摘要：文章利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立了一個基于VRML的虛擬機房，介紹了虛擬機房的開發(fā)過程，對場景的幾何建模、紋理映射、交互行為設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實建模語言；虛擬現(xiàn)實；三維建模；虛擬機房

    VRML(虛擬現(xiàn)實建模語言)是以虛擬現(xiàn)實為特征的3D Web技術(shù)的核心，它是一種描述交互式三維對象和世界的文件格式，它允許你去描述一個現(xiàn)有的或想象的景物并將它放入虛擬的三維環(huán)境中。隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和硬件設(shè)施的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將成為今后網(wǎng)絡(luò)多媒體發(fā)展方向的主流。VRML作為一種ISO國際標(biāo)準(zhǔn)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1 虛擬機房的總體設(shè)計
    虛擬機房三維立體場景包含機房內(nèi)的各種三維立體造型，如黑板、電腦桌、電腦椅、電腦、空調(diào)、交換機、門窗等。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2．2 幾何建模的實現(xiàn)
    VRML2．O有著豐富的造型功能，利用基本幾何體Geometry節(jié)點和描述物體表面性質(zhì)的Appearance節(jié)點，可以創(chuàng)建各種形態(tài)的三維實體；再利用Light節(jié)點和Viewpoint節(jié)點可以建立光照和視點，從而創(chuàng)建出逼真的虛擬場景。
    各子對象的創(chuàng)建主要運用的是幾何建模技術(shù)，先從形狀和外觀上進行建模，再添加紋理映射的方法實現(xiàn)建模。紋理數(shù)據(jù)來自實地用數(shù)碼相機拍攝的照片。
2．2．1 交換機的建模
    現(xiàn)代機房中交換機是必不可少的設(shè)備，交換機的建模采用Billboard組節(jié)點來實現(xiàn)。值得注意的是Billboard組節(jié)點中使用的紋理圖背景必須是透明的，這是使用Billboard組節(jié)點的關(guān)鍵。通過Billboard組節(jié)點可以快速方便地創(chuàng)建一些靜態(tài)的模型，例如虛擬機房中的空調(diào)等都可以用Billboard組節(jié)點創(chuàng)建。使用Billboard組節(jié)點創(chuàng)建的模型，形象逼真，具有很好的視覺效果；并且代碼量小，渲染速度快。
    利用Billboard節(jié)點創(chuàng)建交換機的源代碼如下所示。
    Billboard { axisOfRotation 0．0 1．0 0．O
    children[Shape{appearance Appearance{
    texture ImageTexture {url"jiaohuanji．png"}}
    geometry Box{size 3．O 3．0 3．0})]}
    運行效果如圖3所示。

2．2．2 門的建模
    虛擬機房的門是先使用VRML中的IndexedFaceSet面集節(jié)點建立造型，再貼上實拍的門的紋理貼圖，做出逼真的虛擬門，關(guān)鍵代碼如下。

    現(xiàn)實生活中的任何物體都是由各個平面組合而成的，而VRML的IndexedFaceSet面集節(jié)點就是通過創(chuàng)建物體造型的各個面，再賦予材質(zhì)和顏色，還可以添加不同的紋理貼圖，從而創(chuàng)建逼真的物體造型。利用VRML的IndexedFaceSet面集節(jié)點幾乎可以創(chuàng)建現(xiàn)實生活中存在的任何物體造型。虛擬機房中的房屋造型、電腦桌、電腦椅、電腦等造型都是使用IndexedFaceSet面集節(jié)點創(chuàng)建，再添加上實拍的紋理貼圖，創(chuàng)建而成的。
2．3 交互功能的實現(xiàn)
    在虛擬機房場景中，使用Touchsensor節(jié)點、TimeSensor節(jié)點、OrientationInterpolator節(jié)點和Script節(jié)點，并用ROUTE把各個事件聯(lián)系起來，創(chuàng)建了門的開、關(guān)的交互動作。
    在虛擬機房的虛擬場景中，當(dāng)鼠標(biāo)指向門時，會出現(xiàn)一個手形指針，這時單擊鼠標(biāo)，門就會緩慢地開開，再單擊鼠標(biāo)，門又會緩慢地關(guān)閉。實現(xiàn)代碼如下所示。
   
3 虛擬文件性能優(yōu)化
    三維場景的呈現(xiàn)是通過瀏覽器已默認(rèn)視點為參照對場景描述文件的解釋而完成的，每當(dāng)視點發(fā)生改變，瀏覽器就會重新計算場景中各對象的新位置并重新進行渲染，因而會出現(xiàn)當(dāng)改變視點時，瀏覽器渲染的速度跟不上視點的變化速度，從而產(chǎn)生停頓的現(xiàn)象。為了解決此問題，采取了如下措施：
    (1)最大可能地使用重用機制。在場景內(nèi)，有不少反復(fù)出現(xiàn)的物體，比地板磚、電腦、電腦桌、椅子、燈等，這些對象中形狀完全相同者，采用DEF和USE的實例引用法進行復(fù)制，極大地簡化了文件，減輕了瀏覽器的負(fù)擔(dān)。
    (2)利用Inline節(jié)點，減少文件的體積，提高代碼的 重用率；
    (3)利用LOD細(xì)節(jié)層次節(jié)點實現(xiàn)場景切換技術(shù)，實現(xiàn) 同一對象模型的自動轉(zhuǎn)換。為場景中某一對象建立多個不同的模型，當(dāng)視點離對象較遠(yuǎn)時采用簡單模型，較近時采用細(xì)化模型。

4 總結(jié)
    文章介紹了在線虛擬機房的模型、場景建模技術(shù)的詳細(xì)設(shè)計和實現(xiàn)，構(gòu)建了一個基于VRML虛擬現(xiàn)實建模語言的虛擬機房。VRML具有語法簡單、三維建模功能強大、便于網(wǎng)上發(fā)布等優(yōu)點，但仍不能滿足各行各業(yè)的需求，一些高級交互功能的實現(xiàn)必須借助于Java等功能強大的高級語言來實現(xiàn)。Java和VRML相結(jié)合來建立三維虛擬世界，將會在網(wǎng)絡(luò)上展現(xiàn)更逼真的三維虛擬場景，給使用者更真實的感覺。