室內(nèi)環(huán)境三維虛擬實(shí)時交互定制畢業(yè)論文

1、. . . . 西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）室環(huán)境三維虛擬實(shí)時交互定制Three-dimensional Virtual and Real-time Interactive Customization for Indoor Environment年 級:2006級學(xué) 號:姓 名:專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動化指導(dǎo)老師:王培俊2010年 06月 52 / 60院 系 機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動化 年 級 姓 名 題 目 室環(huán)境三維虛擬實(shí)時交互定制 指導(dǎo)教師評 語 指導(dǎo)教師 (簽章)評 閱 人評 語評 閱 人(簽章)成 績答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

2、文）任務(wù)書班 級學(xué)生學(xué) 號發(fā)題日期： 年 月 日 完成日期： 月 日題 目 室環(huán)境三維虛擬實(shí)時交互定制 1、本論文的目的、意義目的：以對學(xué)校實(shí)驗(yàn)室X5112的建模，設(shè)計(jì)一個對該教室的遠(yuǎn)程異地三維實(shí)時交互定制設(shè)計(jì)平臺。對cad，pro/e和3Dsmax建模的熟悉以與對VRML運(yùn)用。通過使用VRML進(jìn)行編程，了解基于網(wǎng)頁虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。如今，在國外VRML已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)、科研教學(xué)、商務(wù)甚至軍事等各種領(lǐng)域，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 通過研究室環(huán)境的定制設(shè)計(jì)，了解三維虛擬定制設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。VRML給我們帶了個一個全新的三維世界，讓我們的互聯(lián)網(wǎng)不再僅僅停留在平面上，它使這個虛擬的世界動

3、了起來，而且不僅僅是他自己能動，我們還可以讓他按照我們的意志而動。VRML創(chuàng)造的是一個可進(jìn)入、可參與的世界。 你可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動、逼真的三維立體世界，你可以在里面自由的遨游。VRML是一種國際標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)定義，MIME類型為x-world/x-VRML，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺無關(guān)。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 學(xué)習(xí)VRML，Java語言，進(jìn)行人機(jī)交互界面設(shè)計(jì) 使用3DSMAX對實(shí)驗(yàn)室X5112進(jìn)行三維建模 了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用圍和發(fā)展現(xiàn)狀趨勢 對布局進(jìn)行人機(jī)交互定制，定制兩種布局模型 對燈，門，窗進(jìn)行人機(jī)交互 進(jìn)行控制面板設(shè)計(jì)，制作網(wǎng)頁 3、論文各部分容與時

4、間分配：（共 12 周）第一部分 收集資料，學(xué)習(xí)建模軟件和編程軟件 (3周) 第二部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí) (1周) 第三部分 設(shè)計(jì)模型和繪制 (1周)第四部分 分解任務(wù)，逐一解決設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題 ( 3周) 第五部分 導(dǎo)入模型，整合程序，進(jìn)行交互設(shè)計(jì) (3 周)評閱與答辯 進(jìn)行主界面設(shè)計(jì)，后期網(wǎng)頁制作 ( 1周)備 注指導(dǎo)教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日摘 要互聯(lián)網(wǎng)的普與對各行業(yè)都帶來了巨大的發(fā)展意義。現(xiàn)在很多的設(shè)計(jì)都是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行的，其中包括建筑環(huán)境設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室部布局設(shè)計(jì)等。本論文以西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)國家級機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示中心的機(jī)械展示廳X5112為對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室部布局的定制

5、設(shè)計(jì)。對X5112實(shí)驗(yàn)室的外觀進(jìn)行原貌建模，并在室進(jìn)行兩種布局的定制，以符合不同應(yīng)用場合的需求。基于Web的虛擬定制設(shè)計(jì)可以滿足各種實(shí)驗(yàn)對場地的使用要求，提高實(shí)驗(yàn)室使用效率，節(jié)省制作建筑模型的成本和時間。同時，基于網(wǎng)頁的三維實(shí)時交互定制使設(shè)計(jì)者和消費(fèi)者能更方便的交流。本定制設(shè)計(jì)由視點(diǎn)定位、視點(diǎn)巡航場景控制和布局定制等模塊組成，用戶可以形象、生動地了解實(shí)驗(yàn)室的部環(huán)境，可以通過定制設(shè)計(jì)決定選擇哪種布局，以便更有效地利用室空間。通過加入虛擬導(dǎo)航，本設(shè)計(jì)盡可能讓使用者產(chǎn)生“身臨其境”的感覺。在室外門口的視點(diǎn)，可以通過“推門”的動作來打開門。門的推拉跟現(xiàn)實(shí)中一樣，能旋轉(zhuǎn)90°，且不能反向旋轉(zhuǎn)，

