论文关键词:虚拟现实  X3D  建模

　　论文摘要:Web3D联盟发布的X3D标准作为下一代面向互联网的三维图形描述规范，已经被ISO批准成为国际标准，越来越广泛地应用于教育、训练、模拟等方面。该文从介绍虚拟现实技术的发展情况入手，深入分析了X3D规范的文件结构和语法结构。提出了利用X3D规范进行虚拟现实场景建模和系统优化的方法，对于提高景物建模的真实感和降低景物建模的复杂度都有重要的现实意义。

　　随着第三次科技革命的到来，特别是计算机 网络技术的飞速发展，虚拟现实技术作为第 二代互联 网技术的重要基础，已经越来越引起人们的广泛关 注并被广泛地应用于军事、教育、医学、科研、体育、卫生等?社会生活的方方面面 。虚拟现实系统主要由立体眼镜、数据头盔等硬件设备和 VRML、OpenGL、Java3D、X3D等软件组成。X3D是一种为描述网络上三维物体及其行为而设计 的面向对象的基于组件 的三维图形规范。2002年3月发布了第一版，2004年8月被 ISO(国际标准化组织 )正式批 准成为 旧际标准 (ISO／IEC19775)。由于X3D本身的平台无关性、易扩展性、实用性和灵活性，尤其是VRML和 XML的集成，非常适合于分布式虚拟环境系统的开发嘲。本文全面研究了利用 X3D进行场景建模和优化的关键技术并给出了具体示例。

　　1虚拟现实技术

　　虚拟现实(Virtual Reality简称VR)是1989年由美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier正式提出并作为商 品加 以应用的 。虚拟现实技术日是指利用计算机系统、多种虚拟现实专用设备和软件构造一种虚拟环境，实现用 户与虚拟环境直接进行 自然交互和沟通的技术。比如我们在 电影 院戴立体眼镜看的 3D电影《大战外星人》，就有一种 “身临其境”的感觉 。虚拟现实是一门融合了计算机图形学、多媒体技术、计算机仿真、人机接口技术、人工智能、传感技术、网络技术等多种技术的交叉前沿学科。其显著特点是沉浸感 (Immeion)、交互性(Interaction)、想象力 (Imagination)的 3I特性。

　　虚拟现实系统主要 由硬件和软件两 部分组成 。当前虚 拟现实系统的主要硬件设备有立体投影 、立体眼镜 、三维 头盔 显示 器 、数据手套 、三维语音识别 系统 、三维 空间跟踪定位器 、三维空 间交 互球 、多通道环幕 系统等 。虚 拟现实软件 系统包括 ：虚拟 现实 软件X3D(可扩展 3D)、VRML(虚拟现实建模语言 )、Java3D、OpenGL、Vega、Converse3d、3DMAX、Maya等。

　　2 X3D的组成

　　X3D(Extensible 3D)是 由 Web3D联盟于 1998年底提 出的，又称为 VRML2000X规范 。X3D采用 了 XMI 语苦进行描述便于 因特网传输及浏览器解析，是下一代具有扩充性的三维 图形规范 ，采用模块化 的结构 ，整合 了 XML、Java、流媒 体技术等先进技术，具有高效 的 3D计算能力、渲染质量和传输速度 。得到了包括 Sun、Sony、Shout3D、Oracle、Autodesk／Disereet、NASA等多家公司和科研机构的支持。

　　X3D系统结构是以组件技术为基础的。包括内核，VRML97特征集，应用程序接 I：1和扩展集四个部分，如图1所示。内核(Core)封装了VRML97中 54个节点里的 23个节点，信捷职称论文写作发表网，形成一个非常小的核心组件，大小介于 Flash和 RealPlayer之间，运行时占有少量资源，具有可扩展性 VRML特征集将 VRML97的其余节点设计成可插拔的组件，保证了X3D能向前兼容 vRML及系统运行效率 。X3D采用 XML编码[41，文档对象模型(Document Object ModelDOM)自动为 X3D提供一组应用程序接口，外部应用程序可以通过 DOM 访问 X3D文件，此外内部(脚本)创作接口(Script Authoring Interface，SAI)和外部创作接口(External AuthoringInterface．EAI)可以实现 X3D内外部场景的动态交互。SAI是在X3D的 Script节点内部利用Java或者 JavaScript语言编写脚本来实现 X3D内外部场景交互 。EAI是用 Java语 言定 义的一系列类包。外部应用程序可以通过访问这些类包来实现对 VRML场景的操作 、控制和修改。X3D 允许用户在内核上进行特征集扩展 ，实现复杂的或者用户 自定义的功能 ，形成可插拔的扩展集 。