虚拟现实毕业论文.doc

1、 虚拟现实在超市及餐厅中的控制学 校： 河北工业大学 系 部： 机械工程学院 专 业： 机械工程 年 级： 机研 136 学生姓名： 赵占勇 学 号： 20133120402 指导教师： 高春艳 目录目录 .I摘要 IV关键词 IVAbstract.VKey wordsV前言 VI第 1 章 虚拟现实技术 .11.1 虚拟现实技术简介 .11.1.1 虚拟现实技术的概念 11.1.2 虚拟现实技术的关键技术 11.2 VRML概述 21.2.1 VRML简介 .21.2.2 VRML应用和展望 .2第 2 章 其它技术支持 3ds max 与 JavaScript.42.1 3ds max概述

2、 .42.1.1 3ds max简介 42.1.2 3ds max的特点 42.1.3 3ds max的应用领域 52.2 JavaScript概述 52.2.1 JavaScript简介 .5第 3 章 使用 3ds max 技术构建模型 .73.1 3ds max构建模型的准则 .73.2 3ds max构建模型的基本方法 .73.2.1 基本体建模 73.2.2 二维线形建模 73.2.3 三维修改器建模 83.3 利用 3D制作动画 9第 4 章 使用 VRML 技术构建动画与交互功能 .104.1 使用 VRML构建动画与交互功能的基本语法 .104.1.1 使用 VRML构建动画的

3、基本插补器类型 104.1.2 使用 VRML构建交互功能的基本传感器类型 104.2 使用 VRML构建动画 .114.2.1 使用 VRML构建马桶盖的开启 114.2.2 使用 VRML构建压力锅的烟雾及开启 124.2.3 使用 VRML构建天空 134.3 使用 VRML构建交互功能 .144.3.1 使用 VRML构建冰柜门开启的交互功能 144.3.2 使用 VRML构建超市收银的交互功能 154.3.3 使用 VRML构建超市点击收获物品的交互功能 164.3.4 使用 VRML构建超市大门伸缩开启的交互功能 174.3.5 使用 VRML构建油烟机声音的交互功能 184.4

4、使用 VRML构建视点、灯光 .194.4.1 使用 VRML构建固定视点 194.4.2 使用 VRML构建跟随视点 20第 5 章 使用 JavaScript 构建动态场景的交互 .235.1 使用 JavaScript构建动态场景交互功能的实现 .235.1.1 利用 JavaScript 创建微波炉旋转加热动画 .245.1.2 利用 JavaScript构建洗手池水龙头的的交互功能 265.1.3 利用 JavaScript构建燃气灶开关和火焰大小的交互功能 275.1.4 利用 JavaScript实现购物车收获物品和收银之间切换的交互功能 30结论 32总结与体会 33谢辞 34

5、参考文献 35附录一 翻译原文 .36附录二 翻译译文 .42虚拟现实在超市及餐厅中的控制摘要虚拟现实（Virtual Reality，简称VR） ，是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸” 于等同真实环境的感受和体验。 VR带来了人机交互的新概念、新内容、新方式和新方法，使得人机交互的内容更加丰富、形象，方式更加自然、和谐。虚拟现实近几年发展迅速，应用领域广，发展潜力大，涉及计算机图形学、数字图像处理技术、多媒

6、体技术、网络技术、人工智能等等。它是利 用 计 算 机 和 虚 拟 现 实 硬 件 设 备 对 真 实 世 界 的 模 拟 ， 不 仅 能 使 人 们 在 游 览 虚 拟 环 境的 过 程 中 产 生 身 临 其 境 的 感 觉 ， 并 且 还 能 够 与 虚 拟 场 景 进 行 交 互 ， 具 备 交 互 性 、 沉浸 性 、 幻 想 性 和 多 感 知 性 等 特 征 。 本文主要探讨利用3ds max 、VRML与JavaScript编程技术构造虚拟现实场景实现虚拟技术在超市及餐厅中的应用控制，达到运用鼠标控制场景内的物品，向其发出指令使之发生相应的运动变化。例如：餐厅部分中微波了的加热

