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

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建動(dòng)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(shí)技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，如果將兩者結(jié)合起來應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域會(huì)是一種有益的嘗試。本文主要介紹了利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作一個(gè)動(dòng)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(shí)動(dòng)畫開發(fā)依賴動(dòng)畫工具比較復(fù)雜以及傳輸速度較慢的問題.這個(gè)開發(fā)環(huán)境適用于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的教師使用。

關(guān)鍵字： 多媒體技術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí)（VRML） 動(dòng)態(tài)鏈接庫 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。它集計(jì)算機(jī)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(kuò)大了人對(duì)信息的攝入量,使得人機(jī)關(guān)系更加親近。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡稱VRML）是一種具有真實(shí)感的高級(jí)人機(jī)界面，人們能夠通過多種感官渠道與它進(jìn)行實(shí)時(shí)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。可以想象，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(shí)，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(shí)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(shí)造型語言)的縮寫。使用VRML，你能設(shè)計(jì)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(diǎn)，是能夠使你創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的世界和感覺豐富的虛擬環(huán)境；動(dòng)畫空間里的物體，使它們運(yùn)動(dòng)；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(jì)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(dòng)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(shí)語言（即VRML模型）應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的開發(fā)中將會(huì)是我們?cè)诮虒W(xué)方法上一次有益的嘗試，但是對(duì)非計(jì)算機(jī)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(gè)動(dòng)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(dòng)畫了。

1 問題的提出

1.1 面臨的四個(gè)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(gè)：

(1) 如果想使一個(gè)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(dòng)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(jī)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(shí)給系統(tǒng)補(bǔ)充新的模型，并對(duì)以往開發(fā)的舊模型進(jìn)行及時(shí)更新。那么網(wǎng)絡(luò)是不是我們最好的答案？

(4) 對(duì)于按用戶要求動(dòng)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(gè)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(jì)分解為四個(gè)模塊進(jìn)行處理：

※VML(VRML Models Library) 構(gòu)建機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

※VRML代碼引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)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(diǎn)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(shí)，使用者還可以不斷的通過VML網(wǎng)站對(duì)VRML引擎進(jìn)行豐富和更新。

2 VML構(gòu)建機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1根據(jù)用戶提出的要求動(dòng)態(tài)生成VRML模型

對(duì)于這個(gè)問題，有三點(diǎn)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?yàn)轱@然如果用戶要求系統(tǒng)為他生成一個(gè)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?yàn)楝F(xiàn)實(shí)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(gè)預(yù)定義好的輸入界面。例如對(duì)于圓柱體，系統(tǒng)只提供底面半徑和高兩個(gè)輸入接口。

(2) 動(dòng)態(tài)生成參數(shù)輸入接口

在研究VRML時(shí)，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(shí)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(gè)參數(shù)接口描述文件，由系統(tǒng)讀入、分析，然后動(dòng)態(tài)生成參數(shù)輸入接口。通過對(duì)VRML的初步學(xué)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(duì)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(duì)于生成的VRML模型，用戶是想將其獨(dú)立應(yīng)用，還是組合到其他模型中去。 對(duì)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(duì)于該問題的選項(xiàng)以保證生成的代碼具有針對(duì)性。在我們的系統(tǒng)中具體的實(shí)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(dòng)進(jìn)行包裝并保存到用戶指定的 .wrl文件中去。

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