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第二代WWW標准語言VRML（一） VRML 的 英 文 全 稱 為Virtual Reality Modeling Language， 即 虛 擬 現 實 建 模 語 言， 它 是 第 二 代WWW 的 標 准 語 言。 今 天， 隨 著 計 算 機 和 多 媒 體 技 朮 的 逐 漸 成 熟， 以 及Internet 和 個 人 電 腦 的 日 益 普 及，VRML 正 逐 漸 深 入 我 們 每 個 人 的 生 活。 為 較 好 地 理 解VRML， 我 們 先 介 紹 一 下 虛 擬 現 實 和 第 二 代WWW。 ---- 第 二 代WWW ---- 一、 虛 擬 現 實 和VR 系 統 ---- 虛 擬 現 實（Virtual Reality， 簡 稱VR） 誕 生 于90 年 代 初， 目 前 尚 處 在 一 個 研 究、 發 展 的 階 段， 至 今 并 沒 有 一 個 完 整 的、 系 統 的 定 義。 通 常 認 為， 虛 擬 現 實 是 一 項 新 的 技 朮， 它 是 以 計 算 機 技 朮 為 核 心， 綜 合 使 用 了 各 種 最 新 技 朮， 融 合 視、 聽、 觸 覺 為 一 體 的 模 仿 現 實 的 三 維 空 間 再 現 技 朮。 通 過 虛 擬 現 實 系 統， 使 用 者 借 助 一 定 的 設 備（ 頭 盔 式 顯 示 器、 數 據 手 套 等）， 利 用 其 自 然 技 能 與 之 交 互， 達 到 身 臨 其 境 的 體 驗 和 沉 浸 感 受。 ---- 將 虛 擬 現 實 技 朮 應 用 于 計 算 機 系 統 中， 就 形 成 我 們 常 說 的VR 系 統， 即 虛 擬 現 實 系 統。VR 系 統 一 般 應 具 備 以 下 的 特 征：(1) 以 計 算 機 系 統 為 中 心 的 一 種 計 算 機 應 用 系 統。(2) 展 現 三 維 多 媒 體 空 間。(3) 對 象 的 交 互 性。(4) 使 用 者 的 訪 問 不 以VR 系 統 作 者 的 設 定 為 轉 移。 ---- 由 以 上 介 紹 可 以 看 出，VR 系 統 是 在 多 媒 體 系 統 基 礎 上 發 展 起 來 的 新 型 計 算 機 應 用 系 統， 是 多 媒 體 系 統 在 三 維 時 空 領 域 的 拓 展， 它 是 多 媒 體 系 統 的 一 個 子 集。 ---- 二、 第 二 代WWW 系 統 ---- 虛 擬 現 實 最 重 要 的 應 用 就 是 第 二 代WWW 系 統1。 ---- 我 們 知 道， 第 一 代WWW 是 基 于HTML 的 超 文 本 系 統， 系 統 的 基 本 組 成 單 元 是Web 頁 面，Web 頁 面 的 所 有 對 象 都 是 二 維 的， 即 使 部 分 對 象 具 有 三 維 的 視 覺 效 果， 如 按 鈕、 划 線 等。 ---- 第 二 代WWW 則 是 在 第 一 代WWW 基 礎 上 發 展 起 來 的， 它 保 留 了 第 一 代WWW 的 基 本 框 架， 引 入 了 虛 擬 現 實 技 朮， 使 得 其 實 質 發 生 了 根 本 性 的 改 變， 第 二 代WWW 是 基 于 虛 擬 現 實 建 模 語 言VRML 的 超 媒 體2VR 系 統。 ---- 在 第 二 代WWW 中， 系 統 的 基 本 組 成 單 元 是Web3D 頁 面， 一 個 或 多 個 相 關 的Web3D 頁 面 組 成 虛 擬 世 界（Virtual World， 也 稱 虛 擬 境 界）， 虛 擬 世 界 和 現 實 世 界 一 樣， 建 立 在 一 個 與 時 間 相 關 的x-y-z 三 維 坐 標 系 統 中， 這 個 世 界 的 所 有 組 成 對 象 都 是 三 維 的， 可 以 提 供 一 種 更 加 自 然 的 訪 問 和 人 機 交 互。 概 括 起 來， 第 二 代WWW 的 特 點 是： 分 布 式、 三 維、 交 互 性、 模 擬 現 實 和 多 媒 體 集 成。 ---- 三、 第 二 代WWW 的 框 架 結 構 ---- 第 二 代WWW 框 架 上 沿 用 第 一 代 的Client/Server 模 式。 客 戶 端 是VRML 瀏 覽 器， 它 負 責 管 理 用 戶 端 資 源， 向 服 務 器 發 出 服 務 請 求， 定 位 和 解 釋 獲 取 的VRML 資 源﹔ 服 務 器 則 負 責 管 理 和 維 護 共 享 資 源， 響 應 客 戶 機 的 請 求， 提 供VRML 文 檔 及 圖 像、 音 頻、 視 頻 等 相 關 資 源。 具 體 地 說， 該 框 架 從 結 構 上 可 以 分 為 三 層： ---- (1) 用 戶 接 口 層 即 客 戶 端 的VRML 瀏 覽 器。 ---- (2) 超 媒 體 抽 象 機 由VRML 文 檔 和HTTP 協 議 所 組 成， 它 用 于 處 理 和 解 釋 各 種 用 戶 接 口 層 的 對 象。 第 二 代WWW 保 留 了HTTP 協 議， 也 就 保 留 了 我 們 在 第 一 代WWW 上 做 過 的 所 有 工 作。 ---- (3) 虛 擬 世 界 庫 由Internet 上 所 有VRML 服 務 器 共 同 構 成。 ---- 值 得 一 提 的 是 為 了 解 決 三 維 圖 形 穿 越 網 絡 所 需 要 的 高 帶 寬， 第 二 代WWW 借 助 瀏 覽 器 所 在 客 戶 機 的 圖 形 子 系 統 來 動 態 構 造 虛 擬 世 界， 這 樣， 網 絡 上 傳 輸 的 僅 僅 是 含 有 建 模 信 息 的VRML 文 檔， 傳 輸 的 瓶 頸 解 決 了， 對 客 戶 機 的 系 統 性 能 要 求 卻 大 幅 提 高 ─ ─ 訪 問 第 二 代WWW 的 最 低 配 置 應 該 是：Pentium 100MHz CPU、16MB 內 存 和1MB 顯 示 緩 存 的VGA 顯 卡。 ---- VRML 語 言 ---- 一、 什 么 是VRML 語 言 ---- 按 照Web3D 協 會 的 定 義，VRML 語 言 是 一 種 用 于 在Internet 上 構 筑3D 多 媒 體 和 共 享 虛 擬 世 界 的 開 放 式 語 言 標 准。 它 具 有 以 下4 個 要 點： ---- 1 ． 開 放 式 標 准 ---- VRML 的 最 新 國 際 標 准 是ISO/IEC-14772-1:1997。 能 夠 被ISO 接 受 這 一 點 就 足 以 說 明 該 標 准 所 處 的 地 位 和 現 實 意 義， 現 在，ISO 已 把 它 作 為 未 來 標 准 發 展 的 重 要 模 型 加 以 開 發 和 研 究。 ---- 2 ． 3D 多 媒 體 ---- 在 成 為 國 際 標 准 以 前，VRML 已 經 是CAD、 動 畫 制 作 以 及3D 建 模 軟 件 等 領 域 數 據 共 享 和 數 據 發 布 的 事 實 上 的 標 准 ─ ─ 這 些 軟 件 有 的 直 接 輸 出VRML 格 式 的 文 檔， 有 的 提 供 實 用 工 具 或 插 件 實 現 這 種 變 換﹔ 在 一 些 最 新 的 多 媒 體 標 准 中， 如：MPEG-4、Java3D 等， 也 都 包 含 或 者 涉 及 到VRML 規 范。 ---- 3 ． 共 享 虛 擬 世 界 ---- VRML 先 驅 們 最 早 的 動 機 之 一 就 是 能 夠 在 一 個 虛 擬 空 間 中 工 作 和 交 談， 這 個 空 間 就 是 著 名 的Cyberspace。 通 過VRML 97， 我 們 已 經 可 以 部 分 地 實 現 這 一 構 想。 ---- 4 ． 基 于Internet ---- 與 以 往 的3D 應 用 不 同，VRML 規 范 考 慮 的 第 一 件 事 就 是 通 過Internet 共 享3D 實 體 和 場 景。 實 際 上，VRML 規 范 本 身 就 是 通 過Internet 探 討、 研 究 和 發 布 的。 ---- 二、 VRML 的 發 展 ---- VRML 的 前 身 是SGI 公 司Open Inventer 系 統 使 用 的 一 種 文 檔 格 式， 后 經Mark Pesce、Tony Parisi 和Gavin Bell 等 人 的 改 進 和 努 力， 最 終 發 展 成 第 二 代WWW 的 標 准 語 言。 ---- 到 目 前 為 止，VRML 標 准 的 發 展 已 經 歷 了 三 代。 ---- 1 ． VRML 1.0 ---- 1994 年10 月 公 布。VRML 1.0 非 常 簡 單， 它 只 定 義 了36 種 節 點 類 型， 涉 及 的 對 象 也 只 有 靜 態 對 象， 而 沒 有 聲 音、 動 畫 等 動 態 對 象。 實 際 上， 由 于VRML 1.0 近 似HTML 的“3D 版 本”， 因 此， 當 時 稱VRML 為 虛 擬 現 實 標 記 語 言（Virsual Reality Markup Language）。 現 在，VRML 1.0 已 基 本 被 淘 汰。 ---- VRML 1.0 的 標 志： 文 檔 的 第 一 行 是“#VRML V1.0 ascii”。 ---- 2 ． VRML 2.0 ---- 1996 年8 月 公 布。VRML 2.0 名 義 上 是VRML 1.0 的 修 訂 版， 但 兩 者 從 內 容 到 文 檔 結 構 上 都 很 不 相 同。 在VRML 2.0 中， 節 點 類 型 擴 展 為54 種， 支 持 的 對 象 包 括 動 態 和 靜 態 兩 類。 這 時 的VRML 語 言， 已 經 完 全 脫 離HTML 的 影 響， 被 正 式 命 名 為： 虛 擬 現 實 建 模 語 言（Virsual Reality Modeling Language）。 ---- VRML 2.0 的 標 志： 文 檔 的 第 一 行 是“#VRML V2.0 utf8”。 ---- 3 ． VRML 97 ---- VRML 1.0 和VRML 2.0 并 不 是 真 正 的 國 際 標 准。 直 到1997 年12 月，VRML 才 被 國 際 標 准 化 組 織ISO 和 國 際 電 子 工 業 協 會IEC 正 式 接 納 為 國 際 標 准， 國 際 標 准 號ISO/IEC 14772-1:1997， 習 慣 上 稱 為VRML 97。 ---- VRML 97 是 在VRML 2.0 的 基 礎 上， 進 行 了 少 量 功 能 性 調 整 而 形 成 的， 對 用 戶 而 言， 兩 者 完 全 一 樣。 可 以 認 為，VRML 97 是VRML 2.0 的 國 際 正 式 名 稱。 ---- VRML 97 的 標 志 與VRML 2.0 一 樣： 文 檔 的 第 一 行 是“#VRML V2.0 utf8”。 ---- 除 了 以 上3 個 版 本 外， 預 計1999 年 中 期 將 公 布VRML 99， 這 將 是 一 個 嶄 新 的 更 有 建 設 性 的VRML 版 本。 ---- 三、 Web3D 協 會（Web3D Consortium） ---- VRML 標 准 是 由 一 個 稱 為Web3D 協 會 的 組 織 來 管 理 和 發 布 的。 ---- Web3D 協 會 的 前 身 是VRML 協 會， 它 創 建 于1996 年， 是 一 個 非 盈 利 性 的 開 放 式 貿 易 協 會， 主 要 負 責 有 關VRML 標 准 的 研 究、 定 義 和 推 廣 工 作。 ---- 協 會 下 設 工 作 組（WorkingGroup）， 工 作 組 按 自 愿 原 則 組 成， 分 別 從 事 某 個 技 朮 專 題 方 面 的 研 究， 如：Keyboard Input WG、Compressed Binary Format WG、Database WG 等， 目 前 這 樣 的 工 作 組 共 有17 個。
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