7、旋转、燃气灶的火焰燃烧、洗菜池的流水调控等等；超市部分中的点击收获物品、收银功能实现等。关键词：超市及餐厅控制，VRML，3ds max， JavaScriptVirtual Reality in supermarkets and restaurants in the controlAbstractVirtual Reality (Virtual Reality, referred to as VR), is based on quantifiable information, immersive interactive environments, specifically the use o

8、f computer technology as the core of the modern high-tech generating realistic vision, hearing, touch the specific integration range of virtual environment, users with the necessary equipment in a natural way with the virtual environment interaction object, interaction, resulting in “immersion“ in t

9、he same feel and experience the real environment. VR has brought a new concept of man-machine interaction, new content, new ways and new methods to make human-computer interaction is much more rich, vivid, more natural way, harmony. In recent years the rapid development of virtual reality, wide appl

10、ication areas, development potential, related to computer graphics, digital image processing technology, multimedia technology, network technology, artificial intelligence and so on. It is the use of computer hardware devices and virtual reality simulation of the real world, not only enables people

11、to visit the virtual environment, immersive feeling generated in the process, and also be able to interact with the virtual scene, with interactivity, immersion, Fantasy and more aware of other features. This paper discusses the use of 3ds max, VRML and JavaScript programming construct virtual techn

12、ology virtual reality scene in supermarkets and restaurants in the application control, use the mouse to control objects within the scene, to issue instructions and make a corresponding change in the movement. For example: The restaurant part of the rotation in the microwave the heating, gas stoves

13、flame burning, vegetables pool water regulation, etc.; supermarket section click on harvest article, cashier function realization.Key words: control of supermarkets and restaurants, VRML,3ds max, JavaScript- 第 VII 页-前言跨入 21世纪，人类已经迈入数字化时代，我国信息产业得到迅猛发展。特别是网络技术、多媒体技术、可视化技术及虚拟现实系统的不断更新和发展，使虚拟现实系统发展成为数字化

14、多维信息空间技术支撑平台，并成为构建数字虚拟环境的最重要的关键技术之一。虚拟现实语言作为计算机的核心技术已被广泛应用于社会生活的各个领域,例如产品设计与性能评价、教育与娱乐、高难度和危险环境下的训练、医学、房地产等诸多领域，但在模拟现实生活方面目前的成果还相对匮乏。本系统的主要研究目地在于利用虚拟现实技术模拟出人们在现实生活几乎每天都能接触到的一些事物场景，使人们可以在一个完全虚拟的世界中体会到现实当中的日常生活，感觉上人们在虚拟生活中多了一个“second life”。对今后虚拟现实技术在日常生活方面的应用起到引言预测的研究作用。虚 拟 场 景 是 计 算 机 通 过 数 字 通 讯 技 术

15、 勾 勒 出 的 数 字 化 场 景 。 虚 拟 日 常 生 活 场景 设 计 是 将 现 实 生 活 中 经 常 接 触 到 、 使 用 到 的 日 常 生 活 场 景 虚 拟 化 ， 使 人 们 可 以 在虚 拟 的 网 络 世 界 中 感 受 到 现 实 生 活 的 踪 影 。 实 现 现 实 生 活 中 的 超 市 和 餐 厅 的 基 本 陈设 、 工 作 流 程 等 ， 对 其 中 的 核 心 部 件 进 行 交 互 控 制 ， 是 用 户 可 以 轻 松 体 验 虚 拟 场 景带 来 的 真 实 生 活 。 其 中 交 互 主 要 包 括 ： 餐 厅 部 分 ： 冰 柜 门 开 启

16、 、 微 波 炉 加 热 旋 转 、洗 菜 池 流 水 调 控 、 抽 油 烟 机 音 效 、 燃 气 灶 火 焰 燃 烧 、 压 力 锅 加 热 雾 化 效 果 等 ； 超 市部 分 ： 伸 缩 门 开 启 、 点 击 收 获 物 品 、 收 银 结 账 等 等 功 能 。基于 VRML 虚拟技术的超市及餐厅虚拟场景设计的实现改变了传统的真实场景模式，场景内可以通过鼠标操作,方便而快速地让用户感受到虚拟场景中各种部件的交互使用，创造一个真实的室内场景空间，若再加入一些外部设备，可以使用户产生沉浸感，仿佛自己真的在操控各种物体一样。- 第 0 页-第 1 章 虚拟现实技术1.1 虚拟现实技术简

