基于vrml的虛擬圖書館系統(tǒng)設計

畢業(yè)論文設計題目基于VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設計院系計算機科學與技術學院專業(yè)年級計算機科學與技術2010級專升本姓名學號指導教師教授2012年4月1日、原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導老師的指導下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究成果做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名日期關于畢業(yè)論文使用授權的聲明本人在指導老師指導下所完成的論文及相關的資料（包括圖紙、試驗記錄、原始數(shù)據(jù)、實物照片、圖片、錄音帶、設計手稿等），知識產(chǎn)權歸屬。本人完全了解有關保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學校保存或向國家有關部門或機構送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用任何復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關成果，一定征得指導教師同意，且第一署名單位為。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關的學術論文或成果時，第一署名單位仍然為。論文作者簽名日期指導老師簽名日期基于VRML的虛擬圖書館系統(tǒng)設計摘要VR技術與INTERNET技術的結合產(chǎn)生了VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言），它是描述交互式的3D對象和世界的一種文件格式，可以與WWW一起使用，用來實現(xiàn)一個通過全球互聯(lián)網(wǎng)和WWW的超鏈接而形成的虛擬世界。VRML作為實際的標準已經(jīng)出現(xiàn)。本文介紹了第二代WWW技術核心VRML語言及其特性、文件創(chuàng)建方法、應用、發(fā)展前景和瀏覽器等。在簡要介紹VRML的基礎上，詳細論述了VRML的各種開發(fā)工具，VRML技術的3DMAX支持，以及一個虛擬現(xiàn)實場景的設計過程。本文用較大篇幅講述了VRML虛擬圖書館場景的設計。從最簡單的虛擬場景構造到復雜型體的設計，從一個虛擬場景的動畫設計到場景中某些實體的交互式控制，以及一些紋理、背景和光源方面的設計。文章還對怎樣利用強大的三維立體設計器3DMAX來設計場景進行了舉例描述。最后對項目進行了總結，描述了構造虛擬場景的關鍵技術，以及一些解決方案和進一步的研究思路。關鍵詞虛擬現(xiàn)實建模語言，場景，圖書館，3DMAXVIRTUALLIBRARYSYSTEMDESIGNBASEDONVRMLABSTRACTTHECOMBINATIONOFVRANDINTERNETDEVELOPSVRML（THEVIRTUALREALITYMODELINGLANGUAGE）ITISAFILEFORMATFORDESCRIBINGINTERACTIVE3DOBJECTSANDWORLDSVRMLISUSEDTOACHIEVEAVIRTUALWORLDWITHWWWTHROUGHINTERNETANDHYPERLINKOFWWWITHASEMERGEDASTHEDEFACTTOSTANDARDTHEARTICLEINTRODUCESANEWLANGUAGEVRML,WHICHISTHECORETECHNOLOGYOFTHESECONDGENERATIONWWW,ANDDISCUSSESITSCHARACTERISTICS,PROGRAMMING,APPLICATION,PERSPECTIVE,BROWSERSANDETCBASEDONINTRODUCTINGBRIEFLYVRML,ITDISCUSSESINDETAILTHECREATINGTOOLS,THESUPPORTOF3DMAXINVRMLANDTHEPROCESSOFDESIGNINGAVIRTUALSCENEINTHISTHESIS,ITDISCUSSESTHEDESIGNOFTHELIBRARYINVIRTUALREALITYSCENEOFVRMLWITHMUCHMORELENGTH,WHICHISFROMTHESIMPLEESTVIRTUALSCENETOCOMPLEXSHAPESANDFROMTHECARTOONOFTHEVIRTUALSCENETOINTERACTIVECONTROLSOFSOMEENTITYITALSODESCRIBESSOMEDESIGNOFTEXTURE,BACKGROUNDANDLIGHTINTHETHESIS,SOMEEXAMPLESAREGIVENTOEXPLAINHOWTOUSE3DMAXTOCREATESCENESFINALLY,THISPROJECTISCONCLUDEDANDDESCRIBECRUCIALTECHNIQUESOFCONSTRUCTINGVIRTUALSCENE,ALSOPUTFORWARDSOMEPROJECTWHICHISTOBERESOLVEDANDTHEMORERESEARCHINTHEFUTUREKEYWORDSVRML,SCENE,LIBRARY,3DMAX目錄1緒論111引言112虛擬現(xiàn)實技術概述2121什么是虛擬現(xiàn)實2122VRML與虛擬現(xiàn)實技術313虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展和前景314國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術的研究概況415虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具4151COSMOPLAYER瀏覽器5152CORTONA瀏覽器5153強大的三維編輯器3DMAX62解決問題721需求分析8211功能需求8212性能需求8213環(huán)境需求922系統(tǒng)設計9221虛擬圖書館的功能9222建立對象集9223物體的基本造型10224虛擬圖書館的要求1023詳細設計與實現(xiàn)102313D建模過程10232VRML文件的導出與后期制作18233關鍵代碼2224系統(tǒng)測試23241測試結果23242存在問題24243解決方法243結論25附錄25參考文獻26致謝271緒論11引言虛擬現(xiàn)實建模語言VRML是一項新技術,它涉及到多媒體通訊、因特網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實等領域,其基本目標是實現(xiàn)在INTERNET上的具有交互能力的三維多媒體技術和規(guī)范。