基于虛擬現(xiàn)實的虛擬實驗室外文翻譯

1、外 文 翻 譯畢業(yè)設計題目：基于虛擬現(xiàn)實的虛擬實驗室的研究原文1：VRML譯文1：虛擬現(xiàn)實原文2：VR-LAB譯文2：虛擬現(xiàn)實實驗室原文1：VRMLDurch die immer bessere Hardware ist es heute nicht mehr ntig,fr anspruchsvolle 3D-Grafiken spezielle Grafik-Workstations zu verwenden.Auf modernen PCs kann jeder durch dreidimensionale Welten fliegen.Um solche Welten zu defin

2、ieren und sie ber das Internet zu verbinden,wurde die Sprache VRML entwickelt. In diesem Beitrag geben wir einen berblick ber die grundlegenden Konzepte der Version 2.0 von VRML.Geschichte von VRMLIm Frhling 1994 diskutierte auf der ersten WWW-Konferenz in Genf eine Arbeitsgruppe ber Virtual Reality

3、-Schnittstellen fr das WWW.Es stellte sich heraus, da man eine standardisierte Sprache zur Beschreibung von 3D-Szenen mit Hyperlinks brauchte. Diese Sprache erhielt in Anlehnung an HTML zuerst den Namen Virtual Reality Markup Language.Spter wurde sie in Virtual Reality Modeling Language umbenannt. D

4、ie VRML-Gemeinde spricht die Abkrzung gerne Wrml“ aus. Basierend auf der Sprache Open Inventor von Silicon Graphics (SGI) wurde unter der Federfhrung von Mark Pesce die Version 1.0 von VRML entworfen. Im Laufe des Jahres 1995 entstanden eine Vielzahl von VRML Browsern (u. a.WebSpace von SGI) und Net

5、scape bot schon sehr frh eine hervorragende Erweiterung, ein sogenanntes PlugIn, fr seinen Navigator an.Die virtuellen Welten, die man mit VRML 1.0 spezifizieren kann,sind zu statisch.Zwar kann man sich mit einem guten VRML-Browser flott und komfortabel durch diese Welten bewegen,aber die Interaktio

6、n ist auf das Anklicken von Hyperlinks beschrnkt. Im August 96,anderthalb Jahre nach der Einfhrung von VRML 1.0,wurde auf der SIGGraph 96 die Version VRML 2.0 vorgestellt.Sie basiert auf der Sprache Moving Worlds von Silicon Graphics. Sie ermglicht Animationen und sich selbstndig bewegende Objekte.D

7、azu mute die Sprache um Konzepte wie Zeit und Events erweitert werden.Auerdem ist es mglich, Programme sowohl in einer neuen Sprache namens VRMLScript oder in den Sprachen JavaScript oder Java einzubinden.Was ist VRML? Die Entwickler der Sprache VRML sprechen gerne von virtueller Realitt und virtuel

8、len Welten.Diese Begriffe scheinen mir aber zu hoch gegriffen fr das, was heute technisch machbar ist: eine grafische Simulation dreidimensionaler Rume und Objekte mit eingeschrnkten Interaktionsmglichkeiten.Die Idee von VRML besteht darin, solche Rume ber das WWW zu verbinden und mehreren Benutzern

9、 gleichzeitig zu erlauben, in diesen Rumen zu agieren.VRML soll architekturunabhngig und erweiterbar sein. Auerdem soll es auch mit niedrigen bertragungsraten funktionieren. Dank HTML erscheinen Daten und Dienste des Internets im World Wide Web als ein gigantisches verwobenes Dokument, in dem der Be

10、nutzer blttern kann.Mit VRML sollen die Daten und Dienste des Internets als ein riesiger Raum,ein riesiges Universum erscheinen, in dem sich der Benutzer bewegt als der Cyberspace. Grundlegende Konzepte von VRML 2.0VRML2.0 ist ein Dateiformat,mit dem man interaktive,dynamische, dreidimensionale Obje

11、kte und Szenen speziell frs World- Wide-Web beschreiben kann.Schauen wir uns nun an,wie die in dieser Definition von VRML erwhnten Eigenschaften in VRML realisiert wurden. 3D ObjekteDreidimensionale Welten bestehen aus dreidimensionalen Objekten die wiederum aus primitiveren Objekten wie Kugeln,Quad

12、ern und Kegeln zusammengesetzt wurden.Beim Zusammensetzen von Objekten knnen diese transformiert,d.h. z.B.vergrert oder verkleinertwerden.Mathematisch lassen sich solche Transformationen durch Matrizen beschreiben und die Komposition von Transformationen lt sich dann durch Multiplikation der zugehri