6、完全符合實(shí)際情況。在室，按照要求，安裝了六排日光燈，加入接觸傳感器，可以通過開關(guān)處的傳感器打開日光燈。初始狀態(tài)下，室的光線是比較暗的。使用者需要點(diǎn)擊左邊的控制面板“燈開關(guān)”視點(diǎn)找到室的燈開關(guān)，然后按開關(guān)以打開室燈，才能清楚的看到室的布局環(huán)境。使用者可以 “推拉”窗戶以打開或者關(guān)閉窗戶。本設(shè)計(jì)在視覺上追求“身臨其境”的逼真感，對實(shí)驗(yàn)室部環(huán)境和室外的部分環(huán)境進(jìn)行貼圖，圖片源于對X5112的實(shí)地現(xiàn)場拍攝，經(jīng)過修改處理后使用。設(shè)計(jì)中加入了視點(diǎn)導(dǎo)航的功能。點(diǎn)擊左邊控制面板的“全景瀏覽”按鈕，程序進(jìn)入全景瀏覽狀態(tài)，觀看者從門口“步行”繞室一圈，完整的看清室各個角落，并且從不同的角度和位置觀看室環(huán)境，使用戶

7、對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境有更深層次的認(rèn)識。通過多次反復(fù)修改、調(diào)試，定制系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：室環(huán)境 定制 交互 設(shè)計(jì)AbstractThe popularization of the internet makes a contribution to many callings. Nowadays many businesses are based on the Internet. There are large number businesses of decoration are based on Internet.This design built a model of the classroom

8、 X5112 of SouthwestJiaotongUniversity. It built a breathing model of X5112 by using 3DSMAX, and built two kinds of layout to satisfy different requirements. This design not only satisfieddifferent kinds of requirements but also retrenched time and cost. Web-based 3D real-time interaction can be cust

9、omized so that designers and consumers a more convenient communication.This designincluded orientation of viewpoint, roam, andcustomize of scene. User can see wherever he wants to see. It even can make a different scene of this model. In this way, user can make a rational use of the space of this ro

10、om.In this program, we try our best to improve the third dimension by take analog navigation in. At the front of the door, user can open the door by “push” the door. It likes the user stand in front of a real room. In the room, there are six groups of fluorescent lamps, users can turn on those fluor

11、escent lamps by touch the switch. At initial condition, it is dark in the room, after turn on the lights; users can see the room clearly. There are windows on the wall, users can open the windows and see the landscape outside the windows. This design makes it lifelike. Take photos in the model, so t

12、hat we can feel we are in a real room. The photos are taken in the classroom X5112, and then amend by software like Photoshop and so on.Design viewpoint navigation functions added.Click on the left Control Panel's "panoramic view" button, the program state into the panoramic view,will

13、watch from the door for the first-person "walk" around the indoor ring, so users can see the room clearly and completely.By several revisions, the program ran like what it depiction above. The program meet the require.Key words:Indoor Environment, Customize Interaction Design目 錄緒論1問題的提出1國外

14、研究現(xiàn)狀1本文研究的主要容、目標(biāo)與方法3第1章X5112模型建立41.1 外型設(shè)計(jì)41.1.1 整體41.1.2 展柜41.1.3燈51.1.4 門61.1.5 窗戶7第2章模型真實(shí)感處理82.1 模型顏色的修改82.2 模型的貼圖9第3章人機(jī)交互設(shè)計(jì)123.1 門的打開與關(guān)閉123.2 窗戶的開關(guān)153.3 室燈光的開關(guān)173.3.1 環(huán)境自然光線173.3.2 室燈光控制183.4 布局設(shè)計(jì)223.5 視點(diǎn)控制263.6 全景瀏覽31第4章控制面板設(shè)計(jì)374.1 無傳感器的HUD374.2 帶傳感器的HUD384.3 兩種HUD的對比40第5章網(wǎng)頁設(shè)計(jì)41結(jié)論44致45參考文獻(xiàn)46附錄：實(shí)

