虚拟现实在远程教学中的应用

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1、虚拟现实在远程教学中的应用 ! 摘要 张铮 冯刚 梁 妙园 谢 鹤宜 沈显君 华中 师范 大 学多 媒体 技术 研究 所 武 汉 4 3 0 0 7 9 本文首先介绍了当前V R M L 和远程教学的概况，然后以开发 “ 塞于W e b 的立体几何课租多谋体C A I 系统“为例，论述了 建拟现实技术应用于远租教学的意义 关键字:V R M L i 2 . 发送事件输入; 3 . 读取事件输出. 3 . 1 . 3 J a v a S c r i p t的应用 J a v a S c r i p t 是 一种 基于 对象的 脚 本语 言，是 通过 嵌入 或集 成A 标 准H T M L 语言

2、中而 实 现的 。 J a v a S c r i p t 不 受任何 特殊 硬件 平台 或操作 系统的 影响 ， 只与 解释 它的浏 览器 有关， 而 且能出 色 地控 制环 境中 的动 态事 件。 以下 通过 一段 有代 表性的 代 码， 加以 说明 如 何在H T M L 文 件中 的J a v a S c r i p t 程 序中， 应用W o r l d V i e w 的A P I 来实 现N a v i g a t o r 对V R M L 场 景的 控制。 例: 动态节点的生成。 T e s t . w r l的文档中有如下一句代码: “ D E F O b j e c t G

3、 r o u , ! ; 9 待插入的动态节点 W o r l d .h t m l 的文档中有如下一段代码: f u n c t i o n C r e a t e ( ) n e w n o d e 二 T r a n s f o r m S h a p e g e o m e t r y B o x f s i z e . 5 . 5. S i r n “ ; t h e B r o w s e r = d o c u m e n t . m y v r m l ;/h 面 利用W O R L D V I E W 的A P I 控制 三维 场 景 m y O b j e c t = t

4、h e B r o w s e r . g e t N o d e ( “ O b j e c t “ ) ; / / 使用G E T N O D E 方法获取节点O B J E C T 6 0 8 m y E v e n t = m y O b j e c t . g e t L v e g t i n ( “ s e t _ c h i l d r e n “ ) : / / 获 取事 件输 入 n o d 。 二t h e B r o w s e r . c r e a t e V r r ! F : o m S t r i n g ( n e w n o d e ) ; /利用 B R

5、 O W S E R接口生成新 节点 m y E v e n t . s e t V a l u e ( n o d e ) : ) / / 发 送 事件 还有， 语 句实现; b在H T M L 文 件的J a v a S c r i p t 程 序中 取出 该V R M L 页 面的实 例: c . 根据所用浏览器提供的A P I 函数，获取V R M L 页面中被控节点: d . 根据被控节点的事件类型采用相应的A P I 函数，获取与被控节点紧密联系的事件: e . 用不同 的自 定 义函 数获 取重设 该 事件 所需的 参 数， 这是实 现具体 控 制的地 方: f . 最后， 在H

6、 T M L 页 面的 控 件接C 7 处 ( 如: o n C l i c k ) . 连 接上 述J a v a S c r i p t 程序。 3 . 2 H T M L 文 件与V R M L 文件 的 锚链 实现 H T M L 文 件格 式的 标准中 ，并 不支 持 对V R M L 文档 的嵌 入，但 非标 准H T M L 提供 标记，实 现了V R M L的 嵌入。如: E M B E D N A M E = m y v r m l S R C = w o r l d . w r l “ H S P A C E = 1 0 II E I G H T = 4 0 0 W I D

7、 T H = 5 6 0 A L I G N = L E F T :， 实现了w o r l d . w r l文件在H T M L 文件中的嵌入。 在V R M L 文件中实现对H T M L 文件的 超链接， 是应用了 组节点A n c h o r ， 只要用户在A n c h o r 的几何子节点上点击，即触发这一链接。如 A n c h o r d e s c r i p t i o n “ L i n k T o W o r l d . h t m l “ u r l “ W o r l d . h t m l “ c h i l d r e n S h a p e g e o m

8、e t r y B o x 1 V R M L 文件之间的 跳转也可以由A n c h o r实现另外，I n l i n 。节点也可以实现 V R M L文 件之间的连接，但它并不触发超链接， 而是用网络上某个 V R M L 程序作为它的子节点. 33 系统交互 实 现交 互性 操作的 具 体位 置有 两 处: H T M L 页 面的 控件以 及V R M L 页面 的 节点， 后者是 单 纯 地 在 V 页 面 上 实 现 的 用 V R M L 节 点 控 制 其 他 V R M L 节 点 娜动 : ._ 一 _ ._ 、 二 _ . 实现交互的相关节点主要有两个:( 1 )感应器

