1、本科學生畢業論文（設計）題目(中 文):基于vrml的虛擬教室的設計與實現(英 文):the design and implementation of virtual classroom based on vrml 姓 名 學 號 院 （系）電子工程系專業、年級電子信息工程 級指導教師 ii湖南科技學院本科畢業論文（設計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業論文（設計），是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議，除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明

2、。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 本科畢業論文（設計）作者簽名： 二一 年 月 日33 畢業論文（設計）任務書課題名稱：基于vrml的虛擬教室的設計與實現學生姓名： 系 別：電子工程系專 業：電子信息工程指導教師： 湖南科技學院本科畢業論文（設計）任務書1、主題詞、關鍵詞： 虛擬現實技術；虛擬教室；虛擬現實建模語言vrml； 2、畢業論文（設計）內容要求： 1) 用vrml建立相應的場景模型； 2) 選取合適的vrml瀏覽器； 3) 確立與vrml場景的交互方法。3、文獻查閱指引：1）從學校圖書館網頁上中國期刊網，檢索相應關鍵詞，查找相關資料；2）通過百度查找關鍵詞，搜索相關資料；

3、3）通過googol查找相關資料；4）查閱相關的專業書籍。4、畢業論文（設計）進度安排：第一階段：2012年12月前，查閱相關資料、完成任務書和開題報告；第二階段: 2013年3月，進行系統分析和系統設計；第三階段：2013年3月，完成系統基本功能模塊；第四階段：2013年4月，設計并實現虛擬教室，撰寫論文；第五階段：2013年5月，論文定稿，答辯。教研室意見： 負責人簽名： 注：本任務書一式三份，由指導教師填寫，經教研室審批后一份下達給學生，一份交指導教師，一份留系里存檔。湖南科技學院本科畢業論文（設計）開題報告書論文（設計）題目基于vrml的虛擬教室的設計與實現作 者 姓 名雷敏所屬系、專

4、業、年級 電子工程系 電子信息工程專業 2009年級指導教師姓名、職稱張文昭 高級實驗師預計字數10000開題日期2012.12.22選題的根據：1）說明本選題的理論、實際意義2）綜述國內外有關本選題的研究動態和自己的見解 目前, 遠程教育這種新型網絡教育方式日趨成熟, 國內外許多機構正在進行這方面的研究和嘗試它們多是通過多媒體課件和文字傳輸的方法讓學生完成學習過程，而這個過程學生不但無法體驗到正常教學那種身臨其境的真實感，而且也缺乏師生之間、學生之間交流的互動性，因此難以達到很好的教學效果, 只能作為正規教學模式的一種輔助手段。本論文從這一問題出發，設計了一個虛擬教室,在這系統中，使用者可以

5、在虛擬的三維場景中進行漫游，從而使學生獲得一種親身參與的真實感，能更好地培養學生學習的積極性和主動性，更有效地達到遠程教育的目的。vrml是一項全新的技術，在很多方面幾乎還是空白。相關的vrml作品多數簡單、零散，且從網絡速度來考慮，以靜態的場景為主。其他關于vrml的文章多是介紹基本概念和語言結構。由此可見，vrml在國內具有極大的發展潛力。在這種背景條件下，從事vrml綜合應用系統的建立與研究將是一件很有意義的事情。因此，我們由大學教室為實物參考提出了建立虛擬教室的方案，通過對教室的虛擬構造，讓更多的人了解這門技術語言。主要內容： 目前遠程教育日趨成熟，它使位于不同地理位置的人們能夠跨越時

6、空的限制，共享教育資源，獲得受教育的機會。國內外許多機構正在進行這方面的研究和嘗試它們多是通過多媒體課件和文字傳輸的方法讓學生完成學習過程，但這個過程中學生無法體驗到正常教學那種身臨其境的真實感，因此難以達到很好的教學效果，只能作為正規教學模式的一種輔助手段而在虛擬教室中，使用者可以在虛擬三維場景中進行漫游，從而使學生獲得一種親身參與的真實感，為更好地培養學生學習的積極性和主動性，更有效地達到遠程教育的目的起到了很大的作用。研究方法：1.理論推導法:利用所學的理論知識對此虛擬系統進行設計。2.綜合分析法:理論與實踐相結合，構建一個虛擬教室。完成期限和采取的主要措施：1、完成期限：（1）2012