15、習(xí)報(bào)告47緒論 問題的提出隨著我國綜合國力的發(fā)展，人民的生活水平得到了大幅度的提高。許多人都為自己或者子女購置了房屋。人的一生，絕大部分時間是在室渡過的。因此，人們設(shè)計(jì)創(chuàng)造的室環(huán)境，必然會直接關(guān)系到室生活、生產(chǎn)活動的質(zhì)量，關(guān)系到人們的安全、健康、效率、舒適等等。室環(huán)境的創(chuàng)造，應(yīng)該把保障安全和有利于人們的身心健康作為室設(shè)計(jì)的首要前提。人們對于室環(huán)境除了有使用安排、冷暖光照等物質(zhì)功能方面的要求之外，還常有與建筑物的類型、性格相適應(yīng)的室環(huán)境氛圍、風(fēng)格文脈等精神功能方面的要求。由于人們長時間地生活活動于室，因此現(xiàn)代室設(shè)計(jì)，或稱室環(huán)境設(shè)計(jì)，相對地是環(huán)境設(shè)計(jì)系列中和人們關(guān)系最為密切的環(huán)節(jié)。然而，人們生活節(jié)

16、奏的加快，很多時候不能親身到樓房現(xiàn)場看房，但互聯(lián)網(wǎng)的普與正好彌補(bǔ)了這個不足處。現(xiàn)在，有很多的事情可以在網(wǎng)上完成。比如：網(wǎng)上傳送（E-Mail）、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)視頻，甚至日漸成熟的網(wǎng)上交易。要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上交易，首先要把商品呈現(xiàn)在消費(fèi)者面前，不論是以文字、圖片或是視頻的形式。然而，不論是視頻還是圖片，都有共同的缺陷：消費(fèi)者不能按自己的意愿來查看所需商品。這是網(wǎng)絡(luò)交易的一大硬傷，因?yàn)槭蹾TML的限制，WWW網(wǎng)頁只能是平面的結(jié)構(gòu)，就算 JAVA語言能夠?yàn)榫W(wǎng)頁增色不少， 但也僅僅停留在平面設(shè)計(jì)階段，而且實(shí)現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動態(tài)交互是非常繁瑣的。 然而，VRML的出現(xiàn)，讓世界從顯示器上“跳”了出來，創(chuàng)造了

17、一個可進(jìn)入、可參與的世界。 國外研究現(xiàn)狀互聯(lián)網(wǎng)的普與對各行業(yè)都帶來了巨大的發(fā)展意義?，F(xiàn)在很多的交易都是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行的。然而熟悉WWW的人都知道，受HTML的限制，網(wǎng)頁只能是平面的結(jié)構(gòu)，就算 JAVA語言能夠?yàn)榫W(wǎng)頁增色不少， 但也僅僅停留在平面設(shè)計(jì)階段，而且實(shí)現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動態(tài)交互是非常繁瑣的。 VRML創(chuàng)造的是一個可進(jìn)入、可參與的世界。 你可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動、逼真的三維立體世界，你可以在里面自由的遨游。VRML是一種國際標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)定義，MIME類型為 x-world/x-vrml，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺無關(guān)。由于VRMLl.0的種種限制

18、，VRML2.0的產(chǎn)生也就是不可避免的。VRMLl.0只能創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物。因此雖然能用WMLl.0來建立用戶的虛擬代表，它們卻不能做其他任何事情。但是，VRML2.0能夠改變這一點(diǎn)，它增加了行為，可以讓物體旋轉(zhuǎn)、行走、滾動、改變顏色和大小。 比較起來，VRML2.O比VRMLl.0有了長足的進(jìn)步，其巨大的改變，正如當(dāng)年MicroSoft公司的Window95比之Windows3.0的進(jìn)步。VRML發(fā)展已經(jīng)成為新的國際標(biāo)準(zhǔn)X3D，它在VRML的基礎(chǔ)上做了很多改動。X3D是一種支持XML編碼格式的開放式3D標(biāo)準(zhǔn),3D數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時交流，具有可移植性，頁面整合性，易于和下一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

