Flash3D場景模型預(yù)下載策略

摘要：利用Flash 進(jìn)行Web3D 內(nèi)容展示時(shí)，場景文件的大小直接影響著瀏覽場景的速度，當(dāng)用戶瀏覽場景時(shí)才臨時(shí)去下載場景，將大大增加用戶的等待時(shí)間，降低用戶體驗(yàn)。本文提出了一種預(yù)下載策略，對場景進(jìn)行預(yù)先下載，當(dāng)瀏覽場景時(shí)，不必臨時(shí)去服務(wù)器獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，直接加載預(yù)先下載好的場景，這樣可以顯著減少等待下載時(shí)間，使瀏覽更加流暢，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：Flash；Web3D；預(yù)下載

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02

Web3D是Web技術(shù)和3D技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)3D圖形技術(shù)的總稱。Web3D技術(shù)源于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的VRML分支，1997年，VRML（VRML Consortium）協(xié)會(huì)正式更名為Web3D（Web 3D Consortium）協(xié)會(huì)，并制定了VRML97新的國際標(biāo)準(zhǔn)。至此，Web3D的專用縮寫被人們所認(rèn)識(shí)。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，Web3D經(jīng)常被放在與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）一起討論和研究。

Web3D技術(shù)具有強(qiáng)大的交互性、強(qiáng)烈的真實(shí)感及在網(wǎng)絡(luò)上易于傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，因此，在網(wǎng)絡(luò)越來越普及、多媒體應(yīng)用越來越廣泛、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮越來越多作用的今天，Web3D技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育、虛擬展會(huì)、廣告展示、網(wǎng)頁游戲等Web和3D緊密結(jié)合的應(yīng)用領(lǐng)域扮演著重要的角色，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、輕量化趨勢打下了鋪墊。

多媒體領(lǐng)域用戶體驗(yàn)的好壞最為直觀強(qiáng)烈，Web3D也不例外。加載模型的緩慢或者失敗、模型運(yùn)動(dòng)的不連貫流暢等不佳用戶體驗(yàn)在目前較為常見。因此目前在實(shí)際應(yīng)用中，占用帶寬低的多媒體軟件工具對Web3D的實(shí)現(xiàn)較為普遍，其中又以Flash最為常見。本文就是以利用Flash 進(jìn)行Web3D 內(nèi)容展示時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化模型的預(yù)下載，使得在有限的網(wǎng)絡(luò)資源和本地資源的條件下，獲得盡量好的用戶體驗(yàn)。

一、Web3D的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目前常見的Web3D的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有如下幾種：

（一）基于編程的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

開發(fā)Web3D最直接的方法是編程，常見語言有VRML，Java，Java3D等，并且需要基層軟件或者驅(qū)動(dòng)庫的支持，如ActiveX，COM和DCOM等?；诰幊痰腤eb3D實(shí)現(xiàn)技術(shù)，普遍存在編程工作量大、較難掌握的缺點(diǎn)。

（二）基于開發(fā)工具的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

Web3D可視化開發(fā)工具有Cult3D，Viewpoint，Pulse3D，Shout3D，Blaxunn3D等，從而為不熟悉編程的人員開發(fā)Web3D對象提供了方便的實(shí)現(xiàn)途徑。通過開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)Web3D的開發(fā)，流程簡單、觀并易掌握。

（三）基于多媒體工具軟件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

利用Flash、TVR等多媒體工具軟件，不通過編程就很方便進(jìn)行Web3D的開發(fā)。

在交互式矢量動(dòng)畫軟件Flash中，對導(dǎo)入的序列圖像或已拼接的360度的全景圖像，通過ActionScript設(shè)置交互而形成的3D對象或全景虛擬環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)360度視角可見的圖像的控制。由于該技術(shù)具有矢量性，所以，具有畫面清晰度不因縮放而降低、文件小等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于采用micromedia的Shockwave技術(shù)，從服務(wù)器端向?yàn)g覽器端傳輸只是一些繪圖指令，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在低帶寬上的高質(zhì)量瀏覽。

（四）基于Web開發(fā)平臺(tái)的SDK的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

通過Web的SDK實(shí)現(xiàn)Web3D的技術(shù)近來受到關(guān)注，其中WildTangent和EON技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。

WildTangent的應(yīng)用范圍非常廣泛，但要用WildTangent創(chuàng)造出交互效果，用戶必須具備一定的腳本語言基礎(chǔ)。

通過對以上技術(shù)的比較，基于多媒體工具軟件的實(shí)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)難度和資源占用上有一定優(yōu)勢，這使得其成為目前應(yīng)用最為廣泛的Web3D實(shí)現(xiàn)技術(shù)（尤其是Flash）。因此下文將對Flash實(shí)現(xiàn)的Web3D進(jìn)行場景模型預(yù)下載策略的研究，從而進(jìn)一步減少資源消耗、提升用戶體驗(yàn)。

二、預(yù)下載策略

（一）預(yù)下載策略常見問題

當(dāng)瀏覽者空閑時(shí)，根據(jù)瀏覽者的可見范圍，預(yù)下載可見范圍外圍的場景數(shù)據(jù)。當(dāng)瀏覽模型時(shí)，先識(shí)別瀏覽模型，跟據(jù)相關(guān)特征信息先在本地緩存中查找，如果找到，直接從緩存中加載模型，如果未找到，訪問服務(wù)器，從服務(wù)器獲取模型文件，加入緩存并加載渲染。