7、.12查找資料、文獻，寫好開題報告；（2）2013.1 整理資料，撰寫論文；（3）2013.2 做好虛擬教室各個模塊設計；（4）2013.3 將教室各個模塊布局設計，組成一個完整的教室；（5）2013.4 完成初稿；（6）2013.5 定稿，答辯。2、主要措施:（1）通過有效途徑查閱相關文獻資料，引證參考已有的研究成果，確定論文研究主題。 （2）與指導老師和同學進行多層次多方面的交流探討，提煉觀點，吸收建議。主要參考資料：1 湯躍明虛擬現實技術在教育中的應用m 北京：科學出版社，20072 胡小強虛擬現實技術m 北京：北京郵電大學出版社，20093 孟寧奎基于vrml的交互式虛擬教室建模j 地

8、理空間信息，2009，34 寧志鵬虛擬油泥造型交互方法研究j 計算機測量與控制，20095 申蔚虛擬現實技術m 北京：清華大學出版社，20096 莊春華 虛擬現實技術及其應用m 北京：電子工業出版社,20107 劉怡虛擬現實vrml程序設計m 天津：南開大學出版社, 20078 李欣虛擬現實及其教育應用m 北京：科學出版社,20089 wuxinhuateaching and learning in the virtual classroomj foreign language education，2002指導教師意見： 指導教師簽名： 教研室意見：簽 名： 年 月 日開 題 報 告 會 紀

9、要時間 2012.12.22地點三教707與會人員姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）劉志壯教授徐曉高級實驗師劉愛林副教授陳澤順副教授周玲講師張文昭高級實驗師會議記錄摘要：1. 你為什么要選擇這個題目作為你的畢業設計的題目？ 現代遠程教育雖然日益成熟，可它們多是通過多媒體課件和文字傳輸的方法讓學生完成學習過程，而這個過程學生不但無法體驗到正常教學的真實感，而且也缺乏師生之間、學生之間交流的互動性，因此難以達到很好的教學效果,而基于vrml的虛擬教室可以給學生呈現3d效果，給人一種身臨其境的感受。2. 你的總體設計思路是怎樣的？ 本虛擬教室的設計思路是：運用vrml虛擬現實建模

10、語言，在vrmlpad上進行編程，運用節點的設置來組成一個整體的虛擬教室框架，實現虛擬教室的設計。然后在cortona 3d瀏覽器上進行操作演示。此虛擬現實多媒體教室的設計涵蓋了室內設計、編程、材質紋理渲染、裝飾布局，創建一個教室空間、教室內的各種立體造型，如門窗、桌椅、投影儀、空調、電子鐘等，并加入學生跟老師人物模型以實現真實感，最后利用動態交互感應節點實現三維動畫場景。會議主持人：記 錄 人：年 月 日指導小組意見負責人簽名： 年 月 日系部 意 見負責人簽名：年月日注：此表由學生本人填寫，一式三份，一份留系里存檔，指導老師和本人各保存一份湖南科技學院畢業論文（設計）中期檢查表畢業論文（設

11、計）題 目基于vrml的虛擬教室的設計與實現學生姓名雷敏學 號200906002426系 別電子工程專 業電子信息工程指導教師張文昭檢查日期2013.4.10指導教師檢查情況記載及修改意見：檢查情況記錄：1 已查閱各種相關資料，對相關知識有一定了解和掌握；2 論文內容比較合理；3 中英文摘要有語法錯誤；4 正文格式有部分不規范；5 正文中對虛擬教室的介紹過多6 結論部分太籠統，需重新組織語言；7 虛擬教室還有一些問題，未做出實物。修改意見：1 修改中英文摘要；2 按照規范的模板修改不規范的地方；3 把虛擬教室的介紹刪除一部分；4 修改正文的結論；5 盡快做出虛擬教室實物；6 充實論文內容。簽名