19、整合，另外采用了組件化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了系統(tǒng)資源的占用且具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。如今，在國外VRML已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)、科研教學(xué)、商務(wù)甚至軍事等各種領(lǐng)域，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。VRML給我們帶了個一個全新的三維世界，讓我們的互聯(lián)網(wǎng)不再僅僅停留在平面上，它使這個虛擬的世界動了起來，而且不光是他自己能動，我們還可以讓他按照我們的意志動。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)。自1962年，美國青年（Morton Heilig）,發(fā)明了實(shí)感全景仿真機(jī)開始。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來越受到大眾的關(guān)注。以三個I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思

20、維構(gòu)想性，作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特點(diǎn)，并融合了其它先進(jìn)技術(shù)。在國際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛的今天，具有廣泛的應(yīng)用前景。重大的發(fā)展過程如下：VRML開始于20世紀(jì)90年代初期。1994年3月在日瓦召開的第一屆WWW大會上，首次正式提出了VRML這個名字。1994年10月在芝加哥召開的第二屆WWW大會上公布了規(guī)的VRML1.0標(biāo)準(zhǔn)。VRML1.0可以創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，但沒有聲音和動畫，你可以在它們之間移動，但不允許用戶使用交互功能來瀏覽三維世界。它只有一個可以探索的靜態(tài)世界。1996年8月在新奧爾良召開的優(yōu)秀3D圖形技術(shù)會議-Siggraph'96上公布通過了規(guī)的VRML2.0標(biāo)準(zhǔn)。它在

21、0;VRML1.0的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的補(bǔ)充和完善。它是以SGI公司的動態(tài)境界Moving Worlds提案為基礎(chǔ)的。比VRML1.0增加了近 30個節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了靜態(tài)世界，使3D場景更加逼真，并增加了交互性、動畫功能、編程功能、原形定義功能。1997年12月VRML作為國際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，1998年1月正式獲得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO批準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)號ISO/IEC14772-1:1997）。簡稱VRML97。VRML97只是在VRML2.0基礎(chǔ)進(jìn)行上進(jìn)行了少量的修正。但它這意味著VRML已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的國際標(biāo)準(zhǔn)。1999年底，VRML的又一種編碼方案X3D草案發(fā)布。X3D整合正在發(fā)展的

22、XML、JAVA、流技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，包括了更強(qiáng)大、更高效的3D計(jì)算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。以與對數(shù)據(jù)流強(qiáng)有力的控制，多種多樣的交互形式。2000年6月世界web3D協(xié)會發(fā)布了VRML2000國際標(biāo)準(zhǔn)（草案），2000年9月又發(fā)布了VRML2000國際標(biāo)準(zhǔn)（草案修訂版）。預(yù)計(jì)將在2002年，正式發(fā)表X3D標(biāo)準(zhǔn)。與相關(guān)3D瀏覽器。由此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入了一個嶄新的發(fā)展時代。Wed3D協(xié)會其組織包括各種97家會員公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx、Autodesk /D

23、iscreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、FranceTelecom等等。其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件。并各自開發(fā)基于VRML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件， Rm等流媒體文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，F(xiàn)lash動畫文件，多種材質(zhì)效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果。支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設(shè)備。在娛樂、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。并各自為適應(yīng)X3D的發(fā)展，以X

24、3D為核心，有Blaxxun3D等相關(guān)產(chǎn)品。在虛擬場景，尤其是大場景的應(yīng)用方面，以VRML標(biāo)準(zhǔn)為核心的技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢。 本文研究的主要容、目標(biāo)與方法本文主要以西南交大犀浦校區(qū)X5112教室為原型進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造。對X5112進(jìn)行三維虛擬定制，包括外觀，布局和燈光等等。對模型進(jìn)行了推門，開窗和試點(diǎn)導(dǎo)航等動作的編程。目標(biāo)就是使觀看者有身臨其境的感覺，使觀看者能對房屋進(jìn)行各方面的了解，并根據(jù)自己的需求進(jìn)行定制。虛擬程序的模型是通過3DSMAX進(jìn)行初期模型建立，在VRML進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，力求能達(dá)到最好的實(shí)際效果。第1章 X5112模型建立通過對X5112的參觀拍照后，用3DSMAX對其進(jìn)行模型建立。主