13、gen Matrizen ausdrcken.Dreh-und Angelpunkt einer VRML-Welt ist das Koordinatensystem.Position und Ausdehnung eines Objektes knnen in einem lokalen Koordinatensystem definiert werden.Das Objekt kann dann in ein anderes Koordinatensystem plaziert werden, indem man die Position, die Ausrichtung und den

14、 Mastab des lokalen Koordinatensystems des Objektes in dem anderen Koordinatensystem festlegt.Dieses Koordinatensystem und die in ihm enthaltenen Objekte knnen wiederum in ein anderes Koordinatensystem eingebettet werden.Auer dem Plazieren und Transformieren von Objekten im Raum,bietet VRML die Mgli

15、chkeit,Eigenschaften dieser Objekte, etwa das Erscheinungsbild ihrer Oberflchen festzulegen.Solche Eigenschaften knnen Farbe,Glanz und Durchsichtigkeit der Oberflche oder die Verwendung einer Textur, die z.B.durch eine Grafikdatei gegeben ist, als Oberflche sein.Es ist sogar mglich MPEG-Animationen

16、als Oberflchen von Krpern zu verwenden,d. h.ein MPEG-Video kann anstatt wie blich in einem Fenster wie auf einer Kinoleinwand angezeigt zu werden, z.B.auf die Oberflche einer Kugel projiziert werden. Abb.1 VRML 2.0 Spezifikation eines Pfeils#VRML V2.0 utf8DEF APP Appearance marterial Material diffus

17、eColor 100Shapeappearance USE APP geometry Cylinderradius 1 height 5AnchorChildrenTransform translation 0 4 0 Children Shape appearance USE APP geometry Cylinder bottomRadius 2 Height 3UrlanotherWorld.wrlVRML und WWWWas VRML von anderen Objektbeschreibungssprachen unterscheidet, ist die Existenz von

18、 Hyperlinks, d. h.durch Anklicken von Objekten kann man in andere Welten gelangen oder Dokumente wie HTML-Seiten in den WWW-Browser laden. Es ist auch mglich,Grafikdateien, etwa fr Texturen,oder Sounddateien oder andere VRML-Dateien einzubinden, indem man deren URL, d. h. die Adresse der Datei im WW

19、W angibt. Interaktivitt Auer auf Anklicken von Hyperlinks knnen VRML-Welten auf eine Reihe weiterer Ereignisse reagieren.Dazu wurden sogenannte Sensoren eingefhrt.Sensoren erzeugen Ausgabe-Events aufgrund externer Ereignisse wie Benutzeraktionen oder nach Ablauf einesZeitintervalls.Events knnen an a

20、ndere Objekte geschickt werden,dazu werden die Ausgabe-Events von Objekten mit den Eingabe-Events anderer Objekte durch sogenannte ROUTES verbunden.Ein Sphere-Sensor zum Beispiel wandelt Bewegungen der Maus in 3D-Rotationswerte um.Ein 3D-Rotationswert besteht aus drei Zahlenwerten, die die Rotations

21、winkel in Richtungder drei Koordinatenachsen angeben. Ein solcher 3D-Rotationswert kann an ein anderes Objekt geschickt werden, das daraufhin seine Ausrichtung im Raum entsprechend verndert.Ein anderes Beispiel fr einen Sensor ist der Zeitsensor.Er kann z.B.periodisch einen Event an einen Interpolat

22、or schicken.Ein Interpolator definiert eine abschnittsweise lineare Funktion,d.h. die Funktion ist durch Sttzstellen gegeben und die dazwischenliegenden Funktionswerte werden linear interpoliert.Der Interpolator erhlt also einen Eingabe-Event e vom Zeitsensor,berechnet den Funktionswert f(e) und sch

23、ickt nun f(e) an einen anderen Knoten weiter.So kann ein Interpolator zum Beispiel die Position eines Objekts im Raum in Abhngigkeit von der Zeit festlegen.Dies ist der grundlegende Mechanismusfr Animationen in VRML.Abb.2 Browserdarstellungen des PfeilsDynamikVorreiter der Kombination von Java und J

24、ava Script-Programmen mit VRML-Welten war Netscapes Live3D,bei dem VRML 1.0 Welten ber Netscapes LiveConnect-Schnittstelle von Java-Applets oder JavaScript-Funktionen innerhalb einer HTML-Seite gesteuertwerden knnen. In VRML 2.0 wurde in die Sprache ein neues Konstrukt, der sogenannteSkriptknoten, a

