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1、三维图形交互式远程教学系统的设计与实现 摘三维图形交互式远程教学系统的设计与实现要：针对网络远程教育中Web课件缺乏交互性和真实感的情况，本三维图形交互式远程教学系统的设计与实现文论述用VRML了基于网络的具有交互性的三维图形教学系统为同类课三维图形交互式远程教学系统的设计与实现程网络远程教育提供了一种解决方法，其中包括用AutoCAD和3ds三维图形交互式远程教学系统的设计与实现 Max建模，利用VRML添加运动，用ASP和Access数据库三维图形交互式远程教学系统的设计与实现实现了三维图形远程教学系统。关键词：远程教育；三维图形；三维图形交互式远程教学系统的设计与实现交互式；虚拟现实建模
2、语言 随着三维图形交互式远程教学系统的设计与实现网络技术的发展，利用网络进行课程教学己成为教学改革追逐的新热三维图形交互式远程教学系统的设计与实现点。但是，网上教学在现阶段还存在着很多不足。Web课件的制作多局限于三维图形交互式远程教学系统的设计与实现基于超链接的文本结构，更是难以见到具有真实感的三维立体图形，网三维图形交互式远程教学系统的设计与实现络远程教学的优势未能得到充分发挥。高等学校工科类课程，三维立体结构三维图形交互式远程教学系统的设计与实现较多，有些课件用了动画来表达三维模型的运动，受网速限制，动画不三维图形交互式远程教学系统的设计与实现能太长、太多，学生只能被动的接受，不能主动参
3、与。为解决这些问题，本文三维图形交互式远程教学系统的设计与实现借助VRML(Virtual Reality Modelin三维图形交互式远程教学系统的设计与实现g Language)实现了三维图形交互式远程教学系统，将虚拟现实三维图形交互式远程教学系统的设计与实现技术引入网络课件制作，使学生在网上观察到真正的三维动态模拟，并三维图形交互式远程教学系统的设计与实现可进行实时交互操作，提高了学生的参与性和主动性，收到了好的教学效三维图形交互式远程教学系统的设计与实现果。1虚拟现实技术虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，就是利三维图形交互式远程教学系统的设计与实现用计算机技术，来模
4、仿已存在或不存在的世界，通过特殊的输入、输出装置，三维图形交互式远程教学系统的设计与实现使用户产生身历其境的感觉。作为一门新兴学科，在许多方面都显示出了三维图形交互式远程教学系统的设计与实现诱人的应用前景。在航天与军事、产品设计、城市建筑、环境规划、三维图形交互式远程教学系统的设计与实现虚拟样机、虚拟制造、医学、娱乐等领域已取得了一定应用成果。VRML是虚拟现实建模语言，可以在网络上创建逼真的三三维图形交互式远程教学系统的设计与实现维场景。VRML用节点(node)来描述虚拟场景中的各个要素。每三维图形交互式远程教学系统的设计与实现个节点有其相应的功能，由节点的域和值来保存该功能所需的参数和数
5、值。三维图形交互式远程教学系统的设计与实现VRML还支持纹理映射、背景、视频、音频、对象运动和碰撞检测等功三维图形交互式远程教学系统的设计与实现能1。现在很多三维软件都支持以VRML 格式输出特定场景。2系统的设计与实现三维图形交互式远程教学系统的设计与实现2.1系统的功能特点(1) 真实感该系统展示三维图形交互式远程教学系统的设计与实现的是三维模型，比起网络课件常用的图片或文字，更具有真实感。系统三维图形交互式远程教学系统的设计与实现展示的是运动模型，一些在课堂上难以讲解清楚的模型，都真实的表现出三维图形交互式远程教学系统的设计与实现来。(2) 交互性交互性是虚拟现实技术三维图形交互式远程教
6、学系统的设计与实现的三个基本特征之一，也是本系统的最大特点。学生可以主动参与，操作控制三维图形交互式远程教学系统的设计与实现三维模型，从而可以更全面、更深刻的了解三维图形。2.2系统规划系统实现了4个功能：查询模型运动、查询模型、显示所有模型运动、按模型所属运动机构类别查看模型。系统规划如图1所示。2.3关键技术2.3.1建模技术建模的方法有两种，第一种是直接用VRML编程建模。这种方法所编写的模型数据量小，程序可重复利用。第二种方法是在其它建模软件中创建模型再转化为VRML格式。有些三维建模软件如Solid Edge、UG等可以直接输出为VRML文件格式，不能直接输出的也可以通过第三方软件转
7、化。本文所用的模型都是在AutoCAD 2004中建模，通过3ds Max转化为VRML文件格式，并通过3ds Max和VRML编辑器VrmlPad2.0进行优化。2.3.2场景组合技术场景组合的方法也有两种，一是用VRML编程装配；二是在专业建模软件(如3ds Max)中装配2，再转化为VRML文件格式。这两种方法对简单机构来说方便性差不多，后一种要直观一些。对需要编程添加运动的复杂机构，应用VRML编程装配3。2.3.3运动添加技术(1) 在3ds Max中设置运动在3ds Max设置的运动可以转化为VRML文件格式。对于物体的无规律运动，在3ds Max中设置后再输出为VRML文件格式较