12、： 注：此表用于指導教師在學生畢業論文（設計）初稿完成后對學生執行任務書情況進行中期檢查時用，由指導教師填寫。湖南科技學院畢業設計（論文）指導過程記錄表畢業論文(設計)題目基于vrml的虛擬教室的設計與實現學生姓名雷敏學號200906002426專業班級電子信息工程 2009級指導教師張文昭職稱高級實驗師系（教研室）電子工程指導過程記錄指導內容記錄(一)查找資料及討論選題。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導內容記錄(二)確定標題，下達設計任務書。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導內容記錄（三)設計可行性分析及開題報告的

13、寫作。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導內容記錄(四)論文的構思及基本框架。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導過程記錄指導內容記錄(五)設計中的硬件開發方案程序設計思路的討論。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導內容記錄(六)中期檢查，內容及結構的合理性。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導內容記錄(七)論文內容修改。學 生 簽 名： 20 年 月 日 指導教師簽名： 20 年 月 日指導內容記錄(八)論文格式修改。學 生 簽 名： 20 年 月

14、日 指導教師簽名： 20 年 月 日答辯小組組長意見(對情況是否屬實做出意見)組長(簽名)： 20 年 月 日注：本表與畢業論文一起裝訂存檔。湖南科技學院本科畢業論文（設計）評審表論文題目基于vrml的虛擬教室的設計與實現作者姓名雷敏所屬系、專業、年級物理與電子工程 系 電子信息工程 專業 2009年級指導教師姓名、職稱張文昭 高級實驗師字 數10000定稿日期2013.5.8中文摘要 虛擬現實是近年來出現的高新技術，它利用電腦模擬三維空間，提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，可以和現實世界一樣體驗三維空間內的事物。本論文運用vrml虛擬現實建模語言，結合java設計并實現了一個虛擬教室系統。此

15、教學系統具有良好的教與學的交互功能，用戶可以對虛擬教室進行任意角度的觀察和自由操作；它提供了一個生動逼真的教學環境，將學習者“放在”與現實學習環境相似的場景中，有助于學生的自主學習，具有較高的實用性。本設計涵蓋了室內設計、編程、裝飾和布局，創建房屋建筑、教室內的各種三維立體造型，利用動態交互智能感知節點和路由成功實現三維場景，完成了虛擬遠程教育3d化的突破。關鍵詞（3-5個）虛擬現實技術；虛擬教室；虛擬現實建模語言vrml英文摘要 the virtual reality is a new technology in recent years, it uses computer to simul

16、ate three-dimensional space, provide visual, auditory, haptic simulation of sensory, it can experience the three-dimensional space the thing like the real world. a virtual classroom has been developed based on vrml and java. the system has good interaction between teaching and learning. users can ob

17、serve it from any angle and operate it, and it is a vivid educational environment, which puts learners in scene like real classroom, it is good for students to learn independently, and can be applied rather well. the design covers the interior design, programming, decoration and layout, a variety of

18、 three-dimensional modeling of buildings creating in a classroom, the successful implementation of 3d is based on dynamic interactive intelligent sensor nodes and routing, completed a major breakthrough virtual remote education based on 3d.關鍵詞(3-5個)virtual reality ; three-dimensional virtual classro

19、om; vrml指導教師評定成績評審基元評審要素評審內涵滿分指導教師實評分選題質量25%目的明確符合要求選題符合專業培養目標，體現學科、專業特點和教學計劃的基本要求，達到畢業論文（設計）綜合訓練的目的。10理論意義或實際價值符合本學科的理論發展，有一定的學術意義；對經濟建設和社會發展的應用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當題目規模適當，難易度適中；有一定的科學性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關文獻資料，歸納總結本論文所涉及的有關研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學專業知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學論點進行論證

20、。10研究方案的設計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運用能力能運用本學科常規研究方法及相關研究手段（如計算機、實驗儀器設備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結信息。10外文應用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業除外）體現一定的外語水平。5論文質量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規范符合學術論文的基本要求。用語、格式、圖表、數據、量和單位、各種資料引用規范化、符合標準。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 指導教師評審意見： 指導教師簽名： 說明：評定成績

21、分為優秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為優秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。評閱教師評定成績評審基元評審要素評審內涵滿分評閱教師實評分選題質量25%目的明確符合要求選題符合專業培養目標，體現學科、專業特點和教學計劃的基本要求，達到畢業論文（設計）綜合訓練的目的。10理論意義或實際價值符合本學科的理論發展，有一定的學術意義；對經濟建設和社會發展的應用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當題目規模適當，難易度適中；有一定的科學性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關文獻資料，歸