25、要包括墻壁、窗戶、門、燈和展柜等。以.VRL格式導(dǎo)出后用 VRML進(jìn)行編程。1.1 外型設(shè)計(jì)1.1.1 整體X5112外型根據(jù)教室的照片與長度估算得來。整體跟普通教室是一樣的，為長方形。用3DSMAX建模時以實(shí)際為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型建立。墻壁和門都是用box來完成，燈和燈吊線則是用cylinder來表現(xiàn)。為了符合實(shí)際的比例，在3DSMAX里，模型的長度為172，寬為130，高度則為38。整體外觀造型如圖：圖1-1 X5112實(shí)驗(yàn)室初始外觀模型部模型包括黑板、柱子、展柜和燈。在3DSMAX建模時，天花板的模型被放在最后一步來完成，以便于對部環(huán)境的建模。部環(huán)境主要是由展柜構(gòu)成，展柜一共兩組，每組兩排。兩

26、組展柜有不同尺寸和模型。展柜由box構(gòu)成。1.1.2 展柜第一組展柜靠門放置，有兩排，每排5個展柜，一共10個。每個展柜由玻璃櫥窗和展柜座構(gòu)成，他們長寬高參數(shù)分別為：（18，5，15）（18，5，3）。完成后如圖所示：圖1-2 靠門組展柜初始模型第二組展柜靠窗布置，有兩排，每排10個展柜，一共20個。每個展柜由玻璃櫥窗和展柜座構(gòu)成，他們長寬高參數(shù)分別為：（12，3.5，12）（12，5，6），完成后如圖所示：圖1-3 靠窗組展柜初始模型1.1.3 燈燈由4個部分組合而成，包括燈管、燈蓋、隔板和吊繩。其中燈管是半徑為0.3，長度為10.2的圓柱體（cylinder），燈蓋是一個長方體（box），

27、其長寬高分別為135，1.5，0.3，隔板也是長方體，其長寬高分別為3，1.5，0.8，吊繩是圓柱體，半徑為0.1，高度為10。完成后如圖所示：圖1-4 日光燈模型1.1.4 門按照實(shí)際情況，該模型分為前后門，都是左右雙開的兩扇門。前后門是同樣的模型，門由長方體構(gòu)成，一共四扇門，參數(shù)一樣，長寬高分別為7，1，23。與門框是無縫切合。完成后門的初始模型如圖：圖1-5 門初始模型1.1.5 窗戶實(shí)驗(yàn)室的窗戶一共八扇，每扇尺寸都一樣。由4個長方體組成窗戶的框架，上下兩個模型一樣，長寬高分別為16.625，1，1，左右兩個模型一樣，長寬高分別為1，1，14，一個長方體作為玻璃的部分，長寬高分別為16.

28、625，0.2，12。完成后模型如下圖：圖1-6 窗戶初始模型第2章 模型真實(shí)感處理3DSMAX建模后，每個單元有不同的顏色，為了使實(shí)驗(yàn)室模型看起來更逼真，先把模型的各個單元改成符合實(shí)際的顏色，再通過貼圖來達(dá)到模型的真實(shí)化。2.1 模型顏色的修改3DSMAX導(dǎo)出的模型自帶隨機(jī)顏色。在VRML里用程序表示出來 ，例如：DEF Box01 Transform translation 0 0 0 children Transform translation 0 16 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseCol

29、or 0.95 0.95 0.95 geometry Box size 3 32 104 程序中定義模型顏色的語句為diffuseColor 0.95 0.95 0.95。VRML的顏色是一個RGB（紅_綠_藍(lán)）色彩三元組，上面程序中的制定的顏色參數(shù)0.95 0.95 0.95是三元組的每個組員的浮點(diǎn)數(shù)，各個組員之間用空格分隔開。通過修改所有模型的顏色參數(shù)之后，以達(dá)到修改整個模型顏色的目的。程序中的窗戶是通過transparency來達(dá)到透明的效果。material Material diffuseColor 0.451 0.451 0.451transparency 1 2.2 模型的貼圖V

