利用虚拟现实技术构建动画素材开发环境的研究
摘要：多媒体技术与虚拟现实技术是当今计算机发展的必然趋势，如果将两者结合起来应用于教学领域会是一种有益的尝试。本文主要介绍了利用虚拟现实技术制作一个动画开发环境的思想和方法,目的是解决制作网络教学软件时动画开发依赖动画工具比较复杂以及传输速度较慢的问题.这个开发环境适用于非计算机专业的教师使用。
关键字： 多媒体技术 虚拟现实（VRML） 动态链接库 计算机辅助教育
Abstract This article introduces a writing tool that is a method of making the animate。It is very difficult to a teacher who does not understand more knowledge of computer.。This method is very simple to use。 For the more，it has two advantages。 One is that it applies the teaching software in the internet；the other is that it is faster than thaditional method.
0 引言
多媒体技术是当今计算机发展的必然趋势。它集计算机技术、音像技术和通讯技术为一体,具有良好的集成性。它使信息不仅作用于人的视觉,而且也作用于人的听觉,从而扩大了人对信息的摄入量,使得人机关系更加亲近。
虚拟现实技术（简称VRML）是一种具有真实感的高级人机界面，人们能够通过多种感官渠道与它进行实时交互。这种技术的应用前景是非常广泛的，在医疗、制造业、娱乐和教育等方面的应用也具有很大潜力。可以想象，如果你能够进入到具有沉浸感的，并且有多种感官反馈的虚拟境界中学习知识，无疑将使你的学习更为有效。
那么如何来构造这种虚拟现实的境界呢？VRML就是最佳的选择。什么是VRML，VRML是Virtual Reality Modeling Language(虚拟现实造型语言)的缩写。使用VRML，你能设计自己的三维虚拟空间、用你想象的任何东西来填充虚拟的世界。这些仅仅受限于你的想象力。VRML最让人兴奋的特点，是能够使你创建动态的世界和感觉丰富的虚拟环境；动画空间里的物体，使它们运动；在你的空间里播放声音和影象；允许使用者和你的空间进行交互；使用脚本来控制，改进你的空间。
不仅如此，由于VRML文件仅仅是一些数学表达式来描述交互式的3D世界，并且也不需要传输大量的图像文件，接受端在获得这些表达式之后，将自行进行计算、加工、作色等处理，然后即显示成3D图像。因此，它在网上传送的信息量将大为减少，这样就解决了网络传输速度的瓶颈问题。这样就能够使你在Internet上创建动态的世界和感觉丰富的虚拟环境。
综上所述可以看到，如果能够将虚拟现实语言（即VRML模型）应用于计算机辅助教学软件的开发中将会是我们在教学方法上一次有益的尝试，但是对非计算机人员来说学习该语言的学习是非常困难的，我们制作这个动画开发环境就是想让教学软件的开发主体-----任课教师使用方便，只需填入参数便可生成需要的动画了。
1 问题的提出
1.1 面临的四个问题
通过研究分析，发现摆在我们面前的问题主要有四个：
(1) 如果想使一个VRML模型适应不同的用户需求，该模型就必须是按用户要求动态生成的。如根据用户输入的长、宽、高生成相应的长方体模型。采用什么办法？
(2) 在模型数量越来越多的情况下，必须具备一种管理模型的机制，能有效的组织和管理众多的模型。是利用数据库还是别的什么技术？
(3) 为了保持该系统的稳定健康的发展，必须能及时给系统补充新的模型，并对以往开发的旧模型进行及时更新。那么网络是不是我们最好的答案？
(4) 对于按用户要求动态生成的VRML模型，必须提供一种方法将其应用于教学软件开发环境中，如VB、Authorware等。这种方法是什么？
1.2 四个模块的确立
基于上一小节的分析，我们将该开发环境的设计分解为四个模块进行处理：
※VML(VRML Models Library) 构建机制的设计与实现
※VRML代码引擎的设计与实现
※VML网站建设
※利用VB或Authorware开发基于VRML的课件
首先使用者利用VML将用户提出的要求(VRML节点的参数)传给 VRML代码引擎，由引擎生成相应的VRML代码，再通过VML将生成的代码返回给使用者。然后使用者将得到的VRML代码应用于其教学软件开发环境中。同时，使用者还可以不断的通过VML网站对VRML引擎进行丰富和更新。
2 VML构建机制的设计与实现
2.1根据用户提出的要求动态生成VRML模型
对于这个问题，有三点是值得注意的：
(1) 用户提出的要求应该是合理的要求，或者说是符合客观规律的要求
因为显然如果用户要求系统为他生成一个上底面半径为3，下底面半径为4，高为5的圆柱体，系统恐怕永远也办不到。因为现实中，圆柱体上下底面半径相同。这就要求我们必须为用户提供一个预定义好的输入界面。例如对于圆柱体，系统只提供底面半径和高两个输入接口。
(2) 动态生成参数输入接口
在研究VRML时，我们发现VRML本身只是一种描述三维虚拟空间的文件。而实际的三维模型的绘制工作由相应的VRML浏览器完成。因而，我们考虑是否可以给出一个参数接口描述文件，由系统读入、分析，然后动态生成参数输入接口。通过对VRML的初步学习，我们发现一个VRML模型需要的参数大体分为三种：数字、文本、布尔值。针对这三种参数我们给出了如下的参数描述定义：
数字 ：N,Caption,MinValue,MaxValue,InitValue
文本 ：T,Caption,InitText
布尔值：B,Caption,TrueText,FalseText,InitValue
其中各定义的意义如下表：
有了参数描述文件，我们又编制了相应的解释描述文件并生成接口的程序。
(3) 对于生成的VRML模型，用户是想将其独立应用，还是组合到其他模型中去。 对于这两种使用方式，最终的VRML代码是有一些区别的。因此，必须提供对于该问题的选项以保证生成的代码具有针对性。在我们的系统中具体的实现方法是如果用户想将生成的模型组合到其他模型中去，他只需要将生成的代码拷贝到剪贴板，然后再复制到他所在的VRML编辑环境中去。如果他是用于另一种目的，则系统将生成的代码自动进行包装并保存到用户指定的 .wrl文件中去。
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