25、ufgenommen.Innerhalb dieses Knotens kann Java und Java Script-Code angegeben werden,der z.B.Events verarbeitet. Im VRML 2.0 Standard wurdenProgrammierschnittstellen (Application Programming Interface API) festgelegt, die den Zugriff aufVRML-Objekte von Programmiersprachenaus erlauben, nmlich das Jav

26、a API und das JavaScriptAPI. Das API ermglicht es, da Programme Routes lschen oder hinzufgen und Objekte und ihre Eigenschaften lessen oder ndern knnen.Mit diesen Programmiermglichkeiten sind der Phantasie nun kaum noch Grenzen gesetzt.VRML und dann?Eines der ursprnglichen Entwicklungsziele von VRML

27、 bleibt auch bei VRML 2.0 ungelst: Es gibt immer noch keinen Standard fr die Interaktion mehrerer Benutzer in einer 3D-Szene.Produkte, die virtue-lle Rume mehreren Benutzern gleichzeitig zugnglich machen,sind al-lerdings schon auf dem Markt (Cybergate von Black Sun,CyberPassage von Sony). Des weiter

28、en fehlt ein Binrformat wie etwa das QuickDra-w 3D-Metafile-Format von Apple,durch das die Menge an Daten reduzie-rt wrde, die ber das Netz geschickt werden mssen,wenn eine Szene geladen wird.Gerade in Mehrbenutzerwelten spielt der sogenannte Ava-tar eine groe Rolle. Eine Avatar ist die virtuelle Da

29、rstellung des Benutzers.Er befindet sich am Beobachtungspunkt,von dem aus der Ben-utzer die Szene sieht.Bewegtsich der Benutzer allein durch die Sze-ne,dann dient der Avatar nurdazu,Kollisionen des Benutzers mit Obje-kten der Welt festzustellen.In einer Mehrbenutzerwelt jedoch legt d-er Avatar auch

30、fest,wieein Benutzer von anderen Benutzern gesehen wird.Standards fr diese und hnliche Probleme werden derzeit in Arbe-itsgruppen des Ende 1996 gegrndeten VRML-Konsortiums ausgearbeitet.Literatur1. San Diego Super Computing Center: The VRML Repository./vrml/.Enthlt Verweise auf Tutorials,Spezifikati

31、onen,Tools und Browser im WWW2. Diehl, S.: Java & Co.Addison-Wesley,Bonn, 19973. Hartman, J.;Wernecke, J.: The VRML 2.0 Handbook BuildingMoving Worlds on the Web.Addison-Wesley, 19964. VAG (VRML Architecture Group): The Virtual Reality ModelingLanguage Specification Version 2.0, 1996./VRML2.0/FINAL/

32、Eingegangen am 1.09.1997Author ：Stephan DiehlNationality ：GermanyOriginate from ：Informatik-Spektrum 20: 294295 (1997) Springer-Verlag 1997譯文1：虛擬現(xiàn)實建模語言本文給出了VRML2.0的基本概念VRML的歷史 1994年春季第一屆萬維網(wǎng)在日內(nèi)瓦舉行，會議上就VRML進行了討論。原來，我們需要一個使用超鏈接描述3D場景的標準化語言。這種語言是類似的HTML被稱為第一虛擬現(xiàn)實標記語言，后來更名為虛擬現(xiàn)實建模語言。VRML1.0是基于Silicon Graph

33、ics公司（SGI）的Open Inventor的文件格式，在馬克派斯領(lǐng)導下設計的 。1995年年內(nèi)，一個VRML瀏覽器和網(wǎng)景都提供了非常出色的擴展，它是插件的領(lǐng)航員。該虛擬與VRML1.0中指定的世界，是靜態(tài)的。雖然您可以使用的虛擬現(xiàn)實瀏覽器快速方便地通過這些世界，但交互僅限于超鏈接點擊。1996年8月 通過VRML2.0標準，它是基于移動的Silicon Graphics的世界語言。它增加了行為，能讓物體自我移動。這種語言已擴大到包括諸如時間和事件的概念 ，也可以集成到一個新的語言Java，成為其Java3D的功能內(nèi)核。什么是虛擬現(xiàn)實建模語言？從虛擬現(xiàn)實和虛擬世界談談VRML該語言的開發(fā)。