30、RML程序可以通過在原有模型表面貼圖來模擬真實(shí)環(huán)境。其中ImageTexture節(jié)點(diǎn)是用來進(jìn)行紋理映射的最普通的節(jié)點(diǎn)。利用這個節(jié)點(diǎn)，提供JPEG、PNG或GIF格式貼圖文件的URL，VRML瀏覽器從這些文件中取出紋理貼圖，并將其用于造型。ImageTexture節(jié)點(diǎn)說明了映射屬性，并可以作為Appearance節(jié)點(diǎn)的Texture域的值。程序中，貼圖用到程序：DEFimage_01 Transform children Transform translation0 16 0children Shape appearance Appearance material Material textur

31、eImageTexture url"image01.jpg"geometry IndexedFaceSetcoord Coordinate point -1.6 -10 0-1.6 -10 50-1.6 15 50-1.6 15 0 coordIndex 0 1 2 3texCoord TextureCoordinate point 0 01 01 10 1texCoordIndex 0 1 2 3 以上程序完成墻面上實(shí)驗(yàn)室標(biāo)示牌和各部分真實(shí)感的貼圖。ImageTexture通過url指定圖片文件地址進(jìn)行貼圖，程序中url"image01.jpg"是把i

32、mage文件夾里的圖片01.jpg打開。貼圖中，通過指定coord Coordinate的坐標(biāo)來定位圖片的四個角的位置，texCoord TextureCoordinate通過定義四個的的排列來固定圖片的位置，在coord Coordinate中，定義的point的坐標(biāo)是translation為基礎(chǔ)的相對坐標(biāo)。程序中，point0 0 1 0 1 1 0 1定義了前邊指定的四個點(diǎn)的排列順序。貼圖后場景效果：圖2-1 門貼圖圖2-2 展柜模型圖2-3 燈開關(guān)模型圖2-4 黑板模型第3章 人機(jī)交互設(shè)計(jì)人機(jī)交互控制程序是本設(shè)計(jì)的主要部分。交互操作主要包括：1、門的打開與關(guān)閉；2、窗戶開關(guān)；3、室燈光

33、的開關(guān)控制；4、場景控制；5、視點(diǎn)定位；6、全景瀏覽。3.1 門的打開與關(guān)閉開關(guān)門的動作設(shè)置成用鼠標(biāo)控制，可以通過CylinderSensor（圓柱監(jiān)控器）節(jié)點(diǎn)來完成。圓柱監(jiān)控器節(jié)點(diǎn)把二維的拖曳輸入轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間中沿y軸的旋轉(zhuǎn)。在本設(shè)計(jì)中，門的開關(guān)可以視為繞z軸的旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)入模型后先繞x軸旋轉(zhuǎn)90°，模型回歸正常角度后即可繞通過CylinderSensorz軸旋轉(zhuǎn)。通過center語句將旋轉(zhuǎn)中心移動到門與門框的連接處。門的打開與關(guān)閉程序：DEF FrontDoorL Transform translation 7 0 63.5children DEF SENSOR1 CylinderS

34、ensor minAngle 0 maxAngle 1.5 diskAngle 0.78 DEFBox10_0 Transform translation 0 11.5 0center 0 11.5 -3.5children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 0.3 0.3 0.2 texture ImageTexture url"image36.jpg" geometry Box size 1 23 7 程序中，minAngle 0和maxAngle 1.5是定義門開啟的角度，程序中定義門

35、的開合度數(shù)圍為0-85。diskAngle在程序中用于決定被監(jiān)控對象的動作是像一個圓柱或像磁碟繞y軸旋轉(zhuǎn)。若在圓柱軸附近點(diǎn)擊，被監(jiān)控對象的動作像磁碟轉(zhuǎn)動，否則像圓柱一樣轉(zhuǎn)動。最后加入路由來完成程序：ROUTE SENSOR1.rotation_changedTO Box10_0.rotation圖3-1 門關(guān)閉狀態(tài)圖3-2 門半開狀態(tài)圖3-3 門全開狀態(tài)3.2 窗戶的開關(guān)程序的窗戶使用點(diǎn)擊打開，單擊窗戶后，窗戶會自動滑動打開。通過觸動傳感器（TouchSensor）、時間傳感器（TimeSensor）和坐標(biāo)插值器（PositionInterpolator）共同完成。窗戶開關(guān)程序：DEF chu