17、介1.1.1 虚拟现实技术的概念虚 拟 现 实 是 近 年 来 出 现 的 高 新 技 术 ， 也 称 人 工 环 境 。 虚 拟 现 实 是 利 用 电 脑 模拟 产 生 一 个 三 维 空 间 的 虚 拟 世 界 ， 提 供 使 用 者 关 于 视 觉 、 听 觉 、 触 觉 等 感 官 的 模 拟 ，让 使 用 者 如 同 身 历 其 境 一 般 ， 可 以 及 时 、 没 有 限 制 地 观 察 三 度 空 间 内 的 事 物 。VRML 是 一 项 综 合 集 成 技 术 1， 涉 及 计 算 机 图 形 学 、 人 机 交 互 技 术 、 传 感 技术 、 人 工 智 能 等 领

18、域 ， 它 用 计 算 机 生 成 逼 真 的 三 维 视 、 听 、 嗅 觉 等 感 觉 ， 使 人 作 为参 与 者 通 过 适 当 装 置 ， 自 然 地 对 虚 拟 世 界 进 行 体 验 和 交 互 作 用 。 该 技 术 集 成 了 计算 机 图 形 (CG)技 术 、 人 工 智 能 、 传 感 技 术 、 网 络 并 行 处 理 等 技 术 的 最 新 发 展 成 果 ，是 一 种 由 计 算 机 技 术 辅 助 生 成 的 高 技 术 模 拟 系 统 。概 括 地 说 ， 虚 拟 现 实 是 人 们 通 过 计 算 机 对 复 杂 数 据 进 行 可 视 化 操 作 与 交

19、互 的 一种 全 新 方 式 ， 与 传 统 的 人 机 界 面 以 及 流 行 的 视 窗 操 作 相 比 ， 虚 拟 现 实 在 技 术 思 想 上有 了 质 的 飞 跃 。虚 拟 现 实 中 的 “现 实 ”是 泛 指 在 物 理 意 义 上 或 功 能 意 义 上 存 在 于 世 界 上 的 任 何 事物 或 环 境 ， 它 可 以 是 实 际 上 可 实 现 的 ， 也 可 以 是 实 际 上 难 以 实 现 的 或 根 本 无 法 实 现的 。 而 “虚 拟 ”是 指 用 计 算 机 生 成 的 意 思 。 因 此 ， 虚 拟 现 实 是 指 用 计 算 机 生 成 的 一 种特

20、殊 环 境 ， 人 可 以 通 过 使 用 各 种 特 殊 装 置 将 自 己 “投 射 ”到 这 个 环 境 中 ， 并 操 作 、控 制 环 境 ， 实 现 特 殊 的 目 的 ， 即 人 是 这 种 环 境 的 主 宰 2。 1.1.2 虚拟现实技术的关键技术实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术是 VRML 技术的三个主要方面。实物虚化是将现实世界的多维信息映射到计算机的数字空间生成相应的虚拟世界，为高性能的计算处理提供必要的信息数据。虚物实化通过各种计算和仿真技术使计算机生成的虚拟世界中的事物所产生的各种刺激以尽可能自然的方式反馈给用户。- 第 1 页-1.2 VRML 概述1.2

21、.1 VRML 简介VRML是英文 Virtuual Reality Modeling Language 虚拟现实造型语言的缩写。其被广泛应用于 Internet上创建充满动感的三维虚拟空间。它是一个可参与、可进入、可交互的三维立体世界，给人们带来沉浸感、想象力以及动态交互感知的效果，从而产生置身于真实环境中的幻想感、身临其境的感受。虚拟现实建模语言 VRML涉及有关的基本概念和名词是编写 VRML的基础，基本术语包括各种节点、域值、事件、路由、原型、场景及脚本等 3。1.2.2 VRML 应用和展望 虚拟现实建模语言 VRML设计，源于虚拟现实技术，是 20世纪末发展起来的设计众多学科的高新