34、一個三維空間，以有限的相互對象的圖形仿真，在今天技術(shù)上來說是可行的。虛擬現(xiàn)實的想法是連接在網(wǎng)絡上，并允許多個用戶同時訪問。VRML的架構(gòu)是獨立的，可擴展的,為HTML數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)服務在網(wǎng)上作為一個巨大的編織文件，用戶可以滾動?；ヂ?lián)網(wǎng)作為一個巨大的空間，用戶可以通過VRML數(shù)據(jù)和服務，在其中漫游?；赩RML 2.0的基本概念VRML2.0是一種文件格式，是交互式的，動態(tài)的，三維物體和場景，專門用于描述網(wǎng)絡世界?，F(xiàn)在，讓我們考慮如何在VRML中提到的屬性定義實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實。三維物體三維世界由三維物體，而后者又是由更原始的物體，如球，蓋帽和圓錐細胞等構(gòu)成。當裝配對象轉(zhuǎn)化，會增加或減少意志。這種轉(zhuǎn)變可

35、以在數(shù)學上描述矩陣和變換的組成然后，可以乘以相應的表達矩陣。一個虛擬現(xiàn)實世界的關(guān)鍵點坐標。位置和對象的范圍可以定義在當?shù)刈鴺讼到y(tǒng)。該對象可以被放置到另一個坐標系，位置、方向和局部坐標系中的其他對象的坐標尺度系統(tǒng)。這個坐標系統(tǒng)及其組件對象可以反過來在另一個坐標嵌入。除配售和轉(zhuǎn)化的空間物體，虛擬現(xiàn)實提供了這些對象的屬性的可能性，以確定其表面外觀。這種特性可以用在顏色，光澤、透明的表面或紋理的顯示。VRML和萬維網(wǎng)VRML的描述與其他對象語言描述不同，是超鏈接，即存在在對象上你可以點擊到達其他世界或諸如在WEB瀏覽器的HTML網(wǎng)頁下載文件，如圓形文件，聲音文件或其他文件，包括其網(wǎng)址虛擬現(xiàn)實。交互出了

36、點擊超鏈接上的虛擬現(xiàn)實世界，還能對其他事件作出回應。這些被稱為傳感器介紹。傳感器輸出事件，由于生成如用戶行為或外部事件后，經(jīng)過一段時間，事件可以被發(fā)送到其他對象的對象與其他對象的輸入輸出事件的事件連接由所謂的路線。球傳感器，用于例如，鼠標的運動轉(zhuǎn)化為三位旋轉(zhuǎn)值。3D旋轉(zhuǎn)值由3數(shù)值，在三個坐標軸方向旋轉(zhuǎn)角度。指定這種三維旋轉(zhuǎn)值可以是其他對象發(fā)送，然后它的方向在房間里修改。另外一個例子，傳感器是傳感時間，例如，它可以定期在一個事件發(fā)送插件，該插件還收到輸入活動時間從傳感器的位置，計算函數(shù)值F（e）到另一個節(jié)點。在空間物體的位置定義一個時間函數(shù)，這是虛擬現(xiàn)實動畫的基本機制。VRML未來對原有的VRM

37、L的發(fā)展，用戶在三維場景的相互作用在VRML2.0還懸而未決。多個用戶同時訪問虛擬設施的產(chǎn)品在市場已經(jīng)出現(xiàn)。作者：Stephan Diehl國籍：Germany出處：Informatik-Spektrum 20: 294295 (1997) Springer-Verlag 1997原文2：VR-LAB-A Distributed Multi-User Environment For Educational Purposres And presentationsAbstract Distributed work is becoming a major issue for a large part

38、 of the work force and distributed collaborative research has almost become the norm. Consequently, distributed communication facilities play an important role in all future working and education scenarios.Tele-Teaching and Tele-Learning are important new applications for remote data access. Current

39、ly mainly focussing on audio-visual communication, Tele-Education has not discovered distributed 30 virtual environments to a large extent. Howeven we firmly believe that the demand for interactive exploration of distributed 3D databases over the internet and for collaboration within virtual 3D envi

40、ronments will soon become one of he driving forces of future deveopments. This paper presents an architecture, called VR-Lab, which embeds a distributed VRML-System and a remote contollable,Distributed presentation environment to support Tele-Learning and education including 30 media.IntroductionDis

41、tributed work, learning and discussion in combination with the use of the intemet is getting more and more important.As a result, there are many browsers used for interaction in 3D environments with more or less acceptable functionality.It seems,however, that most of these applications deal with the

42、 meeting of people in virtual environments.On top of meeting this request VR-Lab was designed to support distributed virtual conferences,presentations and education.VR-Lab consist of different media systems,including hardware and software like video cameras,projectors, Environmental control units an