8、为方便。对于加速度、速度有规律变化的运动，3ds Max中实现这样的运动需要选取足够多的关键帧，并把各个位置的角度精确计算出来，才可以近似模拟运动过程。(2) 用VRML的时间传感器Timesensor、坐标内插器节点CoordinateInterpolator和方向内插器节点OrientationInterpolator来添加运动这种方法跟在3ds Max设置运动的方法相似，是利用Timesensor、CoordinateInterpolator、OrientationInterpolator，选取一个运动周期多个关键点，根据计算确定每一关键点每一个构件的坐标值和方向。这种方法对简单的有规律
9、的运动比较方便，对于复杂运动，计算量特别大，而且每两个关键点之间的运动是直线性的，这对于曲线运动的物体来说，需要选很多个点才能将运动过程近似虚拟出来。如图4所示两个齿轮运动使用此法设置，代码如下：DEF L1 Transform #定义齿轮轴所在的节点L1DEF L2 Transform #定义大齿轮、轴、带轮所在的节点L2DEF t1 TimeSensor #定义t1时间传感器cycleInterval 10 #定义小齿轮旋转一周的时间间隔为10loop TRUEDEF t2 TimeSensor #定义t2时间传感器cycleInterval 33#定义大齿轮旋转一周的时间间隔为33loo
10、p TRUEDEF o1 OrientationInterpolator #定义o1方向内插器key 0, 0.125, 0.25, 0.375,0.5, 0.625, 0.75, 0.875,1 keyValue 1 0 00,1 0 0-0.785,1 0 0-1.57,1 0 0-2.355,1 0 0-3.14,1 0 0-3.925,1 0 0-4.71,1 0 0-5.495,1 0 0-6.28 DEF o2 OrientationInterpolator #定义o2方向内插器ROUTE t1.fraction_changed TO o1.set_fraction#将t1的时间变
11、化传给o1ROUTE o1.value_changed TO L1.rotation#将角度变化传给L1ROUTE t2.fraction_changed TO o2.set_fraction#将t2的时间变化传给o2ROUTE o2.value_changed TO L2.rotation#将o2的角度变化传给L2(3) 用javascript、vrmlscript或java编写程序来控制运动对于复杂的运动模型必须借助Script节点来实现，Script节点支持javascript、vrmlscript和java编程，可编写程序来实现节点的功能。具体步骤为：首先通过分析计算出各模型之间的关系
12、表达式，再用javascript或vrmlscript脚本语言在Script节点将表达式编写出来，用这些程序控制各构件的相应角度或位置，最后利用script节点和路由Route进行值的传递。这种方法适用于多个构件有规律的运动，具体方法请见参考文献23。也可用java编写程序对运动进行复杂控制。 2.3.4虚拟运动模型数据库的构建要在网络上展示大量的三维虚拟运动模型，须构建运动模型数据库。本文采用Access作为数据库开发平台。Access可以轻松的将数据表发布到Web服务器中，然后利用浏览器迅速获得数据库查询的结果。 在Access中分别设计机构运动数据表和运动模型数据表。机构运动数据表有三个
13、字段值：ID、机构运动名称、链接地址(url)。模型数据表有四个字段值：ID、模型名称、所属机构、url。数据库结构如图2所示：2.3.5网络环境构建与网页设计本文用IIS(Internet Information Server)搭建服务器，用FrontPage进行网页设计，网页效果如图4所示。IIS是Windows NT Server的一个组件， IIS结合使用了Windows NT Server内置的安全性以及NT文件系统(NTFS)来构建强大、灵活、安全的Internet和Internet站点。2.3.6Web数据库访问技术Web 数据库的访问技术有多种解决方式，实现技术包括：Inter
14、net数据库连接器(IDC)，公共网关接口(CGI)，应用编程接口API(ISAPI，NSAPI)，活动服务器文档(ASP)，Java 数据库链接(JDBC)，基于Javascript或Visual J+的数据库访问等4。考虑到系统的数据库规模和信息访问量，本文选择了ASP 技术实现数据库访问5。ASP 技术的出现使动态交互式Web 主页设计成为一件轻松愉快的事。ASP支持基于IIS上的服务器端脚本并且完全支持VBScript和JavaScript，只要几行脚本语句，就能将后台的数据库信息发送到Internet上。ASP 提供了更方便、更简单的数据库访问方法。执行分类浏览的代码如下：%set rs=conn.execute(select id,ssjg from ssjg order by id asc)if not rs.eof and not rs.bof thendo while not rs.eofresponse.write &rs(1)&