22、納總結本論文所涉及的有關研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學專業知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學論點進行論證。10研究方案的設計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運用能力能運用本學科常規研究方法及相關研究手段（如計算機、實驗儀器設備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結信息。10外文應用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業除外）體現一定的外語水平。5論文質量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規范符合學術論文的基本要求。用語、格式、圖表、數據、量

23、和單位、各種資料引用規范化、符合標準。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 評閱教師評審意見： 評閱教師簽名： 說明：評定成績分為優秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為優秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。湖南科技學院本科畢業論文（設計）答辯記錄表論文題目基于vrml的虛擬教室的設計與實現作者姓名雷敏所屬系、專業、年級電子工程系 電子信息工程專業 2009年級指導教師姓名、職稱張文昭 高級實驗師答 辯 會 紀 要時間2013.5.18地點三教707答辯小組成員姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）姓 名職務

24、（職稱）劉志壯教授徐曉高級實驗師陳澤順副教授周玲講師劉愛林副教授張文昭高級實驗師答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：1. 在你的論文中，你的設計是否已作出實物了？ 是的，由于我的設計本就是虛擬存在的，所以我所演示的虛擬教室就是實物。2. 在你的論文中，你認為虛擬教室能應用到什么方面？ 我所設計的虛擬教室主要運用在遠程多媒體教育方面。3 在你的論文中，你覺得你的創新點在哪里？ 由于現在市場上所有的遠程教育都只是很普通的文件傳輸之類，而我所設計的虛擬教室具有3d 的效果，更能提高學生的學習積極性。4 在你的設計中，能不能設置上下課時間的響鈴？ 暫時沒有這個設置，不過教室前面有時鐘，可以和電腦

25、時間相對應。這確實是一個值得改進的地方，謝謝老師的指出。會議主持人：記 錄 人：年 月 日答辯小組意見評語：評定等級： 負責人（簽名）： 年 月 日系學位委員會意見評語：論文（設計）最終評定等級：負責人（簽名）： 系部（公章） 年月 日校學位委員會意見評語：評定等級： 負責人（簽名）： 年月 日目 錄緒論11 虛擬現實與vrml語言21.1 vrml概述21.2 vrml文件的瀏覽31.3 vrml適合設計虛擬教室的原因31.4 vrml中的交互處理機制42 虛擬教室系統分析與總體設計52.1 虛擬教室的系統分析52.2 虛擬教室的總體設計52.3 虛擬教室中細節的構建62.3.1 教室背景6

26、2.3.2 教室墻壁62.3.3 自由開關的門72.3.4 黑板與投影屏幕82.3.5 學生課桌92.3.6 電子鐘與電風扇92.3.7 壁畫與窗簾102.3.8 3d模型：學生、空調、風扇、垃圾桶、飲水機、投影儀112.3.9 多媒體模塊132.4 教室內燈光、視點與導航的設計13結論15參考文獻16致 謝17基于vrml的虛擬教室的設計與實現摘 要 虛擬現實是近年來出現的高新技術，它利用電腦模擬三維空間，提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，可以和現實世界一樣體驗三維空間內的事物。本論文運用vrml虛擬現實建模語言，結合java設計并實現了一個虛擬教室系統。此教學系統具有良好的教與學的交互功能

27、，用戶可以對虛擬教室進行任意角度的觀察和自由操作；它提供了一個生動逼真的教學環境，將學習者“放在”與現實學習環境相似的場景中，有助于學生的自主學習，具有較高的實用性。本設計涵蓋了室內設計、編程、裝飾和布局，創建房屋建筑、教室內的各種三維立體造型，利用動態交互智能感知節點和路由成功實現三維場景，完成了虛擬遠程教育3d化的突破。【關鍵詞】：虛擬現實技術；虛擬教室；虛擬現實建模語言vrmlthe design and implementation of virtual classroomabstractthe virtual reality is a new technology in recent

28、 years, it uses computer to simulate three-dimensional space, provide visual, auditory, haptic simulation of sensory, it can experience the three-dimensional space the thing like the real world. a virtual classroom has been developed based on vrml and java. the system has good interaction between te