22、技术。它集计算机、仿真、微电子、传感与测量技术于一体的高新技术的融合。而虚拟现实建模语言 VRML，正式利用虚拟现实技术，在计算机中创建一种虚拟环境，通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉以及生理反应等感知器，使用户产生一种与现实生活相同的感受，有身临其境的感觉甚至生理感觉。可实现用户与虚拟现实环境直接惊醒交互。虚拟现实建模语言（VRML）涉及计算机网络、多媒体及人工智能三大领域，以及自然科学、社会科学和哲学等学科领域。具体来讲，虚拟现实环境一般涉及计算机图形学、图像处理、模式识别、传感器、语音处理、网络技术、并行处理、人工智能等高新技术，还涉及天文、地理、数学、物理、化学、美学、医学、军事、生理和

23、心理等领域 4。计算机硬件技术、网络技术及多媒体技术的融合与高速发展使得虚拟显示技术获得长足的发展，是虚拟现实技术能在 Internet上得以实现和发展。目前网站使用的均为二维图像与动画网页，而在网站上采用虚拟现实建模语言（VRML） ，则可以设计出虚拟现实三维立体网页场景和立体景物。利用虚拟显示技术可以制造一个逼真的“虚拟人” ，为医学实习、治疗、手术及科研做出贡献，也可应用于军事领域而设计一个“模拟战场”来进行大规模的高科技军事演习，既可以节省大量费用，又使部队得到了锻炼。- 第 2 页-在航空航天发射中，也可以制造一个“模拟航天器” ，模拟整个航天器生产、发射、运行和回收的全过程。此外，

24、还可以应用于工业、农业、商业、数学、娱乐和科研等方面，其应用前景非常广阔。总之，VRML 是 21世纪融计算机网络、多媒体及人工智能为一体的最为优秀的开发工具和手段。第 3 页第 2 章 其它技术支持3ds max 与 JavaScript2.1 3ds max 概述2.1.1 3ds max 简介3D Studio Max， 常 简 称 为 3ds Max 或 MAX， 是 Autodesk 公 司 开 发 的 基 于PC 系 统 的 三 维 动 画 渲 染 和 制 作 软 件 。 其 前 身 是 基 于 DOS 操 作 系 统 的 3D Studio系 列 软 件 ， 最 新 版 本 是

25、2010。 在 Windows NT 出 现 以 前 ， 工 业 级 的 CG 制 作 被SGI 图 形 工 作 站 所 垄 断 。 3D Studio Max + Windows NT 组 合 的 出 现 一 下 子 降 低了 CG 制 作 的 门 槛 ， 首 选 开 始 运 用 在 电 脑 游 戏 中 的 动 画 制 作 ， 后 更 进 一 步 开 始 参与 影 视 片 的 特 效 制 作 ， 例 如 X 战 警 II， 最 后 的 武 士 等 。在 应 用 范 围 方 面 ， 广 泛 应 用 于 广 告 、 影 视 、 工 业 设 计 、 建 筑 设 计 、 多 媒 体 制 作 、游 戏

26、 、 辅 助 教 学 以 及 工 程 可 视 化 等 领 域 。 拥 有 强 大 功 能 的 3DS MAX 被 广 泛 地 应用 于 电 视 及 娱 乐 业 中 ， 比 如 片 头 动 画 和 视 频 游 戏 的 制 作 ， 深 深 扎 根 于 玩 家 心 中 的 劳拉 角 色 形 象 就 是 3DS MAX 的 杰 作 。 在 影 视 特 效 方 面 也 有 一 定 的 应 用 。 而 在 国 内 发展 的 相 对 比 较 成 熟 的 建 筑 效 果 图 和 建 筑 动 画 制 作 中 ， 3DS MAX 的 使 用 率 更 是 占据 了 绝 对 的 优 势 。 根 据 不 同 行 业 的