1VRML是HTML的三維模型,它使用ASC的文本格式來描述現(xiàn)實和連接。通過VRML,我們可以模仿現(xiàn)實世界的特征,生成自己的虛擬現(xiàn)實世界,供別人訪問通過VRML瀏覽器可以讓人瀏覽WEB上的三維實境。VRML具有動態(tài)對象描述和超鏈接、通用性、擴展性、易實現(xiàn)性等特點,可以描述靜態(tài)的和動態(tài)的三維對象,也能描述連接別的場景或媒體類型如音頻、視頻、圖片等的超鏈接。VRML瀏覽器和生成VRML文件的工具廣泛使用于多種平臺的計算機,經(jīng)過注冊后,允許應用者對基本標準增加新的可交互對象。用戶可利用現(xiàn)有的圖形接口,很容易地開發(fā)VRML的創(chuàng)作工具和瀏覽器。12虛擬現(xiàn)實技術概述121什么是虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實是計算機模擬的三維環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界（VIRTUALWORLD）的計算機系統(tǒng)。虛擬環(huán)境是由計算機生成的，它通過人的視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺的視景仿真。它是一門涉及計算機、圖像處理與模式識別、語音和音響處理、人工智能技術、傳感與測量、仿真、微電子等技術的綜合集成技術。用戶可以通過計算機進入這個環(huán)境并能操縱系統(tǒng)中的對象并與之交互。虛擬現(xiàn)實不是真的，也不是現(xiàn)實，它只是一個在桌面上可實時地做交互式三維圖形用戶界面的工具。就像窗口系統(tǒng)及鼠標驅(qū)動用戶界面一樣，虛擬現(xiàn)實可使計算機的運用更加有效、透明。根據(jù)設計者的構想，用戶可以沉浸到數(shù)據(jù)空間中，將用戶在一定時間內(nèi)與現(xiàn)實環(huán)境相隔離，然后投入到可實時交互的虛擬環(huán)境中，并且駕馭其中的數(shù)據(jù)，使人有一種身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實是一門綜合技術，它以計算機技術為主，綜合利用計算機三維圖形技術、模擬技術、傳感技術、人機界面技術、顯示技術、伺服技術等，來生成一個逼真的三維視覺以及嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點出發(fā)，利用自身的功能和一些設備，對所產(chǎn)生的虛擬世界這一客體進行瀏覽和交互式考察。虛擬現(xiàn)實有三大特點浸沉感、交互性和構想性。浸沉感指的是人浸沉在虛擬環(huán)境中，具有和在真實環(huán)境中一樣的感覺；交互性指在虛擬環(huán)境中體驗者不是被動地感受，而是可以通過自己的動作改變感受的內(nèi)容；構想性指虛擬的環(huán)境是人構想出來的，因而可以用以實現(xiàn)一定目標的用途。122VRML與虛擬現(xiàn)實技術虛擬現(xiàn)實的英文名稱為VIRTUALREALITY，簡稱VR，即利用計算機的高科技手段構造出一個虛擬的世界，使參與者獲得與現(xiàn)實一樣的感覺。虛擬現(xiàn)實是一個在當今國際上倍受矚目的課題。1當計算機技術尚未出現(xiàn)的時期，仿真只能在實物上進行，這一階段的仿真稱為模擬仿真。其特點是由于仿真是在實物上進行，因而實時性強且精度較高，但是實施的難度和費用都較大。在計算機技術問世且被引入仿真領域的初期，仿真技術步入了半模擬半數(shù)字的階段。這時系統(tǒng)中的一些部分由計算機代替，另一部分則由實物充當，所以，在一定程度上仍然保留著實時性仿真的特點。80年代后期，仿真在諸多方面都發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變，仿真研究的對象已由連續(xù)轉(zhuǎn)向離散事件系統(tǒng)。仿真已由重視實驗轉(zhuǎn)向重視建模與結果分析。計算機已成為一種重要的仿真工具。計算機仿真是一門利用計算機模擬真實系統(tǒng)進行科學實驗的技術。由于從強調(diào)并重視與人工智能結合轉(zhuǎn)向強調(diào)與圖形技術和對象技術結合，仿真系統(tǒng)的交互性大大加強。就應用領域方面而言，仿真已從研究制造對象的動力學、運動學特性及加工、裝配過程，擴大到研究制造系統(tǒng)的設計和運行，并進一步擴大到后勤供應、庫存管理、產(chǎn)品開發(fā)過程的組織、產(chǎn)品測試等，涉及到企業(yè)制造活動的各個方面。這些轉(zhuǎn)變明顯地說明，計算機仿真已經(jīng)進入了一個嶄新的發(fā)展階段，它的重要性與特殊功能已越來越突出。虛擬現(xiàn)實促進了仿真技術的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實是采用計算機仿真技術生成的一個逼真的、具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的虛擬環(huán)境，置身于該環(huán)境中的人們可以通過各種傳感交互設備與這一虛構的現(xiàn)實進行相互作用，達到彼此融為一體的程度。近年來隨著信息技術的發(fā)展，特別是高性能海量并行處理技術、可視化技術、分布處理技術、多媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，使得建立人機一體化的、分布的、多維信息交互的仿真模型和仿真環(huán)境成為可能，仿真因此形成一些新的發(fā)展方向，如可視化仿真、多媒體仿真、虛擬現(xiàn)實仿真等。13虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展和前景虛擬現(xiàn)實是近來計算機網(wǎng)絡世界的熱點之一，在社會生活的許多方面有著非常美好的發(fā)展前景，更是數(shù)字地球概念提出來的依據(jù)和基礎技術。1虛擬現(xiàn)實應用領域十分廣泛，主要在工程設計、計算機輔助設計（CAD）、數(shù)據(jù)可視化、飛行模擬、多媒體遠程教育、遠程醫(yī)療、藝術創(chuàng)作、游戲、娛樂等方面。WEB的出現(xiàn)更使虛擬現(xiàn)實技術引起人們普遍的關注。人們對它寄予厚望，希望利用這個技術使世界各地的人，可以在三維環(huán)境下交流。多個用戶可以進行基于文本的或是聲音技術的閑談，在網(wǎng)上建立一個真正的三維社區(qū)已不再只是夢想中的事。虛擬現(xiàn)實發(fā)展前景十分誘人，而與網(wǎng)絡通信特性的結合，更是人們所夢寐以求的。在某種意義上說它將改變?nèi)藗兊乃季S方式，甚至會改變?nèi)藗儗κ澜?、自己、空間和時間的看法。它是一項發(fā)展中的、具有深遠的潛在應用方向的新技術。利用它，我們可以建立真正的遠程教室，在這間教室中我們可以和來自五湖四海的朋友們一同學習、討論、游戲，就像在現(xiàn)實生活中一樣。使用網(wǎng)絡計算機及其相關的三維設備，我們的工作、生活、娛樂將更加有情趣。因為數(shù)字地球帶給我們的是一個絢麗多彩的三維的世界我們相信社會的發(fā)展和技術的創(chuàng)新使這一切在世界的任何地方都能做到，再不需等待可望而不可及的將來，或許就在十年以后，或許二十年以后。14國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術的研究概況美國是VR技術的發(fā)源地。美國VR研究技術的水平基本上就代表國際VR發(fā)展的水平。目前美國在該領域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。在當前實用虛擬現(xiàn)實技術的研究與開發(fā)中日本是居于領先位置的國家之一，主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫的研究。2另外在虛擬現(xiàn)實的游戲方面的研究也做了很多工作。但日本大部分虛擬現(xiàn)實硬件是從美國進口的。在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設備（包括觸覺反饋）設計和應用研究方面，在歐洲英國是領先的。到1991年底，英國已有從事VR的六個主要中心，它們是WINDUSTRIES，BRITISHAEROSPACE，DIMENSIONINTERNATIONAL，DIVISIONLTD，ADVANCEDROBOTICSRESEARCHCENTER和VIRTUALPRESENCELTD。和一些發(fā)達國家相比，我國VR技術還有一定的差距，但已引起政府有關部門和科學家們的高度重視。根據(jù)我國的國情，制定了開展VR技術的研究，例如，九五規(guī)劃、國家自然科學基金會、國家高技術研究發(fā)展計劃等都把VR列入了研究項目。在緊跟國際新技術的同時，國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領域的研究工作。還有其他一些大學在虛擬現(xiàn)實發(fā)面取得了驕人成績，在這里就不再介紹了?？傊?，雖然我們和其他一些發(fā)達國家相比還存在差距，但我國的發(fā)展前景還是很光明的，需要大家的不懈努力。15虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具如果想瀏覽VRML，就必須安裝VRML播放器，目前支持VRML的播放器很多，這些播放器的功能特性也有很大的差異。主要包括COSMOPLAYER、CORTONA、BLAXXUNCONTACT、WORLDVIEW。這里僅對部分在設計中用到的瀏覽器進行介紹。151COSMOPLAYER瀏覽器應用平臺SGI、WINDOWS9X、MACINTOSH、WINDOWSNT公司，在速度、質(zhì)量、兼容性等諸多方面，都遙遙領先。但由于它被一再轉(zhuǎn)手，研究人員流失殆盡，原先的各種優(yōu)勢不復存在。但其控制面板至今仍是最好、最科學的，可方便地在WALK模式和EXAMINE模式之間進行切換，它的兼容性和質(zhì)量至今仍是一流的，但速度和擴展能力已經(jīng)遠遠落在BLAXXUNCONTACT和CORTONA之后了。之所以它還占據(jù)著VRML瀏覽器市場的第一位，僅僅是歷史原因造成的。152CORTONA瀏覽器CORTONA的應用平臺是WINDOWS平臺，除了能很好地支持VRML97、NURBS外，還支持多種自己規(guī)格的擴展功能，如鍵盤輸入、拖放控制、FLASH等，更是業(yè)內(nèi)第一個支持最新EAI功能的VRML瀏覽器，而它的安裝文件僅有18M，是各種VRML瀏覽器中最小的。2不過CORTONA（如圖31）的兼容性稍差，主要應用環(huán)境是WINDOWS平臺和IE瀏覽器，并且聲音功能還有一些小缺陷。在這一次的設計過程中使用了不同的瀏覽器主要有COSMOPLAYER和CORTONA，兩者在使用上也有少許區(qū)別，在效果上也不盡相同。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)COSMOPLAYER對VRML的各種效果支持比較好，對各種影響、聲音、導航系統(tǒng)的效果支持相當好。在WINDOWS7運行環(huán)境下可以瀏覽各種VRML文件。但是最新版本的COSMOPLAYER在WINDOWS98或者有些版本的WINDOWS中卻不能單獨運行系統(tǒng)經(jīng)常找不到COSMOPLAYERCONTORLER的執(zhí)行文件。這可能跟它已經(jīng)很多年沒有更新有關。CORTONA功能強大而且很小，它直接對IE瀏覽器進行升級在WINDOWS7環(huán)境下運行的相當穩(wěn)定，但是該瀏覽器對某些影像、聲音、導航系統(tǒng)的效果支持并不太好。這里尤其需要說明的是在對影音、圖像文件的支持方面。