29、aching and learning. users can observe it from any angle and operate it, and it is a vivid educational environment, which puts learners in scene like real classroom. it is good for students to learn independently, and can be applied rather well. the design covers the interior design, programming, de

30、coration and layout, a variety of three-dimensional modeling of buildings creating in a classroom, the successful implementation of 3d is based on dynamic interactive intelligent sensor nodes and routing, completed a major breakthrough virtual remote education based on 3d.key words: virtual reality

31、; three-dimensional virtual classroom; vrml緒論隨著通訊技術、計算機技術和網絡技術的高速發展以及個人計算機的迅速普及，遠程教育這種新型教育方式日趨成熟，它通過文本下載、視頻傳輸等技術，使位于不同地理位置的人們能夠跨越時空的限制，共享教育資源，獲得受教育的機會1。因而這種教育方式受到了普遍歡迎。虛擬現實是一項綜合性集成技術，涉及到計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等多個領域，它運用計算機生成逼真的三維場景，使人通過適當裝置自然地對虛擬世界進行體驗和交互2。在虛擬現實理論的指導下,采用3dsmax和虛擬現實建模語言,參照現實教室,構建了具有真實

32、感的大學虛擬教室場景;并討論了常見的教室場景交互模式,研究其實現方法,實現了對大部分教室場景對象的感知與交互控制3。以前的虛擬現實大多是采用java或flash實現的，屬二維的，交互性少，缺乏真實性，這使得其教學質量大受限制。vrml（virtual reality modeling language虛擬現實建模語言）具有分布式、三維、交互性、多媒體集成、環境逼真等眾多優越的特征，用它來實現虛擬教室三維場景，因其強大的虛擬現實能力而具有很強的真實性。虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作以及實時交互的環境。與傳統的計算機人機界面相比，虛擬現實無論在技術上還是思想上都有質的飛躍4。目前

33、，國內外許多機構正在進行這方面的研究和嘗試。國外將cscl（computer supported collaborative learning）計算機協同學習的思想逐漸被引入計算機網絡遠程教育的應用中，它的優點是打破了“背靠背”網絡教學模式引發的交流障礙，在充分繼承和發揚網絡教學優勢的基礎上，更加強調老師和學生之間、學生和學生之間各種教學信息的實時交互性和學習的協同性，從而將傳統課堂教學與網絡教學的優勢充分地結合起來。其缺點是在這個過程中學生不僅無法體驗到正常教學那種身臨其境的真實感，因此難以達到很好的教學效果。 本論文從這一問題出發，用虛擬現實技術設計并實現一個虛擬教室三維場景模型,在這個模

34、型中，使用者可以在虛擬三維場景中進行漫游，從而使學生獲得一種親身參與的真實感，為更好地培養學生學習的積極性和主動性，更有效地達到遠程教育的目的起到了很大的作用。用戶可以使用瀏覽器利用鼠標、鍵盤實現在范圍內從各個角度、對各個角落進行動態觀察，教室中有講臺、桌椅、投影儀、電燈、壁畫和地板等現代多媒體教室應具有的各種物品，通過接觸按鈕實現電腦投影儀視頻的播放切換等，真正實現讓用戶在虛擬的環境中有一種身臨其境的感受。1 虛擬現實與vrml語言1.1 vrml概述 vrml（virtual reality modeling language）即虛擬現實建模語言。是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構

35、的三維世界的場景建模語言，也具有平臺無關性。是目前internet上基于 www的三維互動網站制作的主流語言。 vrml是虛擬現實造型語言（virtual reality modeling language）的簡稱，本質上是一種面向web，面向對象的三維造型語言，而且它是一種解釋性語言。vrml的對象稱為節點，子節點的集合可以構成復雜的景物。節點可以通過實例得到復用，對它們賦以名字，進行定義后，即可建立動態的vr（虛擬世界）。 節點是vrml文件中最基本的要素。節點是對客觀世界中各種事物、對象的抽象描述。在vrml中，每個節點一般都有兩種事件，即入事件(eventin)和出事件(eventou