下圖是一種預(yù)下載方式結(jié)構(gòu)圖：

圖 1 圖2

這種策略在C/ S模式下是比較容易實(shí)現(xiàn)的，但是要在網(wǎng)頁上實(shí)現(xiàn)，還有一些問題需要探討研究。

1.緩存位置的選擇問題，是本地磁盤還是內(nèi)存；

2.Flash安全機(jī)制問題；

3.緩存中模型的查找識(shí)別問題；

4.緩存中模型的替換策略。

第一個(gè)問題其實(shí)與第二項(xiàng)是密切相關(guān)的，基于Flash的3D必須遵循flash的安全機(jī)制，也就間接決定了緩存位置的選擇。

（二）Flash player安全機(jī)制

安全機(jī)制與SWF（shock wave flash）文件緊密相關(guān)，而SWF文件的運(yùn)行環(huán)境有兩種：本機(jī)瀏覽和網(wǎng)頁瀏覽，這兩種情況下的安全機(jī)制不盡相同。一般情況下，網(wǎng)頁的SWF文件危險(xiǎn)性更高。因?yàn)橛脩魧@些SWF文件一無所知，在界面的后面可能隱藏了破壞性的腳本，用戶無法得知這一情況。

未防止惡意的SWF文件破壞用戶的系統(tǒng)，安全機(jī)制從源頭著手，他確保Flash內(nèi)容在未經(jīng)用戶知曉的情況下，無法訪問本地計(jì)算機(jī)上的信息。當(dāng)Flash Player運(yùn)行時(shí)，它會(huì)在播放內(nèi)容前進(jìn)行兩項(xiàng)主要的檢查。一是確定SWF文件的來源，二是檢查存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上的受信任內(nèi)容列表，確認(rèn)本地系統(tǒng)是否信任該內(nèi)容。如果內(nèi)容未通過這些檢查，則停止該內(nèi)容，并且不能再執(zhí)行任何操作。

要想加載外部內(nèi)容，解除訪問限制，只有在數(shù)據(jù)源上進(jìn)行許可設(shè)置，給予特定域的訪問權(quán)限，而這個(gè)設(shè)置只能由管理員（用戶）來手動(dòng)設(shè)置。經(jīng)過管理員審核的域才能進(jìn)入受信任的列表。但是這種方式必須通過人工方式進(jìn)行，在Web上部署Flash時(shí)，大多數(shù)用戶是不會(huì)進(jìn)行設(shè)置的，原因有二：

1.用戶擔(dān)心安全及隱私，把本地域開放給不了解Flash訪問，大多心有余悸，可能出于安全考慮而放棄瀏覽。

2.設(shè)置比較繁瑣，大多人嫌麻煩。

首先考慮將緩存放置于本地磁盤空間，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是空間相對較大，能夠長時(shí)間保存，下載后的模型數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)榈綦姸鴣G失，能夠重復(fù)多次利用，在C/S模式下是十分合適的，但是在B/S模式下，從上述的Flash的安全機(jī)制可以看出，要利用Flash Player 訪問本地空間是比較困難的，但是Flash提供了一個(gè)可以存儲(chǔ)訪問的本地Cache的緩存空間，可以利用此空間存放預(yù)下載的場景模型數(shù)據(jù)。

再來考慮將緩存放置于內(nèi)存中，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于訪問速度快，不受安全機(jī)制的限制，缺點(diǎn)也是很明顯的，內(nèi)存空間有限，緩存容量受限制，而且只要退出瀏覽器相關(guān)頁面緩存中的內(nèi)容就丟失，當(dāng)下一次重新打開頁面瀏覽三維模型時(shí)又需要重新從服務(wù)器下載。這種方式的預(yù)下載緩存還必須與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，因緩存容量有限，如果預(yù)下載的內(nèi)容不是用戶緊急需要的資源，那么會(huì)占據(jù)大量緩存空間，頻繁造成緩存中模型的替換，降低緩存的使用效率，給瀏覽提速的效果也就不太明顯。這就需要提供一個(gè)理想的預(yù)下載策略來配合。

根據(jù)以上分析，可以利用兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合內(nèi)存以及cache組建一個(gè)大的緩存空間，根據(jù)模型的訪問頻度來調(diào)整預(yù)下載的模型位置。

（三）緩存中模型的查找識(shí)別

放在緩存中的模型怎樣才能被正確識(shí)別并被正確加載這是一個(gè)需要解決的問題，一種解決的方案是建立一張緩存中存在的模型表，建立按名存儲(chǔ)的機(jī)制，當(dāng)需要加載模型文件時(shí)，先查找模型表，在表中找到模型記錄即從緩存中加載相應(yīng)模型文件，若未查找到，從服務(wù)器下載模型顯示并加入緩存，將模型文件名等信息加入模型表，如圖2所示。

對應(yīng)的模型表可以建立起一種映射關(guān)系：

文件名稱訪問頻率存在位置

（四）模型替換策略

模型的替換策略可以根據(jù)訪問頻率選擇最近最少使用方式進(jìn)行替換，當(dāng)然也可以根據(jù)其他一些因素來選擇替換策略，這里僅供參考。模型表中記錄數(shù)可以根據(jù)下列方式獲?。?/p>

表中記錄數(shù)=（緩存空間大小/單個(gè)模型平均大?。?1

訪問頻率可以按升序排列，每被加載一次頻率+1，在構(gòu)建表時(shí)就開始進(jìn)行升序排序，每次頻率變動(dòng)的同時(shí)調(diào)整排序，替換時(shí)直接找到表末尾項(xiàng)即可。

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