43、d 3D visualization modules to support interacting people. Additionally this environment itself is capable of beeing controlled by a remote operator.The main parts of the VR-LAB are:Video Media: cameras, VCR, VIC, whiteboard,video walls, slide and overhead projectors, output from PC or workstation sc

44、reenAudio Media: microphones, amplifiers, speakers,VAT (Video Tool) or RAT (Audio Tool)Network capabilities: 100 MBit ethernet Software packages to control the environment and to establish distributed VRML visualization with MRT-VRAll systems are integrated in a VR-Lab control unit,which is remotely

45、 accessible. The VR-Lab can be used to record, transmit or distribute educational programmes even if they are live on the network-from tape,distributed conferences or shared 3D environments.Operation can be controlled by the presentor, by a service operator in the lab or via Java-Applets by a remote

46、 operator.Integration of these systems allow distributed audio,video, 2D and 3D interaction via the intemet.In the next sections we give a short description of the VR-Labs base components and their functionality: The MRT-VR distributed VRML-Browser and the MMHS Multi-Media-Lecture Room. This is foll

47、owed by the description of a sample experiment which illustrates the use of both system together in more detail.Distributed VRML Browser MRT-VRMRT-VR was developed to support distributed learning and discussion. Through the use of VRML, MRTVR is open to almost any type of application. It could be us

48、ed to explain arcitectural-models as well as deliver information on molecular design. MRT-VR distributes scene changes to all participants using M-Bone- Multicast, supports even unexperienced users while moving in 3D space, represents other users by avatars,and allows, in a teaching environment, to

49、assure that all participants see what a special user (e.g.ateacher) considers relevant. An important issue on supporting people in teaching and discussion is the ease of use. So we have taken a great effort to provide even the novice the user with maximum comfort in all stages of user interaction.Th

50、rough its support of OpenGL and XGL in combination with the use of the MBP (MRT Binary Protocol for the transport of application specific data),external simulations can also use MRT-VR as a specialized display server.In combination with other M-Bone-Tools such as VIC (video), VAT (audio) or Whiteboa

51、rd (paper), MRTVR implements distributed interaction with VRML scenes. Figure 5 shows the integration of MRT-VR in the SDR-Tool, which allows to use MRT-VR in combination with other tools handling video, audio, whitoboard and text.MRT-VR is not restricted to the visualisation of other participants t

52、hrough avatars or selection of objects (picking).MRT-VR also allows the modification of the scene description, including avatars, camera postions or the state of the MRT-VR viewer through external programs or other MRT-VRs.MRT-VR even allows a modification or customization of the supported command s

53、et.DesignThe design of MRT-VR consists of three main parts.We distinguish between data transport, data replication and visualisation. Data transport realizes the transportation of messages by different protocols or media between MRT-VRs. Data replication assures the consistency of scene-Databases, w

54、hile the visualisation assures a fast,multi-platform,multi-quality display of the virtual environment.3.1 Data TransportData-Transport is implemented as a collection of different data-transport classes. These classes realize connections between each other using different protocolls like TCX, UDP or

55、M-Bone. The modification of the scene database is done by a set of messages, which are sent to the different MRT-VRs using the data-transport classes. These messages encode the operations which should be executed by the different programs. To implement distributed environments, messages have to be p

56、assed to every participant, resulting in an exponential growth of messages. Even a small number of participants may cause problems when using one ore more servers.The transmission of a huge amount of data to a large number of participants thereby assuring that important packages are reliably transmi

57、tted is a highly challenging goal. By separating the messages into important and unimportant ones we can easily see that a few important messages are outnumbered by far by the unimportant ones. Important messages deal with geometric object such as locking, inserting or deleting objects. Changes of v

58、iewpoints are less important but very frequent.Examples:A distributed presentation consist of a data transmission phase at the beginning followed by mostly viewpoint changes and picking tasks for the rest of the session.A distributed simulation (robotic experiment) consist af a data transmission pha

59、se at the beginning and many viewpoint changes. Packet loss during the robot movement is justifiable.A distributed multi-user editing environment needs a data transmission phase at the beginning and sev-era1 object modification events while editing. Information loss is not acceptable. Updates only c

60、oncern one object at a time, resulting in low data rates using secure transmission.At this time MRT-VR uses M-Bone transmission for all package types. Ongoing work will use a CORBA-based implementation for the safe transmission of important packages and M-Bone for less important messages. Figure 2.