36、anghu Transform children DEF chG_time TimeSensor cycleInterval 10loop FALSEenabledTRUEstartTime 1000DEFchG_weizhi PositionInterpolatorkey 0 0.25 0.5 0.75 1.0keyValue 0 0 0 0 0 5 0 0 10 0 0 15 0 0 17.63DEFchG Transform children DEFchG_tou TouchSensor DEFchG_0 Transformchildren 程序中，chG_tou TouchSensor

37、定義了一個觸動傳感器“chG_tou”，chG_tou即是該窗戶的5部分的組成模型。若定點(diǎn)設(shè)備未指向傳感器的兄弟幾何體，而用戶開始將定點(diǎn)設(shè)備移到傳感器的兄弟幾何體時，傳感器將產(chǎn)生一個isOver事件，并將其值設(shè)置為TRUE；相反，若定點(diǎn)設(shè)備已經(jīng)指向傳感器的兄弟幾何體，此時用戶將定點(diǎn)設(shè)備移出傳感器的兄弟幾何體，傳感器將產(chǎn)生一個isOver事件，并將其值設(shè)置為FALSE。當(dāng)點(diǎn)擊被觸動傳感器監(jiān)視的模型時，然后在仍然指向這個幾何體（或又回到這個幾何體）時釋放鼠標(biāo)鍵，傳感器將要發(fā)送一個touchTime事件，表明鍵被釋放的時間。時間傳感器chG_time TimeSensor中定義的“l(fā)oop FALS

38、E”使事件在運(yùn)行完一個周期之后停止而不是無限循環(huán)。chG_weizhi PositionInterpolator定義位置插值器，接收到來自時間傳感器的事件之后按key 0 0.25 0.5 0.75 1.0和keyValue 0 0 00 0 50 0 100 0 150 0 17.63定義的時間和坐標(biāo)滑動。圖3-4 窗戶開關(guān)過程a圖3-5 窗戶開關(guān)過程b最后加入路由完成程序：ROUTE chG_tou.touchTime TO chG_time.startTimeROUTE chG_time.fraction_changedTO chG_weizhi.set_fractionROUTE ch

39、G_weizhi.value_changed TO chG_0.translation3.3 室燈光的開關(guān)由于模型比較封閉，里邊光線比較暗，對模型環(huán)境加入了光源。3.3.1 環(huán)境自然光線程序?yàn)槭噎h(huán)境提升了明亮度，可以在沒開燈的情況下也有一定的可見度。可以看見地面的地磚貼圖和天花板貼圖等。程序中使用DirectionalLight節(jié)點(diǎn)來提升亮度。提升亮度因?yàn)椴恍枰刂崎_關(guān)（處于常亮狀態(tài)），所以比較簡單，語句短。環(huán)境自然光線程序：DEFtianhuaban_deng DirectionalLight on TRUEintensity 1color 1 1 1 direction 10 30 30

40、DEFdiban_deng DirectionalLightcolor 1 1 1direction 10 -30 30 DirectionalLight定義的是一個平行光光源。程序中，tianhuaban_deng DirectionalLight和diban_deng DirectionalLight分別照向天花板和地板?！癷ntensity 1”指定了光源的亮度為1，“color 1 1 1”定義的是光的顏色為白色，“direction”規(guī)定光的方向。下圖為加DirectionalLight之后和加DirectionalLight之前的對比：圖3-6 室環(huán)境亮度a圖3-7 室環(huán)境亮度b3

41、.3.2 室燈光控制按照實(shí)際情況，室燈光為6組日光燈，光源為圓錐光源（SpotLight）。由于每組日光燈長度比較大，所以每個日光燈上加了2個圓錐光源。燈開關(guān)加上觸動傳感器（touchsensor），通過Script節(jié)點(diǎn)把“按開關(guān)”的動作傳遞給spotlight，控制燈的開關(guān)。為燈加圓錐光源程序如下：DEFdeng_1 SpotLight location 15 27.3 72 onFALSEradius 50,Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 1 1 DEFdeng_2 SpotLight locatio