36、t)。可以通過路由連接一個節點的出事件和另一節點的入事件。路由的作用是將各個不同的節點聯系在一起，使虛擬空間具有更好的交互性、立體感、和靈活性5。(1)幾何造型節點在虛擬教室中，需要擺放桌椅、黑板、門窗等物品，vrml利用幾何造型節點構造它們。(2)組合虛擬對象的群節點 由于虛擬教室是一個復雜的三維系統，制作過程中需要制作天花板、投影儀、門窗、座椅等不同元素，不可能將每個元素都放到主程序中。為此，我們將每個功能制作成獨立的程序，然后通過眾多群節點group將它們聯接起來。例如，在虛擬教室中有12排學生座椅，那么我們先制作一排座椅，然后通過inline內聯節點和transform坐標變換節點將其

37、嵌入到虛擬教室中。(3)造型和外觀節點 在虛擬教室中，將講臺、座椅、天花板、地板等設計好后，為了達到現實效果，我們還需要為其進行紋理包裝，讓其有圖案和色彩，這里用到imagetexture圖像紋理節點。在播放視頻時，需要用到movietexture電影紋理節點。在播放音樂時，需要用到sound聲音節點。(4)創建音響效果在vrml場景中，利用sound節點創建聲場；設置聲源的位置及聲音播放的方式。audioclip和movietexture節點是sound節點的source域的域值，用于創建聲源，即具體引入聲音文件。還可以設置聲音的衰減空間等功能。vrml環境中的音響播放采用橢球模式，瀏覽者相

38、對于音源所處的空間位置不同，所聽到的聲音強度也就不同。vrml支持瀏覽器實現空間音效，如左右立體聲和3d音效。(5)vrml動畫控制節點與造型的交互功能 動畫就是物體隨時間發生變化的動態效果。vrml創建動畫效果的基本方法是：由時間傳感器控制動畫的時鐘，包括動畫開始的時間、停止的時間、循環的周期等；然后將時間控制參數作為事件傳送給各種插補器節點，插補器依據事先設計好的時間關鍵點和動畫關鍵點，在瀏覽器渲染時形成連續變化的動畫效果。 在虛擬教室中門的開與關、燈的開與關、投影屏幕上升和下降過程、電風扇的轉動、窗簾的合開、時鐘的正常行走等都要用到時間傳感器節點(timesersor)、觸摸傳感器節點(

39、touchsensor)、碰撞傳感器節點(collision)等。 如門的開關程序door.wrl的路由如下：route knob_touch.touchtime to doorswitch.touchtimeroute knob_touch.touchtime to door_time.set_starttimeroute door_time.fraction_changed to door_rotinterp.set_fractionroute doorswitch.doorswing_changed to door_rotinterp.set_keyvalueroute door_rot

40、interp.value_changed to door_tran.set_rotation 由觸摸傳感器的啟動觸發時間傳感器的啟動，從而使預先設置好的門的始末坐標在時間傳感器的觸發時間內進行變換，而達到開門關門的效果。1.2 vrml文件的瀏覽 瀏覽vrml的一般方法是使用vrml瀏覽器，也可在ie等通用瀏覽器上通過安裝vrml瀏覽器插件vrml文件進行瀏覽。常用的vrml瀏覽器有cosmoplayer瀏覽器和cortona瀏覽器。本虛擬場景采用的是cortona瀏覽器，它提供一些漫游方法和不同的視角類型，使用戶在虛擬世界中移動視點的位置，達到不同位置觀察的效果。1.3 vrml適合設計虛擬

41、教室的原因按照web 3d協會的定義，vrml(virtual reality modeling language)虛擬現實建模語言是一種用于在internet上構筑3d多媒體和共享虛擬世界的開放式語言標準。這是迄今為止，惟一可在網上構筑3d多媒體和共享虛擬世界的開放式語言的國際標準。因此要設計符合國際標準的虛擬教室只能選用vrml。 本虛擬場景采用vrmlpad為主進行vrml文件的編寫，以3ds max為輔助，實現虛擬教室各物件模型。直接使用文本編輯器vrmlpad直接進行vrml文件的書寫。這樣做的不足之處是只能創建比較簡單的物體和場景。創建復雜場景的時候，幾乎不可能使用文本編輯器來直接

