于其教學(xué)軟件開發(fā)環(huán)境中。同時，使用者還可以不斷的通過VML網(wǎng)站對VRML引擎進(jìn)行豐富和更新。

2 VML構(gòu)建機制的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1根據(jù)用戶提出的要求動態(tài)生成VRML模型

對于這個問題，有三點是值得注意的：

(1) 用戶提出的要求應(yīng)該是合理的要求，或者說是符合客觀規(guī)律的要求

因為顯然如果用戶要求系統(tǒng)為他生成一個上底面半徑為3，下底面半徑為4，高為5的圓柱體，系統(tǒng)恐怕永遠(yuǎn)也辦不到。因為現(xiàn)實中，圓柱體上下底面半徑相同。這就要求我們必須為用戶提供一個預(yù)定義好的輸入界面。例如對于圓柱體，系統(tǒng)只提供底面半徑和高兩個輸入接口。

(2) 動態(tài)生成參數(shù)輸入接口

在研究VRML時，我們發(fā)現(xiàn)VRML本身只是一種描述三維虛擬空間的文件。而實際的三維模型的繪制工作由相應(yīng)的VRML瀏覽器完成。因而，我們考慮是否可以給出一個參數(shù)接口描述文件，由系統(tǒng)讀入、分析，然后動態(tài)生成參數(shù)輸入接口。通過對VRML的初步學(xué)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)一個VRML模型需要的參數(shù)大體分為三種：數(shù)字、文本、布爾值。針對這三種參數(shù)我們給出了如下的參數(shù)描述定義：

數(shù)字 ：N,Caption,MinValue,MaxValue,InitValue

文本 ：T,Caption,InitText

布爾值：B,Caption,TrueText,FalseText,InitValue

其中各定義的意義如下表：



有了參數(shù)描述文件，我們又編制了相應(yīng)的解釋描述文件并生成接口的程序。

(3) 對于生成的VRML模型，用戶是想將其獨立應(yīng)用，還是組合到其他模型中去。 對于這兩種使用方式，最終的VRML代碼是有一些區(qū)別的。因此，必須提供對于該問題的選項以保證生成的代碼具有針對性。在我們的系統(tǒng)中具體的實現(xiàn)方法是如果用戶想將生成的模型組合到其他模型中去，他只需要將生成的代碼拷貝到剪貼板，然后再復(fù)制到他所在的VRML編輯環(huán)境中去。如果他是用于另一種目的，則系統(tǒng)將生成的代碼自動進(jìn)行包裝并保存到用戶指定的 .wrl文件中去。

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