VRML-经济百科

VRML(Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言)

什么是VRML

VRML是一种用于对三维虚拟场景进行建模的描述性语言，它与以上所说的标记语言并没有什么关系。1997年12月，VRML作为国际标准正式发布，并于1998年1月获得ISO批准(国际标准号为ISO／IEC 14772 1：1997)，通常称为VRML 97。

VRML 97作为ISO／IEC国际标准，将推动Internet上交互式三维应用的迅速发展，而且从NetscaPE NAVigator 4．x和Internet Explorer 4．x开始就内置了VRML浏览器，这为VRML成为Internet上发布3D内容的普遍性开放标准奠定了坚实的基础。

VRML是一种三维建模语言，其基本目的是建立Internet上的交互式的三维多媒体虚拟场景，其基本特征包括分布式、三维、交互性、多媒体集成性以及场景逼真性等。

第一代Web实现文档访问，能够提供阅读感受；第二代Web以VRML为基础，实现了多媒体、虚拟现实和Internet的结合，使人们有一种身临其境的感受，在一个三维虚拟现实的场景中探索Internet上无比丰富的信息资源。

由于VRML具有分布式、三维、交互性、多媒体集成性以及场景逼真性等基本特征，利用VRML可以创建多媒体通信、分布式虚拟现实、设计协作系统、实境式电子商务、网络游戏、虚拟社区等全新的应用系统。

VRML的特点

(1)VRML定义了一组能描述三维图形的对象——节点(node)。

(2)节点被安排成层次结构——场景图(scene graph)。

(3)场景图定义了节点的顺序，场景图的状态依赖于早期节点并影响着后来的节点。

(4)分隔符(sEPArator)的应用可以使一部分场景与其他部分相互独立。节点的特性由下列信息决定。

(5)对象类型包括立方体(cube)、球(sphere)、纹理映射(texture map)、变换(transformation)等。

(6)描述此对象的参数。

VRML的发展历史

1994年2月，Mark PResce和Tony ParISI创建了称为Labyrinth(迷宫)的三维浏览器，这是WWW上三维浏览器的早期原型。同年，Mark和Brian Behlendorf创立了VRML邮递表WWW VRML，并发出了在WWW上建立三维应用正式规范的倡仪。SGI的GavinBell注意到了Open Inventor很适合作为这样的规范，并很快组织了一份提案。经过一番激烈辩论后，Inventor提案被选定为未来规范的工作文档。随后，Gavin在很多Inventor工程师的帮助下，修订并最终制定了VRML l．0规范的草案。此规范1994年10月第二届WWW国际会议上公布。由于VRML l．0缺少一些关键性特型如动作、交互和行为，需要进行重大修订。1996年1月，SGI的动态世界(Moving World)提案在Sony公司和Mitra的合作下获得大多数支持，成为VRML 2．0规范的工作文档。之后，VRML 2．0规范的第一版于1996年8月在新奥尔良举行的SIGGRAPH’96会议上公布。1997年12月，VRML作为国际标准正式发布，并于1998年1月获得ISO批准，通常称为VRML97。它是VRML 2．0经编辑修订和少量功能性调整后的结果。

现在，VRML已经得到了计算机界的广泛重视，Microsoft、IBM、Netscape、Apple、SGI、Oracle、Song、Auto Desk、Adobe、MacromEDIa等著名大公司纷纷推出了各自的VRML产品。Netscape NAVigator 4．X和Intemet Explore 4．X都已内置了VRML浏览器，VRML也是Windows98的标准部分。VRML已成为Intemet上发布3D内容的具有普遍性的开放标准。

VRML的相关技术

VRML的基础是采用HTTP协议传输数据的全球网和SGI设计的Open Inventor文件格式。VRML可用来在Internet上建造和变换虚拟世界，同时具有很好的交互性可支持大量的用户。通过VRML浏览器用户可以在虚拟场景中漫游，并可通过超级链接(hyperlink)到达新的三维世界。VRML是一种面向对象的描述语言，其对象包括三维几何形体、MIDI数据和JPEG文件等。VRML内建了支持多个分布式文件的多种对象和机制，包括内联式(inlining)嵌入其他VRML文件，通过超链接指向其他文件。