理論上二者都支持MPEG、AVI、JPG、GIF格式，但是在實驗中發(fā)現(xiàn)COSMOPLAYER僅對JPG和GIF文件能夠有效的支持。但這些只能算一點心得并沒有更深層次的研究，可能存在一定的偏頗。圖21CORTONA瀏覽器153強大的三維編輯器3DMAX在此次設計中，用到的建模工具就是3DMAX,其可視化的界面和清晰的坐標系統(tǒng)是的建模過程更加方便和容易。遠比使用VRMLPAD編程來實現(xiàn)建模要方便的多。它具有一流的三維建模和動畫制作功能，若用VRML建立復雜三維模型是相當繁瑣和困難的，而且毫無直觀性可言，而3DMAX因其強大的三維建模和動畫制作功能恰好可以彌補VRML這方面的不足。為了更好地、更全面的支持VRML20,3DMAX還提供了VRML20HELPS以幫助建立VRML世界，它包含了幾乎全部的VRML特有模型，極大的方便了VRML世界的建立。啟動3DMAX后，單擊命令面板中的創(chuàng)建，再次單擊次級面板中的HELPERS，在下拉式組合框中選取VRML20,這時面板上出現(xiàn)了12種VRML特有的造型。1ANCHOR用來創(chuàng)建虛擬空間的一個錨點造型，它用于VRML世界之間的鏈接。點擊錨點造型將引導VRML瀏覽器順著鏈接檢索出該鏈接所連的VRML文件。這樣當你漫步于INTERNET時，就可以方便的從一個虛擬空間跨入另一個虛擬空間。2TOUCHSENSOR用來創(chuàng)建虛擬空間中的一個接觸傳感器造型，用于檢測參與者的動作并將其轉(zhuǎn)化為適當?shù)妮敵鲆杂|發(fā)一段動畫。這樣當你鼠標移動到該造型或者從該造型上移開時，就會開始或停止一段動畫。3PROXSENSOR用來創(chuàng)建虛擬空間中的一塊不可見的長方形區(qū)域，該區(qū)域可以感知參與者的進入、離開以及參與者在該長方形區(qū)域中移動時間等。4TIMESENSOR用來創(chuàng)建一個控制虛擬空間中動畫進行的時鐘。由于VRML20動畫采用了關鍵幀技術，因而必須為它所控制的造型指定關鍵時刻的關鍵值以達到動畫平滑的效果。5BACKGROUND用來描述虛擬空間中的背景特征，為你的VRML世界提供一個外部環(huán)境。該背景由一個天空球體、一個在天空球體內(nèi)的地面球體和一個在天空和地面之間的背景立方體組成。這三者在概念上均為無窮大，你可以從不同的角度觀察，但永遠無法接近他們。對其剩下的其他造型，這里不再一一描述，若后面設計中用到，再進行功能描述。3DMAX在制作立體場景方面功能相當強大。這次畢業(yè)設計用到它的很多方面，是這次設計使用的主要工具之一。但它也有不足之處，3DMAX生成的虛擬場景最大的缺點就是代碼過于冗雜，因為3DMAX把場景中的每一個細微的面都進行了細化，而且對場景中的每一個點的坐標位置描述的相當精確，而瀏覽虛擬場景時沒有必要那么精確，這主要是因為3DMAX并不是面向VRML開發(fā)設計的。3DMAX中的動畫效果也不能導入到VRML當中去，導出后只會一幀一幀的顯示，沒有達到預期的效果。2解決問題21需求分析在進行系統(tǒng)建模和構建前，需要對圖書館的整體進行規(guī)劃，并對系統(tǒng)進行全面的需求分析。其中包括對虛擬圖書館的功能進行描述，對系統(tǒng)性能需求的描述以及系統(tǒng)的環(huán)境需求。211功能需求虛擬圖書館構建完畢后，可以實現(xiàn)瀏覽者在虛擬的場景中進行自由的瀏覽，可以對圖書館內(nèi)部的各種模型觀察，并可以從各個角度對圖書館場景進行觀察。通過設置不同的視點已達到上面的要求，使瀏覽者能夠全面全方位的在場景中漫游。在虛擬圖書館中，瀏覽者可以用行走、飛行、檢視、平移等多種方式對模型進行觀察。虛擬大學圖書館是用VRML技術構建的虛擬圖書館，他的研究內(nèi)容包括圖書館內(nèi)部基本場景的建立；圖像、環(huán)境、裝飾、燈光與場景的有機結合以增加場景的復雜度和主動性；利用光照技術和和觸發(fā)器技術及接口編程技術增加場景的交互性和動態(tài)性，給人以身臨其境的感覺。由于提供的觀察者是不可見的，為了增加虛擬圖書館的真實感，場景中將有導航人進行導航以及指定場景的自動瀏覽功能。虛擬圖書館旨在實現(xiàn)可供瀏覽的、漫游的、比較完整的虛擬環(huán)境，其中圖書館內(nèi)包括桌子椅子、壁畫、門窗、書柜和電燈等，用瀏覽者自主導航的方式展示各模型和場景整體的畫面。瀏覽者可以在圖書館內(nèi)隨意走動，并觀賞里面的各種模型，給瀏覽者以身臨其境的感覺，從而達到虛擬現(xiàn)實的目的。圖書館內(nèi)部環(huán)境具有分布性、三維性、交互性和環(huán)境逼真性。該系統(tǒng)支持手動漫游，瀏覽者可以自主的控制視角對圖書館場景進行自由的瀏覽，可以按照自己的想要的方式進行漫游。場景內(nèi)支持任意模型的復制、移動、刪除和方位的任意修改。對于圖書館內(nèi)部各種模型，可以在3DMAX中進行形狀和材質(zhì)的改變，可以利用3DMAX中各種全局光渲染器生成的光照情景，使場景具有非常逼真的靜態(tài)光影效果。212性能需求在性能實現(xiàn)發(fā)面，要求表現(xiàn)真實，文件不能太大，瀏覽速度要快。由于VRML具有平臺無關性，故VRML與用于絕大部分的操作系統(tǒng)。由于整個圖書館的三維立體場景在執(zhí)行過程中需要設計大量的圖形計算和大量的數(shù)據(jù)讀入讀出，故對于計算機的顯存和CPU主頻要求較高，特別是瀏覽比較復雜，而且色彩渲染較高場景時，這一技術瓶頸相當突出。對計算機的性能配置基本要求是CPU配置最好能在1G以上和256M顯存，在這個配置下可以流暢的瀏覽虛擬場。而且顯示器最好選擇CRT，顯示器分辨率在1024768以上，顏色為32位以上。如果選擇LCD顯示器，在瀏覽較大場景時將會有比較明顯的延遲現(xiàn)象，如果分辨率較低對很多三維設計器產(chǎn)生影響，而且在瀏覽器場景中的物體時，視角也比較小。如果CUP性能很低，則會影響文件執(zhí)行速度，而且會導致畫面停滯，沒有流暢的漫游感。213環(huán)境需求編程語言VRML使用輔助工具VRMLPAD、3DMAX、PHOTOSHOP操作系統(tǒng)WINDOWS722系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計是進行設計進行設計的前提，沒有正確的系統(tǒng)設計就沒有正確的系統(tǒng)，鑒于本次設計并不像制作系統(tǒng)軟件那么復雜繁瑣，此次設計并不需要很多的過程，需要的主要是設計和建模過程，因此系統(tǒng)設計也較為簡單。