基于網(wǎng)絡(luò)的工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的實現(xiàn)技術(shù)研究

【摘 要】隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分，網(wǎng)絡(luò)給人們的生活和工作帶來了極大的方便，在生活工作的各個領(lǐng)域都占據(jù)著重要的地位。本文首先接受了在萬維網(wǎng)環(huán)境下實現(xiàn)工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的設(shè)計方法，并且通過實例來說明現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用方法和技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實；網(wǎng)絡(luò)；工程制圖

序 言：

工程制圖是理工科專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程，在課程教學(xué)的過程中，最首要的任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的空間分析能力以及空間構(gòu)形能力。因此，在教學(xué)的過程中，常常會進行一些三維和二維圖形之間的轉(zhuǎn)換活動，以此來培養(yǎng)學(xué)生的想象能力以及圖形的表達能力，這也是工程制圖的重點和難點。在傳統(tǒng)教學(xué)中，掛圖，模型以及幻燈的使用雖然會讓教學(xué)更加的生動，但是還是很難清楚的反映出整個轉(zhuǎn)換的過程。

一、網(wǎng)絡(luò)模型庫的頁面設(shè)計特點

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和局域網(wǎng)的迅速普及，這為工程制圖的教學(xué)方法和教學(xué)手段都提供了重要的后盾，到目前為止，已經(jīng)有很多具有三維模型和三維動畫的多媒體教學(xué)方面的軟件被開發(fā)出來，并且投入了使用，取得了良好的效果。但是這些動畫演示都是事先設(shè)計好的，動畫演變的過程不會受到控制，所以無法讓學(xué)生的思維得到進一步的擴展。另外這些動畫的格式問題，文件大，網(wǎng)上傳輸不方便，為了解決這些問題，開發(fā)出以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫，這個模型庫采用的是先進的三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)多媒體交互技術(shù)，是三維模型具有交互性，觀察著不僅僅能夠直觀的看到動畫的演變，還能夠根據(jù)自己的間接改變動畫的演變方式，給學(xué)生提供了大量的模型素材，滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的各方面的需求【1】。模型庫包含的內(nèi)容很多，在工程制圖學(xué)習(xí)中難度比較高的切割立體，組合體模型，裝配模型等內(nèi)容。模型庫的頁面結(jié)構(gòu)有三個部分，分別是目錄，圖形檢索以及瀏覽三個部分。用戶可以在模型庫的目錄中大概的了解到模型庫的整體內(nèi)容，如果模型庫的內(nèi)容太多，一時之間無法找到自己需要的內(nèi)容，就可以通過關(guān)鍵詞尋找到需要的模型，點擊之后就能夠瀏覽模型的演變過程，并且通過功能鍵改變模型的演變方式。

二、虛擬現(xiàn)實模型庫的實現(xiàn)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種模擬人在現(xiàn)實環(huán)境中的各種感官的感覺的行為的人機界面交互技術(shù)。

1、虛擬現(xiàn)實構(gòu)造語言簡介

虛擬現(xiàn)實建立模型語言的縮寫是VRML，這是用來描述三維交互世界的一種程序語言，能夠被用在創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實的過程中，用戶可以通過瀏覽器來觀賞到VRML所創(chuàng)建的三維虛擬世界。節(jié)點是VRML語言的構(gòu)成元素，通過域和域值來表現(xiàn)模擬對象的屬性，每一個節(jié)點都代表著模擬對象的一個屬性。VRML虛擬世界就是通過把這些節(jié)點組合起來形成一個完整的具有的模擬現(xiàn)實功能的對象，節(jié)點之間能夠通過介質(zhì)相互信任，介質(zhì)又能夠通過路由器在虛擬空間中傳播【2】。節(jié)點有很多種特性，節(jié)點的名稱，節(jié)點的種類，節(jié)點所代表的事件，節(jié)點的接口以及節(jié)點最終實現(xiàn)的情況等等這些都是節(jié)點的特點。節(jié)點在虛擬世界分為兩種，一個是基本類型，另一個是用戶自定義類型，顧名思義，基本類型的是節(jié)點是系統(tǒng)設(shè)置的，用戶自定義類型是用戶在基本類型的基礎(chǔ)上根據(jù)自己的想法去構(gòu)造的。

