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(lái)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(kù)計(jì)算機(jī)輔助教育AbstractThisarticleintroducesawritingtoolthatisamethodofmakingtheanimate。Itisverydifficulttoateacherwhodoesnotunderstandmoreknowledgeofcomputer.。Thismethodisverysimpletouse。Forthemore，ithastwoadvantages。Oneisthatitappliestheteachingsoftwareintheinternet；theotheristhatitisfasterthanthaditionalmethod.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(jiǎn)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(guò)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?？梢韵胂?，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(wú)疑將使你的學(xué)習(xí)更為有效。那么如何來(lái)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VirtualRealityModelingLanguage(虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)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(lái)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(lái)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(lái)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(yǔ)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(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)該語(yǔ)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(guò)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(zhǎng)、寬、高生成相應(yīng)的長(zhǎng)方體模型。采用什么辦法？(2)在模型數(shù)量越來(lái)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(kù)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(VRMLModelsLibrary)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(guò)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(guò)VML網(wǎng)站對(duì)VRML引擎進(jìn)行豐富和更新。2VML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(shuō)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(guò)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，F(xiàn)alseText，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