9、 i Y 点。传感a的选排必AT mil t 3 3 c “M 作类型。如果要获取观察者的位置和可见度的信息， 可以使用 P r o x i m i t 邓e n s o r和 V i s i b i l i t y S e n s o r ; 要滚动、 转动、 拖动儿何体， 可以使用 S p h e r e S e n s o r , C y l i n d e r S e n s o r P l a n e S e n s o r ;另外， T o u c h S e n s o r 可获得非常丰富的关于鼠标的信息。( 2 ) S c r i p t 。其主要作用是提供灵活的编程嵌入接口。

10、其中u r l 也可以将程序部分分离出来，单独存放在一个文件中， 域可以 直接编写描述性质的程序， 然后在 u r l域指定它的资源地址。 和点 在 V R M L 2 . 0标准中也没有具体规定编程语言，用户可以根据情况，选择 V r m l S c r i p t , 6 0 9 J a v a S c r i p t 以及J a v a . 3 . 4系 统导 航 与建 模 为了防止在复杂的V R M L 场景中迷失航向，应设置作用明显突出的导肮控件或者节点; 为了可以细致地观察某些现象，应适当地设置观察位置和观察方向 即视点) 。如:在立 体几何的课件设计中，应设置正视图、侧视图、俯视

11、图以 及全局图的视点，以方便用户随 时切换观察方式。必要的话， 可以提供自动游览的功能。 用非专业 V R M L创作工具制作的三维模型不要采用 V R M L 2 . 0不支持的功能，如:凹凸 贴图等;作为教学模型，笔者认为有许多细节需要精确定义，如几何体分解与合成中的几 何节点，这就要求编程者对坐标系及其变换熟练掌握。通常，需要将由其他工具转换而来 的V R M L 页 面进行 适 当的 修改 。 35系 统优化 教 材的安 排 应注意 轻重 缓急， 空 间感 强的 示例 用 V R M L页 面解 说， 普通 示例 用二 维表 示即可:使用 I N L I N E语句，它可分割较为复杂的

12、场景，实现分阶段的下载和装入:设计 V R M L 场景时，应减少不必要的灯光。 4 . 结束与展望 本文着重分析了基于W e b 的课件与虚拟现实技术相结合的设计与实现。在该领域的应 用研 究 还有待 进 一步 加强， 对 本系 统的 部分 功能 将 会进一 步 完善 。 当 前， V R M L 技术的应用环境还不够理想。 完全支持V R M L 2 . 0 的浏览器不多; 浏览器A P I 的不统一使得开发的 代码可移植性不强:V R M L 2 . 0的调试器缺乏，这都给 V R M L的编程带 来一定的困 难。目 前我国网络条件还有待进一步改善，只有迅速加强基础设施的建设，才 能使虚

13、拟现实技术在网络上真正普及应用起来。 参考文献 1 V R M L 9 7 S p e c i f i c a t i o n . I S O / I E C 1 4 7 7 2 - 1 : 1 9 9 7 . h t t p : / / w , v r m i . o r g / V R M L 9 7 / 印 张旖等 ， ， ，上的虚拟现实技术- V R M L 语言.北京. 电子工业出版社，1 9 9 8 口 李健等. 墓于网络的虚拟现实技术. 计算机工程ig 应用. 1 9 9 9 年3 期 t 4 1 f r 7 ; M f -. V R M. f k f l.4 术. 计茸机 应用

14、 研究 . 1 9 9 9 年 4 期 A p p li c a t i o n o f V i r t u a l R e a l i t y i n D i s t a n c e T e a c h i n g Z h a n g z h e n g L i a n g Mia o y u an F e n g g a n g X ie H e y i S h e n X ia n j u n M u lt i m e d i a I n s t i tu te o f C e n t re C h i n a N o r m a l U n iv e r s i t y Wu h a

15、n 4 3 0 0 7 9 E es m a i l : E n z h a n g h o t cn a i l . c o m Ab s t r a c t : At f i r s t , a u t h o r B a s e d o n t h e d e v e l o p me n t i n t r o d u c e s t h e g e n e r a l s i t u a t io n o f V R ML a n dDi s t a n c e - t e a c h in g o f a mu lt i me d i a e d u c a t io n s o ft wa r e a b o u t s o l i d g e o me t ry o n I n t e rn e t , t h e a u t h o r d i s c u s s e s t h e d e v e l o p in g s t e p s a n d r e l a t i v e te c h n o lo g y o f t h e s y s te m K e y w o r d s : V R ML D is ta n c e - t e a c h i n g V R ML B ro w s e r 6 1 0