27、 应 用 特 点 对 3DS MAX 的 掌 握 程 度 也 有 不 同 的要 求 ， 建 筑 方 面 的 应 用 相 对 来 说 要 局 限 性 大 一 些 ， 它 只 要 求 单 帧 的 渲 染 效 果 和 环 境效 果 ， 只 涉 及 到 比 较 简 单 的 动 画 ； 片 头 动 画 和 视 频 游 戏 应 用 中 动 画 占 的 比 例 很 大 ，特 别 是 视 频 游 戏 对 角 色 动 画 的 要 求 要 高 一 些 ； 影 视 特 效 方 面 的 应 用 则 把 3DS MAX 的 功 能 发 挥 到 了 极 至 。2.1.2 3ds max 的特点1、 功 能 强 大 ， 扩

28、 展 性 好 。建 模 功 能 强 大 ， 在 角 色 动 画 方 面 具 备 很 强 的 优 势 ， 另 外 丰 富 的 插 件 也 是 其 一 大亮 点 。2、 操 作 简 单 ， 容 易 上 手 。与 强 大 的 功 能 相 比 ， 3ds max 可 以 说 是 最 容 易 上 手 的 3D 软 件 。3、 和 其 它 相 关 软 件 配 合 流 畅 。4、 做 出 来 的 效 果 非 常 的 逼 真 。- 第 4 页-2.1.3 3ds max 的应用领域1、 游 戏 动 画主 要 客 户 有 EA、 Epic、 SEGA 等 ， 大 量 应 用 于 游 戏 的 场 景 、 角 色

29、建 模 和 游 戏动 画 制 作 。2、 建 筑 动 画北 京 申 奥 宣 传 片 等 。3、 室 内 设 计在 3ds max 等 软 件 中 ， 可 以 制 作 出 3D 模 型 ， 可 用 于 室 内 设 计 、 例 如 沙 发 模型 、 客 厅 模 型 、 餐 厅 模 型 、 卧 室 模 型 等 等 。4、 影 视 动 画 阿 凡 达 诸 神 之 战 等 好 莱 坞 电 影 都 引 进 了 先 进 的 3D 技 术 。2.2 JavaScript 概述2.2.1 JavaScript 简介JavaScript是 NetScape公司为 Navigator浏览器开发的，是写在 HTML文

30、件中的一种脚本语言，能实现网页内容的交互显示 5。当用户在客户端显示该网页时，浏览器就会执行 JavaScript程序，用户通过交互式的操作来变换网页的内容，以实现HTML语言所不能实现的效果。JavaScript是一种描述性的脚本语言，将 JavaScript写入到 Web页面当中，能让 你 的 网 页 更 加 生 动 活 泼 ， 也 是 目 前 网 页 中 设 计 中 最 容 易 学 又 最 方 便 的 语 言 。 你 可以 利 用 JavaScript 轻 易 的 做 出 亲 切 的 欢 迎 讯 息 、 漂 亮 的 数 字 钟 、 有 广 告 效 果 的 跑马 灯 及 简 易 的 选 举

31、 ， 还 可 以 显 示 浏 览 器 停 留 的 时 间 。 让 这 些 特 殊 效 果 提 高 网 页 的 可观 性 6。在 VRML 中 ， Script 节 点 包 含 一 个 脚 本 程 序 。 这 个 程 序 是 用 JavaScript或Java写的，S cript 节 点 脚 本 可 以 接 收 事 件 ， 处 理 事 件 中 的 信 息 ， 还 可 以 产 生 基 于处 理 结 果 的 输 出 事 件 。 Script 节 点 不 创 建 任 何 造 型 ， 所 以 它 在 虚 拟 世 界 中 也 是 看不 到 的 。 Script 节 点 可 以 作 为 子 节 点 包 含