221虛擬圖書館的功能本場景是實現(xiàn)一個地面上的一個虛擬圖書館。它將采取有效的方式將二維、三維、圖形、影像、背景、燈光、視角等結合在一起。瀏覽者可以在虛擬圖書館內(nèi)進行漫游，向四周觀察，行動也不受約束，非常自由。222建立對象集有了一個大致的想法后可以把場景進行細化，該虛擬場景可以細化為多個對象集。大致可以分成椅子、書柜、電燈和壁畫四個對象集。其中椅子場景又包括若干個自己和若干個長方形桌子；書柜場景包含若干個單個書柜和連體書柜；電燈場景包括12個吊燈；壁畫場景包括4個壁畫。223物體的基本造型對對象進行了細化后就要研究每一個物體，由于每一個物體都有物理特性，所以就要研究物體的基本造型，包括形狀、顏色、材質(zhì)、發(fā)光、空間位置、圖片、光源、視點等等。由于基本造型眾多，需要在3DMAX里詳細描述，在這里就不一一舉例了。224虛擬圖書館的要求首先瀏覽者可以與場景內(nèi)的物體和對象進行近距離的接觸，計算機不能呆板的設定用戶，用戶可以在整個場景中隨意瀏覽，有相當大的自由度。第二，運行環(huán)境要盡可能低，減少不必要的計算，避免冗余節(jié)點23詳細設計與實現(xiàn)詳細設計階段的根本目標是確定應該怎樣具體實現(xiàn)所要求的系統(tǒng)，也是就是說，經(jīng)過這個階段的設計工作，應該得出對目標系統(tǒng)的精確描述，詳細設計結果基本上決定了最終的程序代碼的質(zhì)量。為了實現(xiàn)整個虛擬圖書館系統(tǒng)，需要比較全面的掌握VRML語言，能夠熟練的掌握其中大部分節(jié)點的特性。而且整個設計過程都需要對三維立體空間有一定的空間想象能力，空間定點也就成立設計過程中重要的一環(huán)。當然，有了3DMAX的輔助，為設計過程提供了很大的方便。在如下的詳細設計中著重對整個設計過程中的重要技術細節(jié)進行描述。2313D建模過程（1）墻體的創(chuàng)建首先選擇工具面板，然后選擇矩形工具后拉出一個矩形，修改參數(shù)為1400020000MM。接著再拉出兩個50001000MM的矩形，選擇捕捉工具，進行捕捉頂點操作，然后放在大矩形的最左端，上下各一個，為下面制作窗戶做準備。用同樣的方法，為書柜大廳里也拉出兩個矩形，然后用捕捉工具，放在適當?shù)奈恢脼橄旅嬷谱鞔皯糇鰷蕚?。選擇直線工具，開啟頂點捕捉工具將剛才建立好的矩形描繪出來，此時需要注意，現(xiàn)在的操作應該細致認真，不然容易造成繪制的圖形發(fā)生偏離。描繪完畢后，基本的墻體線條描繪完畢，下面繼續(xù)將墻體“擠出”。CTRLA全部選擇描繪好的線條，然后在工具面板里修改器列表中，選擇“擠出”工具，并修改參數(shù)為3000MM，此時可以得出墻體模型。墻體建立完畢后，點擊鼠標右鍵，在右側選項中選擇轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，接著進行下一步修改。在工具面板中選擇多邊形工具，然后選中墻體所有的“面”然后在工具面板里的編輯多邊形下拉菜單中選擇翻轉(zhuǎn)按鈕，使的墻體的法線翻轉(zhuǎn)，這樣才能在圖書館內(nèi)部看到想要的效果，不然將是漆黑一片。下面需要對墻體內(nèi)部進行進一步的細化修改。首先選擇墻體，然后點擊鼠標右鍵，選擇對象屬性，進入屬性選擇菜單后，在“背面消隱”選項的前面打鉤選擇，這樣可以使墻體的面對著我們的面進行消隱，為下面的操作提供了方便。（如圖21）圖21墻體的建立（2）窗體的創(chuàng)建首先選擇墻體上事先建好的兩條線，選擇完畢后，點擊“連接”工具，然后輸入?yún)?shù)2400MM，這是窗體的高度。然后點擊“多邊形”工具，選擇面，再選中窗體,然后點擊編輯多邊形面板里面的“擠出”按鈕，輸入?yún)?shù)240MM，以達到更為逼真的效果。然后選擇分離，使其與墻體分離，并命名為窗框。（如圖22）圖22窗框然后關閉子物體,再次選擇窗框，為了操作方便，使用快捷鍵ALTQ，使窗體孤立。點擊工具欄選擇按鈕，選擇“邊”選項，然后選取窗體兩邊，點擊編輯幾何體下面的“連接”選項，輸入?yún)?shù)2600MM，然后再次選擇最上方的兩條邊，再次連接，在其中央做出一條線。接著選擇下方兩條邊，繼續(xù)進行連接操作，然后連接出第三條邊。此時可看出窗體大致形狀。最后，點擊“面”工具，選擇整個窗體，然后選擇編輯多邊形下面“插入”工具，在插入面板里，選擇“按多邊形”插入方式，然后輸入變量30MM。再選擇“擠出”工具，輸入?yún)?shù)30MM。為了是窗體更為逼真，立體感更強，需要對窗體重復進行插入操作，分別輸入?yún)?shù)為10MM和10MM，此時得到的窗體就更為立體。完成后，點擊面選擇工具，將窗體的五個面刪除，此時窗體完成。依照上面的步驟，將圖書館室內(nèi)的窗戶全部完成。（如圖23）圖23窗體整體（3）墻角線的建立首先選擇“面”選項，將建好的墻體全部選擇中，然后在編輯幾何體界面下選擇切片平面工具，接著看著圖形緩慢移動切線，并將參數(shù)修改為260MM。然后進行切割，切割完畢后可以看到距地面260MM處出現(xiàn)一條環(huán)形切線。因為墻角線和墻面的材質(zhì)不同，所以需要對墻角線和墻面賦予不同的材質(zhì)。選擇切割好的墻角線，然后選擇“分離”工具將其與墻面分離。按F鍵進入前視圖，點擊穿越選擇工具，然后選擇墻角面，選擇面工具，選擇分離工具，命名為墻角線，使之完成分離。因為墻角線有向外凸出效果，所以對其進行細化，選擇所有墻角線，然后選擇擠出工具，選擇按各自的法線擠出，并輸入?yún)?shù)20MM。（如圖24）圖23墻角線完成（4）書柜的制作首先創(chuàng)建一個長度為1800MM，寬度為1100MM，高度為1800MM的長方體，并命名為書柜。第二步，再分別建立4個長度，寬度，高度都為70MM的長方體，并用“對其”工具，使他們分別與書柜的四個邊角對齊。改變4個書角的顏色，然后命名為“書角”。鼠標右鍵點擊書柜，將其轉(zhuǎn)換成可編輯的多邊形，然后對其進行細化。