2、三維實體對象的創(chuàng)建

對三維實體對象創(chuàng)建的方法有兩種首先是利用VRML語言編程，例如下面是利用VRML語言編程創(chuàng)建的體積為十六的正方體源程序代碼：

用VRML語言編程的方法的最大的優(yōu)點就是文件比較小，方便網(wǎng)絡(luò)的傳輸，但是這種方法只適合比較簡單的模型結(jié)構(gòu)，一旦模型結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，代碼的數(shù)量就會更多，整個編程過程會非常的復(fù)雜，并且非常容易出錯。第二種方法就是把其他格式的文件轉(zhuǎn)化成VRML的格式，這種方法常用在建立復(fù)雜的模型中，有效的解決了VRML的缺點，也實現(xiàn)了將文件變小，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。

3、動態(tài)虛擬現(xiàn)實場景的構(gòu)建

虛擬現(xiàn)實場景的構(gòu)建主要要做好幾個方面的工作，首先是設(shè)置好模型的交互功能，設(shè)置空間的視點，設(shè)計好瀏覽模型的方式【3】。在模型交互功能的設(shè)置中，交互能力是通過設(shè)置傳感器的節(jié)點來設(shè)置的，傳感器的每一個節(jié)點都有自身的作用和特點，在總節(jié)點中，出發(fā)節(jié)點的條件和時間是需要根據(jù)傳感器的節(jié)點類型來確定的。第二項工作是設(shè)置空間的視點，節(jié)點能夠?qū)μ摂M世界中瀏覽者的空間視點進行控制，所以設(shè)置好虛擬對象的最初的觀察的角度非常重要，在虛擬世界中預(yù)先設(shè)定好空間視點，能夠有利于用戶對模型的整體映像和后期的使用。下圖是虛擬對象所設(shè)置的一個較好的視點節(jié)點：

由于在編輯器中很難準(zhǔn)確的掌握到視點的位置，我們可以通過3DMAX效果處理器來設(shè)置視點。最后是設(shè)計好瀏覽方式，瀏覽者通過相應(yīng)的瀏覽方式瀏覽虛擬世界，其實就相當(dāng)于是用戶在虛擬的世界行走，真實的感受虛擬世界的模型運行情況。所以好的瀏覽方式是用戶了解虛擬世界最直接的方式。瀏覽方式其實就是用戶在虛擬世界的替身。VRML中的節(jié)點可以設(shè)置瀏覽者替身在虛擬空間的瀏覽方式【4】。目前為止，瀏覽方式有四種，WALK模式，F(xiàn)LY模式，EXAMINE模式，NONE模式。但是常用的一般是EXAMINE模式，這種模式操作起來比較方便。

三、總結(jié)

建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的建立為工程制圖教學(xué)方式和教學(xué)手段的改革創(chuàng)造了重要的條件，能夠從根本上改變工程制圖教學(xué)的方式，也能夠很大程度上提高教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生制圖的水平。但是基于網(wǎng)絡(luò)的工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的建立還處于初級發(fā)展的階段，目前還存在著很多的問題，發(fā)展和成熟的過程還很長，需要各方面的支持，無論是人才還是資金方面的支持都是建立模型庫無法缺少的重要資源【5】。所以為了能夠利用現(xiàn)代化工快速培養(yǎng)學(xué)生的制圖能力和空間想象的能力，我們還需要作出不懈的努力。

【參考文獻】

[1]葉龍慶，鐘慶祥.基于網(wǎng)絡(luò)的工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的實現(xiàn)技術(shù)的研究[J].科技縱橫，2012（11）.

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[3]于良春，張偉.基于網(wǎng)絡(luò)的工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的實現(xiàn)技術(shù)[J].科技研究，2003.

[4]肖興志.工程制圖虛擬現(xiàn)實模型庫的實現(xiàn)技術(shù)[J].東北科技大學(xué)學(xué)報，2005（2）.

[5]許諾，顏漢榮.虛擬現(xiàn)實造型語言的概況以及發(fā)展前景[J].計算機系統(tǒng)，2009（5）.