32、在 任 何 组 节 点 中 ， 但 它 不 依 靠 于 所 使 用的 系 统 ， 而 且 与 子 节 点 所 作 的 选 择 无 关 。 Script 节 点 一 般 放 在 VRML 文 件 的 最 外- 第 5 页-层 组 。利 用 程 序 脚 本 和 Script 节 点 ， 可 以 差 生 复 杂 动 作 。 通 常 程 序 脚 本 动 作 包 括 已计 算 好 的 动 画 运 动 路 径 的 输 出 。 Script 节 点 可 以 看 作 是 一 个 节 点 的 外 壳 ： 它 拥 有field 域 、 eventIn 事 件 、 eventOut 事 件 ， 然 而 可 以 通

33、过 程 序 脚 本 来 赋 予 脚 本 节 点的 动 作 。 可 以 这 样 理 解 Script 节 点 ： 通 过 接 受 eventIn 事 件 调 用 了 相 应 的 处 理 过程 函 数 ， 经 过 程 函 数 处 理 后 得 出 的 数 据 作 为 eventOut 出 事 件 发 送 出 去 ， 其 中eventIn 事 件 的 值 可 以 作 为 过 程 函 数 的 因 变 量 的 值 ， 如 果 需 要 则 用 field 域 定 义某 个 中 间 变 量 。无 论 Script 节 点 是 直 接 包 含 程 序 脚 本 ， 还 是 将 其 放 在 分 立 的 文 件 中

34、，Script 节 点 的 程 序 脚 本 定 义 了 此 节 点 的 动 作 。 这 些 动 作 可 以 包 含 由 接 口 eventIn接 收 的 输 入 的 响 应 ， 计 算 新 的 结 果 ， 将 这 些 结 果 存 入 节 点 的 接 口 域 ， 通 过 节 点 的 接口 eventOut 发 出 新 值 。JavaScript继承了 Java语言的面向对象、跨平台等多想特点，有人认为它是为了快速、简单地编程而出现的微型 Java语言。鉴于 JavaScript在网页设计中成功应用并成为主导编程语言，VRML 也将 JavaScript作为内嵌编程语言的候选者之一，大部分 VRM

35、L浏览器都支持 JavaScript编写的脚本程序。虽然 JavaScript对于大多数应用来说已经足够，但 VRML的倡导者之一 SGI公司还是基于语言开发了专门针对 VRML设计的 Vrmlscript语言。Vrmlscript 可以说是 JavaScript的一个子集，它使用了JavaScript的基本语法，增加了一些适用于 VRML的 JavaScript对象。如果 Script节点内直接包含使用这两种语言之一编写的程序脚本，为了使浏览器能够区分开，必须在 url域的字符串开头注明“VrmlScript：”还是“JavaScript：” 。JavaScript对 VRML场景的访问并不

36、是一定要通过 Script节点，如果 VRML场景与 HTML页面的其它对象相结合，比如使用了 JavaScript对象，就可以使用直接访问的方式 7。第 6 页第 3 章 使用 3ds max 技术构建模型3.1 3ds max 构建模型的准则一个虚拟现实场景在计算机上演示流畅与否，与场景中的模型个数、模型面数、模型贴图这三个方面的数据量息息相关，只有在前期建模时处理好这三个方面的数据量，才不会导致后期演示时出现卡、顿等现象。3.2 3ds max 构建模型的基本方法3.2.1 基本体建模3ds max中提供了非常容易使用的【标准基本体】及【标准几何体】建模工具，只需拖动鼠标，即可创建一个几

37、何体。这些基本体靠参数来改变形态的，用这些基本体可以制作一些简单的造型。沙发建模、房屋建模图 3-1 沙发的效果图 图 3-2 房屋的效果图3.2.2 二维线形建模二维线形在建模中起着非常重要的作用，通常我们建立的三维模型大都是先创建二维线形，然后添加相应的修改命令来完成的。二维线形也可以直接在建模中使用，它提供了【顶点】 、 【线段】 、 【样条线】等修改级别，用二维线形绘制复杂的造型，必须给它添加适当的编辑修改命令，通过这些命令使二维线形生成三维物体，一步步绘制出复杂的结构造型。常见的修改命令如【挤出】 、 【车削】 、 【倒角】 、 【倒角剖面】 、【放样】等。洗手池建模、油烟机建模 -