點擊“邊”工具，選擇一條邊，然后加選同一個面上的另一條邊，選擇“連接”工具連接兩條邊，輸入?yún)?shù)2，使所選擇的面分段為兩端。接著選擇書柜已劃分成兩段的面，選擇“面”工具將它們選中。然后點擊插入工具，選擇按多邊形插入，然后輸入?yún)?shù)20MM。最后對其進行擠出操作，形成柜子內(nèi)陷的效果。點擊擠出按鈕，選擇按組擠出，然后輸入?yún)?shù)50MM。，確定后各得到如下圖形。為了讓書柜更加逼真，需要對其進行進一步細化，對其進行圓滑處理。首先選擇中整個書柜，然后需要在其四周加上環(huán)切線。在編輯幾何體選項里，選擇使用NURMS細分，這樣就能使書柜的表面和四周更加圓滑和逼真，不會出現(xiàn)很突兀的棱角。最后為書柜選擇適當?shù)念伾M行顏色處理，書柜制作完成。（如圖24）圖24書柜模型（5）吊燈的制作首先創(chuàng)建一個半徑為80MM，高度為200MM的圓柱形作為天花板吊燈的底座，然后將其轉(zhuǎn)化為可編輯的多邊形，對其進行略微修改。然后建立一個長度為2200MM，寬度為450MM，高度為40MM的長方體，作為吊燈的底座面。同樣的方法，將其轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，將其四周加上環(huán)切線，再用圓滑的方式將其展現(xiàn)。然后再其兩側分別建立兩個長度為450MM，寬度為10MM，高度為200MM的長方體，再用對齊工具將它與底座面的兩邊對齊，然后用復制工具復制另一個，仍然將其對齊于底座面的另一邊。最后將底座和底座面合并，用移動工具移動底座，使它的軸心和底座面的軸心重合，避免兩者之間出現(xiàn)縫隙，然后進出頂視圖觀察，看是否移動到位，如果沒有，繼續(xù)移動，直到兩者無縫連接。此時完成吊燈的整體框架，下面將制作燈管。用同樣的方法，首先創(chuàng)建一個半徑為50MM，高度為2000MM的圓柱體。此時燈管體已經(jīng)完成，下面為其制作接口部分，創(chuàng)建一個半徑為70MM，高度為50MM的圓柱體，然后選擇“旋轉(zhuǎn)”工具，將其按Y軸旋轉(zhuǎn)90度，然后將其移動至燈管體一側，然后點擊CTRLV對其進行復制，然后將其移動至燈管另一側，移動時依照坐標系精確移動，并用頂視圖進行觀察，以確保燈管和接口的無縫連接。最后，將燈管打包成組，便于整體移動。接著將燈管和底座進行合并，首先選中燈管部分，利用移動工具和坐標系參數(shù)輸入的方式將燈光放在底座上合適的位置。最后使用“對齊”工具，將燈管和底座的兩端對其，選擇“對齊”工具后，點擊吊燈底座，然后勾選X軸，再選擇將燈管X軸的最大值與電燈底座的X軸的最大值對齊。對其完畢后，用同樣的方法，轉(zhuǎn)到透視圖，對電燈整體進行檢查，如果沒有問題，則電燈制作完畢。（如圖25）圖25吊燈（6）桌子椅子的制作首先點擊文件下拉菜單，點擊場景重置，將界面內(nèi)其他物體清除掉。然后設定系統(tǒng)尺寸，在自定義下拉菜單下，點擊單位設置，將顯示單位比例和系統(tǒng)單位設置都選定為毫米。選擇創(chuàng)建按鈕，鍵盤輸入創(chuàng)建一個長度為25MM，寬度為25MM，高度為500MM的長方體。然后點擊L進入左視圖，在圖形上按鼠標右鍵，將其轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形物體，然后選擇頂點工具選擇最上面的四個頂點，將其向左移動150MM，接著需要向上再擠出200MM，進入透視圖，選擇面工具，選擇最上面的面，然后進入編輯多邊形下拉菜單里的擠出設定工具，輸入?yún)?shù)200MM，因為椅子腿有彎曲效果，需要對其加一圈環(huán)切線，在椅子腿中間加完一圈環(huán)切線之后，選中移動工具，將環(huán)切線向右拉動一定距離即可。由于椅子靠背上部也有彎曲效果，用同樣的方法，選中最上面的四個頂點，然后將其向右拉動一定的距離。為了使椅子腿更加圓滑，需要為其邊緣添加一些倒角，所以在其四周加上幾圈環(huán)切線，以達到所要效果。制作完畢后，將其命名為“椅子腿”。接著制作椅子的橫撐，首先創(chuàng)建一個長度為400MM，寬度為25MM，高度為25MM的長方體。然后將其移動至高度為400MM的位置，鼠標右鍵單擊移動工具，然后輸入?yún)?shù)400即可，再將它向前推拉至適當?shù)奈恢谩＝又鴮M撐轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形物體，然后選擇“線”工具，為其四周添加幾圈環(huán)切線，已達到圓滑效果。最后為其命名為“橫撐”。此時再次選中橫撐，CTRLV對其復制，復制完畢后需要對其旋轉(zhuǎn)可得到椅子腿，點擊旋轉(zhuǎn)按鈕，在X軸輸入角度90，然后鼠標右鍵點擊移動工具，輸入?yún)?shù)200MM，然后再次推拉將其移動至適當?shù)奈恢?。也可用對齊工具，是它的Z軸最大短與另一個椅子腿Z軸最大端對其。由于椅子兩側是對稱的，所以選中現(xiàn)在建好的所有模型，CTRLV復制后，將其整體沿著Y軸移動400個單位，鼠標右鍵單擊移動工具，然后輸入?yún)?shù)400MM即可。接著對椅子的橫撐進行復制，旋轉(zhuǎn)移動后利用對齊工具，使各個坐標軸對齊，即可得到椅子的整體框架。（如圖56）圖26椅子框架下面繼續(xù)對椅子面進行創(chuàng)建，首先創(chuàng)建一個長度為400MM，寬度為400MM，高度為20MM的長方體，然后選擇“對齊”工具，將其Z軸的最小對準目標物體的最大，然后進行拖拉將其移動至適當?shù)奈恢谩Ｓ捎谝巫用嬗幸粋€向下彎曲的效果，所以需要在椅子面中間加上三條環(huán)切線，首先選擇線工具，選擇椅子面的其中一邊，然后單擊環(huán)形按鈕，選中桌子面邊緣的所有邊，然后選擇連接，輸入?yún)?shù)3，即可為桌子面添加3條環(huán)切線，然后分別選擇這三條線，分別向上或向下進行微調(diào)，使得椅子面有向下彎曲的效果。然后在椅子面的四種的面進行擠出工作，使得椅子面的四周能夠包住椅子腿。最后進行椅子靠背的制作，用同樣的方法，創(chuàng)建一個長度為20MM，寬度為450MM，高度為200MM的長方體，然后將其轉(zhuǎn)換為可編輯的多邊形物體，點擊L進入左視圖，點擊F4打開線框顯示，然后將其放在高度約為500MM的位置，然后選擇頂點工具，選擇椅子靠背最上面的四個頂點，接著向右側拉動，使椅子靠背得到傾斜的效果，最后選擇“對齊”工具，使椅子靠背和目標物體的軸心對齊即可。