VRML虚拟场景跳转实现

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摘要：基于vrml（Virtual Reality Modeling Language）构造复杂三维场景时，通常需要多个场景的组合和链接。如何实现三维场景空间的流畅跳转则十分关键。本文结合实例介绍了利用Anchor组节点实现虚拟场景间跳转的方法，从而有效服务于网络中复杂三维虚拟场景空间的跳转。

关键词：虚拟现实建模语言；虚拟场景；Anchor节点；跳转

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)14-20891-02

1 引言

虚拟现实建模语言（Virtual Reality Modeling Language，简称VRML）是一种基于WWW的具有一定规范的描述性格式语言。VRML可以快速生成、修饰三维实体对象，并提供强大的交互、动画和编程功能等。对于复杂三维场景的处理中，VRML提供一个锚点（空间链接），即Anchor节点将复杂三维场景链接在一起，从而实现三维场景快速跳转，提高其在网络中针对用户的实时访问、下载和传输性能。

2 Anchor节点

VRML空间链接绑定在三维虚拟空间中的特定造型上，当游览者对带有锚点的造型发生点击事件时，VRML浏览器在Web中提取目的空间场景。VRML中的任何三维造型均可作为锚点造型。Anchor作为节点组，其中的任何一个子节点也可以作为引导到另一个空间的锚点。

2.1 Anchor节点结构

Anchor作为编组节点包括children公共域、description公共域、bBoxSize域、bBoxCenter域和parameter域，具体功能如表1所示。

2.2 Anchor节点事件

Anchor节点具体有2个典型的节点事件：eventOut出事件和eventIn入事件。其中：

（1）eventOut出事件中包含Parameter_Changed域和Description_Changed域，用于传出参数和相关描述的变化；

（2）eventIn入事件是Anchor节点的重要事件，它主要由AddChildren和RemoveChildren组成，它们均为MFNode类型，即多值节点型。AddChildren用于在Anchor节点的Children域的子节点序列中加入指定节点；RemoveChildren用于在Anchor节点的Children域的子节点序列中删除指定的节点。

3 程序举例

3.1 设计思路

首先，创建2个VRML虚拟场景空间S1和S2。虚拟场景空间S1作为第一场场景由游览者首先浏览。然后，在虚拟空间场景S1中创建一个三维空间造型，这里创建一个“门”造型，将此造型作为锚点造型。当浏览者点击“门”的锚点造型时将跳转到虚拟空间场景S2中，从而实现场景间一个完整的跳转过程（原理示意如图1所示）。

3.2 创建虚拟场景空间

3.2.1 虚拟场景空间S1

虚拟场景空间S1中的“门”造型由门和门把手组成。利用Box几何节点构造“门”造型，其三维尺寸为[3.0 6.0 0.2]。利用Sphere几何节点构造“门”把手，其半径为0.2；利用URL域创建链接，链接地址为“S2.wrl”，从而使“门”三维造型成为锚点造型。Description公共域显示关于锚点造型的提示信息。具体代码如下：

#VRML V2.0 utf8

Transform {

children [

# 创建“门”造型

Transform {

children [

Anchor {

url "S2.wrl"

description "Click here go to next space!"

children [

# 创建“门”

Shape {

appearance Appearance {

material Material {

……}

3.2.2 虚拟场景空间S2

虚拟场景空间S2则使用Cylinder节点创建一个圆柱体。由于S2只是虚拟空间场景跳转的延续内容，所以其代码不做详细说明。

3.3 效果验证

利用VrmlPad或文本文档创建2个虚拟场景空间S1和S2，并保存在同一目录下。当游览虚拟场景空间S1.wrl时，点击“门”的三维造型后，即可跳转到S2.wrl虚拟场景空间中，程序运行效果如图2所示（系统中需安装VRML插件）。

同时，虚拟场景空间内部不同观察点的转移和切换是Anchor节点的另一重要应用。对于一个复杂的虚拟空间，通常包含多个三维造型或子空间，当用户游览时会出现“迷失方向”的可能。利用Anchor节点对某一造型作锚点处理，使其作为虚拟空间导航，即可解决浏览者“迷失方向”问题。

4 总结

本文讨论了在VRML中利用Anchor节点实现场景间跳转的方法。Anchor节点在VRML构造复杂的虚拟空间中的作用十分重要，制作沙盘、室内空间展示程序时都涉及到场景间的跳转效果，如果将每个场景作为主场景的资源一次性装载到用户所在计算机系统中，将严重影响程序的运行效率。利用Anchor节点则有效优化了浏览器对虚拟现实建模的数据量和物理构成，也提高了其在网络中的传输、下载和游览。

参考文献：

[1] Andreas Dietrich, Ingo Wald, Markus Wagner and Philipp Slusallek. VRML Scene Graphs on an Interactive Ray Tracing Engine[J] Computer Security. 2004.5: 109-116.

[2] Igor Rojdestvenski, Michael Cottam．Visualizing Metabolic Networks in VRML[J]．Computer Security．2002．

[3] 黄文丽, 等. VRML语言入门与应用[M]. 北京：中国铁道出版社, 2003.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文