38、 第 7 页-图 3-3 洗菜池的效果图 图 3-4油烟机的效果图3.2.3 三维修改器建模在 3ds max的修改工具中有大量的三维修改命令，通过使用这些三维修改命令可以对三维对象进行一些复杂的变形和编辑，可以快捷地创建一些精度要求很高的复杂三维造型。常见的修改命令如【FFD】等。购物车建模、压力锅建模图 3-7 购物车的效果图 图 3-8 压力锅的效果图收款机建模图 3-9 收款机的效果图- 第 8 页-3.3 利用 3D 制作动画在 3ds max中可以制作场景动画，导入进 VRML里做必要的处理可以形成物体交互的动画，方便快捷的模拟出现实生活的场景。创建动画的方法：（1）单击“自动创建

39、关键点”按钮，开启动画功能。（2）激活所需视图上需要变化的物体，改变其相对位置，确定好方位后点击打点按钮，定下关键帧。依此类推。（3）激活透视图，观察最终动画并加以修改。（4）如图 3-10、3-11、3-12 所示收银场景应用动画的最终效果。图 3-10收银场景动画应用的原始图 图 3-11收银场景动画应用的过程图图 3-12收银场景动画应用的最终效果图第 9 页第 4 章 使用 VRML 技术构建动画与交互功能4.1 使用 VRML 构建动画与交互功能的基本语法4.1.1 使用 VRML 构建动画的基本插补器类型Timesensor节点的作用像一个时钟，它可以被用来执行开始、停止或者其他控

40、制动画的动作。随着时间的流逝，这个传感器就会产生事件来表示时间的变化。通过将这些事件从 Timesensor节点的 eventOut路由到其他节点，当 Timesensor节点的时钟计时时，可以使这些节点发生相应的变化 8。若要使一个坐标系平移、旋转和按比例缩放的话，可以将 Timesensor节点时间路由至 PositionInterpolator 和OrientationInerpolator 节 点 。 这 些 节 点 中 每 一 个 产 生 新 的 位 置 和 旋 转 值 ， 并 通过 他 们 的 eventOut 事 件 传 送 这 些 值 。 按 顺 序 将 这 些 值 路 由 到

41、 Transform 节 点 ，就 可 以 使 节 点 的 坐 标 系 随 动 画 过 程 的 发 展 而 发 生 平 移 、 旋 转 和 按 比 例 缩 放 。根据其所插值的类型而将插补器节点分为几种 9：P ositionInterpolator 位置插补器（用于造型位置的变化，和时间传感器结合一起可以随时间改变对象的位置，从而创建对象移动的效果。同时，这个节点还可以用来控制对象的缩放，实现对象大小和形状的变化） 。O rientationInterpolator 方向插补器（用于对象的朝向变化，也就是随着时间的变化，对象绕某个轴，逐渐旋转不同的角度，体现出对象的方位的动态变化。 ） Co

42、lorInterpolator 颜色插补器（描述颜色随时间的变化，从而使得造型的颜色呈现一种灵活、生动的变化效果） 。S calarInterpolator 标量插补器（对某些标量数值的域进行插补的，一般用于只有单一的数值表示的域，比如改变强度，可以调节光照，雾的浓度。材质的透明度等等） 。N ormalInterpolator 法向插补器（能够随时间改变 vector的三维向量域值） 。C oordinateInterpolator 坐标插补器（对空间坐标的数值进行插补，但是同位置插补器的情况不同，坐标插补器往往不是用在对造型对象的位置坐标上，而是用在构成某类对象的空间坐标上。 ）4.1.2

43、 使用 VRML 构建交互功能的基本传感器类型在虚拟场景中设置了一些具有检测、感知作用的节点，借助这些节点的使用，浏览者和虚拟对象能够实现更进一步的交互 10。Touchsensor是一种用来检测观察者的接触和将事件输出的传感器。这些输出描- 第 10 页-述了在何时、何地观察者接触到了可感知的造型。CylinderSensor，PlaneSensor 和SphereSensor节点也可用来检测何时观察者接触到一个可感知的造型 11，并且提供了用来改变造型位置和方向的输出。检测器可以分为两大类，一类是接触型的传感器，另一类是感知性的检测器。检测动作的检测器是接触型检测器 12，节点有：Touc