然后利用上面的方法同樣使椅子靠背有向后彎曲的效果。桌子的制作和椅子基本相同，在此不再重復敘述。最后利用復制工具，可以得到多張椅子，通過移動和鏡像工具，將椅子放在桌子的兩側即可，此時桌子椅子建模完畢。（如圖27）圖27桌子椅子模型（7）場景貼圖及物體的合并首先，需要賦予窗戶玻璃材質(zhì)，但是3DMAX中的玻璃材質(zhì)在VRML中無法顯示，所以在這種情況下，需要對窗體進行修改，以便為后期制作提供必要的準備。先在窗體中間添加一個長方體，以方便后期貼圖使用。選擇窗體，然后按ALTQ，將窗體孤立，然后按T進入頂視圖，開啟頂點捕捉工具，在兩個頂點直接建立一個長方體，然后進入修改面板，調(diào)整長方體大小，使其覆蓋整個窗體。最后按L進入左視圖，移動長方體將其移至窗體中間，用同樣的方法，對剩下的窗體進行相同的材質(zhì)。所有的窗體修改完畢后，下面對場景進行賦予響應的材質(zhì)。首先按H打開按名字選擇菜單，選中墻體，然后打開材質(zhì)編輯器，先點擊鼠標右鍵將材質(zhì)球轉(zhuǎn)換為64顯示，選擇一個材質(zhì)球，將標準材質(zhì)轉(zhuǎn)換為建筑材質(zhì)，然后點擊漫反射顏色，對顏色進行調(diào)節(jié)，分別輸入?yún)?shù)R233，G233，B233，此時將材質(zhì)賦予給墻體，賦予完畢后看墻體的顏色是否合適，不合適用同樣的方法進行微調(diào)。接著為地面賦予瓷磚的材質(zhì)，同樣的方法，選中地板，打開材質(zhì)編輯器，選擇建筑材質(zhì)，然后在圖片庫內(nèi)選擇一張瓷磚的圖片拖拉至漫反射貼圖右方的空白處，然后點擊在視窗里顯示貼圖，從視窗里可以看出，由于貼圖較大，需要在對貼圖進行調(diào)整，點擊漫反射貼圖，將平鋪數(shù)據(jù)改為44，由于地板是不規(guī)則圖形，貼圖此時無法顯示，所以需要進入修改器下拉菜單，進入UV坐標，然后選擇UVW貼圖即可完成對地板的貼圖。用同樣的方法，對墻體賦予建筑材質(zhì)，輸入?yún)?shù)R203，G203，B203，然后將材質(zhì)賦予墻體，最后分別將天花板和墻角線也賦予相應的材質(zhì)。下面將前面做好的模型導入此場景，首先打開文件菜單，在下拉菜單里選擇合并選項，然后在相應的文件夾下選擇桌子椅子，在選項框中選擇全部，然后確定，此時桌子椅子導入完成。下面將桌子椅子用移動工具放在合適的位置，然后CTRLV對其進行若干次復制，得到多組物體，然后將其放在圖書館的各個相應的位置，然后按F3看整體布置是否恰當，如果有偏差，則仍需要用移動工具進行調(diào)試。接著繼續(xù)將書柜合并入場景之中，導入場景之后，先將書柜打包成組，以便下面復制操作，先選中書柜的所有組件，然后在組下拉菜單中點擊成組即可。但是由于書柜的方向不對，需要對其進行旋轉(zhuǎn)操作，選中書柜，鼠標右鍵點擊“旋轉(zhuǎn)”工具，然后在偏移坐標軸Z軸中輸入?yún)?shù)90，此時書柜朝向改變，得到想要的效果。下面用同樣的方法，將書柜放在適當?shù)奈恢?，然后對其進行復制，經(jīng)過若干次復制后，將這些書柜放置于大廳的各個位置即可。最后導入電燈，導入后將電燈沿著Z軸方向移動即可，方法同上，最終完成物體的合并。如圖（28）圖28整體場景（8）燈光和攝像機的創(chuàng)建首先打開創(chuàng)建面板，點擊燈光按鈕，選擇泛光燈，按T進入頂視圖，然后最大化顯示，對燈光進行調(diào)節(jié)，移動泛光燈的位置和焦距，然后在透視圖內(nèi)看光線效果，由于在VRML里還需要用代碼進行調(diào)節(jié)，再次只需調(diào)整為大致的效果即可。接著在場景內(nèi)放置幾臺攝像機，可以為后面漫游是提供方便，首先點擊創(chuàng)建面板里的攝像機按鈕選擇目標攝像機，然后在頂視圖內(nèi)調(diào)節(jié)位置和角度，焦距越長，則視野越小，焦距越大，視野越大，一般人的視角為120度，所以在焦距選擇框內(nèi)輸入?yún)?shù)43即可，然后在透視圖內(nèi)觀察視野是否合適，然后在頂視圖內(nèi)調(diào)節(jié)位置，達到理想的效果，在透視圖內(nèi)按C可進入第一人稱視角，此時觀察攝像機是否達到預期效果，如果沒有，繼續(xù)進行調(diào)試，調(diào)試完畢后，可以繼續(xù)添加若干個攝像機，方法相同。232VRML文件的導出與后期制作（1）建模完畢后，選擇文件下拉菜單下面導出選項，在導出對話框內(nèi)選擇保存類型為VRML97格式，并命名為“圖書館”，在VRML97導出界面中，選中“縮進”，“基本線”以及“坐標插補器”選項，然后點擊確定。導出成功后，會生成一個名為“圖書館WRL”的文件，將其用VRMLPAD打開，會顯示出代碼編輯界面。（如圖29）圖29代碼界面下面通過用代碼編輯的方式對模型進行貼圖，燈光，視點等進行操作。由代碼界面可知，在3DMAX中的模型都轉(zhuǎn)換為一個個父節(jié)點，每個父節(jié)點包含若干個子節(jié)點，這些子節(jié)點是模型的各個組成部分，下面開始對模型進行貼圖。物體的外部貼圖是由外觀域節(jié)點控制，外觀域（APPEARANCE）節(jié)點是一級域節(jié)點，用在SHAPE節(jié)點中為APPEARANCE域的域值，它分為兩種情況第一是節(jié)點中使用材質(zhì)域，用來說明物體表面的材質(zhì)，域值使用材質(zhì)域節(jié)點表示。下面對材質(zhì)域進行調(diào)節(jié)，VRML的色彩設計分為兩種類型，一種為整體造型添加同樣的顏色，另一種為造型添加變化的顏色。3第一種較為簡單，只需為DIFFUSECOLOR域的域值設定一組合適的RGB分量值，就完成了對造型基本顏色的設計，瀏覽器會自動為整體造型的各個表面添加相同的漫反射顏色，下面就使用此種方法。首先打開左側名字為“書柜”的父節(jié)點，然后鼠標放置于程序“MATERAL”位置，單擊頂部工具欄的材質(zhì)編輯命令，進入材質(zhì)設置編輯器。在該編輯器中，通過鼠標操作可以編輯材質(zhì)的DIFFUSECOLOR域，SPECULARCOLOR域，SHININESS域和AMBIENT域等，也以一邊調(diào)整一邊觀看效果。