VRML具有与平台无关的特性。VRML的访问方式是基于客户服务器(C／S)模式的，服务器提供VRML文件及资源(图像、视频、声音等)，客户通过网络下载希望访问的文件，并通过本地平台的浏览器交互地访问该文件所描述的虚拟世界。由于浏览器是本地平台提供的，所以实现了平台无关性。

VRML像HTML一样，用ASCII文本格式来描述世界和链接，保证了在各种平台上通用的同时也降低了数据量，从而也可以在低带宽的网络上实现。

传统的VR中使用的实时3D渲染引擎在VRML中得到了更好的体现。这一特性把VR的建模与实时访问更明确地隔离开来了，这也是VR不同于三维建模和动画的地方，后者预先渲染，因而不能提供交互性。VRML提供了(6十1)个自由度，即3个移动方向和3个转动方向，以及和其他三维空间的超链接。

VRML作为一种标准，不可能满足所有的应用需求，有的希望交互性更强，有的希望画面质量更高，有的希望VR世界更复杂。这些要求往往是相互制约的，同时又受到用户平台硬件性能的制约，因而VRML是可扩充的，即可以根据需要定义自己的对象及其属性，并通过原型、描述语言等机制，使浏览器可以解释这种对象及其行为。

虚拟世界由对象构成，VRML通过各种对象来描述三维场景，这些对象及其属性称为结点(node)。每个结点是构成VRML文件的基本单元。每个场景都是由具有不同层次结构的多个结点组成。VRML使用场景图(Scene Graph)数据结构来建立3D实境，这是一种以SGI的Open Inventor 3D工具包为基础的一种数据格式。场景图规定了节点之间的等级关系和嵌套关系。

每个结点都可以有5个方面的特征：类型、域、事件、实现、名字。在VRML l．0中共有36个结点，分为3类：造型节点(Shape Node)、属性节点(Property Node)、组节点(Group Node)，以及一个类似于C语言中伪指令的特殊节点WWW Inline。其中造型节点包括常用几何体和用于任意集合体的线框图(Indexed LineSet)和面框图(Indexed Face Set)。属性节点用于指定后续节点的属性，分为几何与外观组(Geometry And Appearance Group)，如坐标、材质、文本等；矩阵与变换组(Matrixor Transform Group)，包括矩阵变换、旋转、缩放、平移、变换；摄影机组(Camera Group)，包括有无透视变换的两种摄像机，其位置、方向、视野可定义；灯光组(Lights Group)，包括3种光源。VRML 2．0定义了54种基本结点类型，用户可以通过原型机制定义自己的结点类型。VRML 2．0以SGI的Moving World提案为基础，在动态和视觉效果两方面对VRML l．0进行了改进。为连接和控制动作、反应和动画定义了5个结构：节点事件域(Node Event Field)、路径(Route)、传感器(Sensor)、插入件(IntERPolator)和脚本节点(Script Node)。其中脚本节点包括了Java Script或关联了一个Java Applet，使开发者可以扩充VRML的行为和动态特性。在效果方面，提供了梯度和纹理映射背景、与地点相关的声音以及将MPEG-1视频映射到任意对象上的MovieTexture节点，还提供了轮廓地形(ConroureDTerrain)、突出(Extrusion)、碰撞检验(CollISIonDetection)、雾化效果(Fog)等。

VRML是一种造型语言，它不同于编程语言C语言、Java语言等，也不同于HTML等标记语言。它比HTML语言复杂，可以用来描述三维物体，但它比任何编程语言都简单。其他高级语言要求用户有一定程度的程序设计基础。而VRML对使用者的编程功底要求不高。如果将其他高级语言与VRML结合起来使用会给用户带来很多方便。

VRML也不同于虚拟环境的专用开发工具VRT、WTK、MR等。目前它对虚拟现实的外围设备的支持欠缺，也不支持在虚拟环境中创建虚拟环境。

VRML最大的优点是它的网络特性，VRML文件本身所占空间很小，这样便于通过网络传输。

目前，VRML技术才刚刚起步，其未来将是协作的、共享的、分布的和普遍的，具有强大的生命力，基于VRML的虚拟现实世界将会越来越丰富多彩。