44、hSensor 接触传感器(用 于感 知 用 户 鼠 标 触 发 的 动 作 )、PlaneSensor 平面传感器(感 知 用 户 在 XOY 平 面 上 鼠 标拖 拽 动 作 )、 SphereSensor球面传感器(用 于 感 知 用 户 绕 中 心 点 拖 拽 旋 转 的 动 作 )及CylinderSensor圆柱传感器(用 于 感 知 用 户 绕 中 心 轴 拖 拽 旋 转 的 动 作 )。检测用户和对象接近程度的检测器是感知检测器，节点有： VisibilitySensor可见性传感器(从 浏 览 者 所 在 的 方 位 ， 感 知 一 个 空 间 长 方 体 区 域 ， 在 当

45、 前 场 景 中 是 否可 以 被 看 见 ， 据 此 输 出 事 件 触 发 动 画 效 果 )，ProximitySensor 邻近传感器 (用 于从 浏 览 者 视 点 所 在 的 方 位 ， 感 知 用 户 进 入 、 退 出 设 定 的 空 间 长 方 体 区 域 的 动 作 )，Collision碰撞感知节点(用 于 从 浏 览 者 所 在 的 方 位 ， 感 知 用 户 与 该 组 中 任 何 子 节点 造 型 发 生 碰 撞 动 作 )。4.2 使用 VRML 构建动画4.2.1 使用 VRML 构建马桶盖的开启在现实生活中，人们可以通过点击按钮来冲洗马桶，为此，在本次设计中通

46、过使用 OrientationInterpolator 来实现这一功能，并配有冲洗马桶的声音。如图 4-1、4-2 所示功能实现。以下所示为实现马桶盖关闭的代码：DEF gaizi Transform DEF clock1 TimeSensor cycleInterval 1loop FALSE DEF a1 OrientationInterpolator key 0.0 0.1 0.9 1 keyValue 0 1 1 3.140 -1 0 3.14DEF s TouchSensor - 第 11 页-Sound source DEF zb AudioClip url “matong.mp3

47、“ROUTE s.touchTime TO zb.startTimeROUTE clock1.fraction_changed TO a1.set_fractionROUTE a1.value_changed TO gaizi.set_rotation图 4-1马桶盖关闭动画的原始图 图 4-2马桶盖关闭动画的最终效果图在这个程序中，第一条路由的作用是把接触传感器 s的 touchTime事件域传递域值给声音 AudioClip zb的 startTime域，开启声音；第二条路由的作用是时间传感器 clock1的 fraction_changed事件域传递域值给方位插补器 Orientatio

48、nInterpolator a1的 set_fraction域；最后一条路由是方位插补器 OrientationInterpolator a1的value_changed事件域传递域值给 Transform节点 gaizi的 set_rotation域，完成动马桶盖关闭动画的全过程。4.2.2 使用 VRML 构建压力锅的烟雾及开启在显示生活中压力锅工作中会有烟雾产生，通过 VRML和 cosmo worlds创建烟雾动画和锅的开启，还原真实场景。如图 4-3、4-4 所示功能实现。 以下所示为实现烟雾动画代码：DEF _12 TimeSensor DEF steam-AniTrigger_1

49、3 Script eventIn SFTime triggerIneventOut SFTime startTimeeventOut SFBool firstTimeurl “javascript:function triggerIn(value, time) - 第 12 页- startTime = value; firstTime = FALSE; ROUTE steam-AniTrigger_13.firstTime TO _12.set_enabledROUTE _12.time TO steam-AniTrigger_13.triggerIn图 4-3压力锅烟雾动画的原始图 图 4-4压力锅烟雾动画的最终效果图程序中第一条路由的作用是脚本 steam-AniTrigger_13的 firstTime事件域传递域值给时间传感器_12 的 set_enable