需要注意的的是COLOR顏色節(jié)點的設置優(yōu)于METERIAL材質(zhì)節(jié)點的顏色設置，使用COLOR顏色節(jié)點后，METERIAL材質(zhì)節(jié)點的EMISSIVECOLOR域設定的顏色將會失效，所以可以省略掉APPEARANCE外觀域的全部設置。對于書柜其DIFFUSECOLOR的參數(shù)分別為05294，02314，003137。此時如果效果已經(jīng)調(diào)整好，則不需要進行下面的貼圖步驟。但是由于書柜材質(zhì)是木制的，所以只在才是編輯界面是無法實現(xiàn)書柜的木制效果，所以需要再為書柜的外表貼上木制的材質(zhì)貼圖。貼圖域的節(jié)點結構為IMAGETEXTUREURL“圖像文件名”，其中URL域說明貼圖使用的圖形名稱和位置，必須為全名，相對位置和絕對位置都可以。需要注意的是，VRML只支持JPG和GIF圖像格式。接著對書柜內(nèi)部面的材質(zhì)進行編輯，此時用到INDEXEDFACESET面集節(jié)點，它和線集節(jié)點一樣，有COLOR，COLORINDEX和COLORPERVERTEX三個域值用于為所創(chuàng)建的平面造型著色，由于在建模過程中顏色已經(jīng)確定，所以此時不需進行修改。用同樣的方法，找到圖書館內(nèi)各個模型的父節(jié)點，然后進入代碼編輯命令面板，對各個圖形的子節(jié)點進行材質(zhì)的編輯和表面的貼圖，完畢后進行調(diào)試，進入視圖模式后看效果，如果有錯誤則退出檢查代碼是否出現(xiàn)錯誤并加以修改。（2）圖書館建模完畢后，由于四周全是黑色，效果很差，沒有周圍景物的襯托，顯得非常單調(diào)，所以還要為圖書館的周圍添加上場景環(huán)境。在VRML中虛擬背景分為全景空間背景和天體空間背景兩種全景空間背景是一個將造型包圍在里面的空間立方體，具有前后左右上下六個平面，可以根據(jù)圖書館周圍的需要設置不同的材質(zhì)和圖片。天體空間背景是一個無窮大的空間球體，分為天空背景和地面背景。天空和地面的劃分以地平線為界。地平線位于原始坐標系XOZ平面向后延伸的無窮遠處，上面的球體是天空，下面的球體是地面。背景和造型的嵌套關系是造型在最里面，全景空間背景的立方體為中間包圍層，天體空間背景的無窮大球體是最外面的包圍層。如果同時增加了全景空間和天空空間兩種背景，可以通過設置全景空間背景的透明度值決定能否看到天空和地面的顏色。在默認的情況下，沒有全景空間背景，天空和地面均為黑色。下面要用到BACKGROUND背景節(jié)點，它可以是任意組節(jié)點的子節(jié)點，用于在當前坐標系中創(chuàng)建全景空間或天體空間背景?？臻g背景在空間變換中僅受到坐標系旋轉(zhuǎn)變化的影響，不受坐標系平移或縮放變換的影響，因此在這種情況下，瀏覽者是不可能靠近背景，只能從不同的角度觀察全景空間背景。BACKGROUND背景節(jié)點包括若干個域值，SKYCOLOR域的域值由一系列RGB顏色組成，用于設定天體背景中天體的顏色，默認為黑色。SKYANGLE域的域值用于設定天空著色位置所需的空間角度，角度用弧度表示。相對應的GROUNDCOLOR域和GROUNGANLE域分別用于表示地面顏色和角度。3為圖書館創(chuàng)建天空背景，需要模擬真實的立體天空空間效果，必須采用梯度著色的方法。在BACKGROUND背景節(jié)點中，首先對SKYCOLOR域的域值進行多種顏色的設置，天空的顏色排列方向從上到下，從垂直的頂部到水平處一次渲染。然后在SKYANGLE域的域值中，為每一種顏色提供一個空間角度，角度用垂直頂部開始度量，由于默認起始角度為0弧度在設置中被省略，所以天空角度的設置數(shù)目總比天空顏色的設置數(shù)目少一個。即第一種顏色對應于起始角度，第二種顏色對應于設置的第一個角度，第三種顏色對應于設置的第二個角度，以此類推。角度之間為兩種顏色的過渡區(qū)域。創(chuàng)建一個多色的天空背景，有頂部的藍色，中間的天藍色到水平處的白色，形成一個顏色梯度變化的天空背景。接著創(chuàng)建地面背景，創(chuàng)建地面背景梯度著色的方法與創(chuàng)建天空背景時大體相同，在BACKGROUND背景節(jié)點中，利用GROUNDCOLOR域和GROUNDANGLE域的域值，設置一組地面顏色及確定顏色渲染位置的空間角度。地面角度的起始位置與天空角度不同，地面角度0度位于正下方，90度位于地平線，地面角度按升序排列。第一種地面顏色對應于地面角的起始位置，即地面背景的正下方；第二種顏色對應于第一個地面角的位置，以此類推。此時，圖書館的外部場景環(huán)境設置完畢。（3）由于圖書館內(nèi)部并沒有設置燈光，所以內(nèi)部的光線暗淡，與現(xiàn)實效果不服，所以需要對其進行燈光的添加和設置。在VRML中，默認情況下，瀏覽器會自動生成一個白色頭燈光源HEADLIGHT。此光源為平行光束，與瀏覽者的視點同步運動，始終照亮瀏覽者的前方。頭燈光源可以通過設置NAVIGATIONINFO節(jié)點的HEADLIGHT域的域值，控制光源打開或關閉，默認缺省情況下，頭燈為打開狀態(tài)，光源的顏色無法改變。此外，還可以人工設置三種類型的光源點光源，平行光源和錐光源。其中點光源和常見的燈泡類似，由一個發(fā)光點向整個空間散發(fā)光線。平行光則是始終朝著一個特定的方向發(fā)射光線，在場景中產(chǎn)生一組完全平行的光照效果。錐光源類似于帶罩的臺燈，由一個發(fā)光點向一個特定的方向照亮圓錐體。光源的顏色可以再COLOR域中，由一個RGB顏色域值進行設置。在VRML創(chuàng)建的光源與現(xiàn)實世界中的光源最大的差異是無法自動產(chǎn)生陰影，需要通過人為設置已達到陰影效果。下面對圖書館的內(nèi)部進行點光源的設置，點光源由發(fā)光點向四面八方發(fā)射亮度相同的光線，各個方向具有相同性，很適合作為圖書館內(nèi)的燈光。由于在3DMAX中燈光的位置已經(jīng)確定，所以在此不需要再對燈源的坐標進行調(diào)整，只需要對燈源的顏色，輻射半徑，明亮程度等進行設置。POINTLIGHT點光源節(jié)點也包括若干個域值，其中ON域值用于設定點光源的打開與關閉；LOCATION用于設定點光源在當前坐標