42、n 15 27.3 -20 onFALSEradius 50,Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 1 1 DEF Cylinder07 Transform translation 15 27.3 72 rotation 1 0 0 -1.573 children Transform translation 0 64.5 0 children Shape appearance Appearance material Material diffuseColor 1 1 1 geometry Cylinder ra

43、dius 0.3 height 129 SpotLight節(jié)點(diǎn)中，“onFALSE”給出了初始值是FALSE，這時燈是關(guān)閉的。用“l(fā)ocation”定義光源的位置，這個位置由自己給點(diǎn)燈上的點(diǎn)來決定?！皉adius 50”定義光源的射程，根據(jù)實(shí)際要求，程序中光源射程都是50。程序中，Cylinder07 Transform是兩個光源所在的模型。DEF deng_anniu Transform translation 7.7 13 -55 children DEF deng_tou TouchSensor Transform translation 0 0.4 0 children Shape a

44、ppearance Appearance material Material diffuseColor 1 1 1 texture ImageTexture url "imagedengkaiguan_0.jpg" geometry Box size 0.1 0.8 1 燈開關(guān)的程序的實(shí)質(zhì)是一個加上觸動傳感器（touchsensor節(jié)點(diǎn)）的立方體（box）。程序中用scrpt節(jié)點(diǎn)把來自touchsensor的指令傳遞給燈上邊圓錐光源SpotLight：DEF deng_script ScripteventInSFBool clickdengeventOut SFBoolde

45、ng_oneventOutSFBool deng_offeventOut SFBool enablefield SFBool ing TRUEurl"vrmlscript:function clickdeng(value) ing=!ing; if(!ing) enable= TRUE; deng_on=!ing; else enable=FALSE ; deng_off=ing;"ROUTE deng_script.deng_onTO deng_1.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_2.onROUTE deng_script.deng_

46、onTO deng_3.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_4.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_5.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_6.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_7.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_8.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_9.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_10.onROUTE deng_script.deng_onT

47、O deng_12.onROUTE deng_script.deng_onTO deng_12.onScript節(jié)點(diǎn)包含了一個Script程序，通過點(diǎn)擊deng_anniu，將isActive送入deng_script Script，輸入事件clickdeng接收后，經(jīng)過script的計(jì)算處理，將所得到的值傳給Spotlight來改變燈的開關(guān)。圖3-8 燈關(guān)閉狀態(tài)圖3-9 燈開啟狀態(tài)3.4 布局設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的場景控制是改變室展臺的布局。程序?yàn)閳鼍翱刂铺峁┝藘煞N布局：兩組展柜并排排列和兩組展柜圍成“口”字型。兩種不同的布局把室呈現(xiàn)出兩種不同的格局，正如室裝飾一樣，讓人感到新鮮的效果。首先在3DSM

48、AX里邊建模兩種布局，分別導(dǎo)入進(jìn)VRML里。在VRML里，各個組件會生成VRML。將兩個場景各自的組件分別整合，之后貼圖。在外觀定制設(shè)計(jì)中，通過switch將節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三種外觀的切換，程序中用的switch語句：DEF buju Transform children DEFbujuswitch Switch whichChoice0choice DEF buju1 Switch DEF buju2 Switch 通過Switch組節(jié)點(diǎn)可以將兩個布局組織在一起，兩個布局分別為兩個子項(xiàng)，通過改變witchChoice的域值就可以使程序快速作出變化而不需要對程序作大量的修改。Choice包含該組節(jié)點(diǎn)的各個子項(xiàng)。每個子項(xiàng)有一個隱含的序號。第一個子項(xiàng)的隱含序號為0。程序中，兩個布局分別放在buju1和buju2兩個節(jié)點(diǎn)中，whichChoice的域值為0則程序激活buju1 Switch；域值為1則激活buju2 Switch。所以當(dāng)域值變化時，模型也會隨之變化。程序?yàn)橐陨隙ㄖ萍尤肓薍