42、編寫6。 下圖為vrmlpad的編程界面。 圖1 vrmlpad編程界面1.4 vrml中的交互處理機制 要讓制作的虛擬教室能夠交互，必須理解路由和事件。vrml中的動畫就是通過綁定指令，讓各節點綁定在一起7。綁定兩個節點之后，第一個節點通過路徑傳送給第二個節點的信息叫事件。當一個節點接收到一個事件時，它根據節點的特征開始動畫或者其它事情。通過綁定多個節點，用戶可以創建許多路由，從而使空間具有動感。交互性實際上是對事件的產生、處理、傳遞的過程。本系統使用傳感器節點來產生事件，使用rountto來傳遞事件和生成動態的場景。另外將行為添加到vrml場景必須要利用script節點，script節點本

43、身沒有任何動作，其動作是由程序腳本來實現的。腳本通常可vrmlscript、javascript或java等外部語言來編寫。這是目前采用最多的一種vrml和java結合實現交互的方法。(1)通過eventin將事件傳至script節點中的腳本。(2)在script節點中的腳本中調用相應的java類進行處理。(3)通過eventout將結果送回以實現動畫或交互。另外，如果要使制作的空間具有交互性，也可以給一個具體模型附帶一個傳感器，該傳感器使用一個定點設備來感知觀察者的動作8。當觀察者點擊到一個附帶有傳感器的造型時，傳感器就輸出一個事件，這個事件就被路由到其它的節點從而開始一個動畫。2 虛擬教室

44、的實現2.1 虛擬教室的結構構建此虛擬現實多媒體教室的設計涵蓋了室內設計、編程、材質紋理渲染、裝飾布局，創建一個教室空間、教室內的各種立體造型，如門窗、桌椅、投影儀、空調、電子鐘等，并加入學生跟老師人物模型以實現真實感，最后利用動態交互感應節點實現三維動畫場景。 虛擬教室設計的層次結構如圖2所示。 虛擬教室設計教室布局設計教室室內設計自動門設計投影儀設計講臺設計黑板設計壁畫設計音響設計桌椅設計飲水機設計空調設計垃圾桶設計電子屏幕設計電子鐘設計圖2 虛擬教室設計層次結構2.2 虛擬教室的總體設計 用vrml來構建虛擬教室，主要分以下幾個步驟：(1)用vrml建立相應的場景模型這是整個場景構建的基

45、礎，我們可采用專門的工具vrmlpad來編寫vrml文件。但易出錯且效率低。可選用三維軟件3ds max來搭建基本場景，其優勢是能夠快速構造復雜的三維模型，如空調、飲水機。另外3ds max提供設定材質、光效和動畫，相應的名稱導出為擴展名為wrl的vrml文件，最后以適當的坐標和比例用vrml的內聯結點(inline結點)導入到教室中。(2)選取合適的vrml瀏覽器 由于vrmlpad編寫的web模型具有其特殊的格式(wrl)，必須采用專有的瀏覽器來觀看，我們采用cortona瀏覽器對生成模型進行演示。(3)確立與vrml場景的交互方法vrml本身只提供比較簡單的交互行為。所以要實現復雜的交互

46、行為時，僅僅采用vrml將難以勝任，目前可以借助于第三方語言來補充如java。本課題主要采用vrml的內建節點來實現。也用java來實現了電子鐘。2.3 虛擬教室中細節的構建虛擬教室的三維建模有如下部分：a：教室場景背景；b：環境建筑造型設計；c：窗簾設計；d：投影墻幕布設計；e：投影儀設計；f：光源設計；2.3.1 教室背景為了使虛擬教室與真實世界更加接近，在場景中我們添加了背景的設置，以呈現出有光線顏色變化的全景空間。采用background背景節點，具體程序如下：background groundangle1.57079groundcolor 1 0.8 0.6, 0.6 0.4 0.2

47、 skyangle 0.2, 1.57079 skycolor 1 1 0, 1 1 1, 0.45 0.45 0.45 2.3.2 教室墻壁由于教室左右對稱，所以我們將墻壁的設計分為前墻、側墻、后墻三個部分。以前墻的部分程序為例，下面的程序編碼實現了一個底為61高為24.5厚為3的顏色為rgb系數為0.86 0.86 0.86的墻壁。詳見圖3。代碼如下：def wall_front transform children transform childrenshape appearanceappearance materialmaterial ambientintensity .095diff

48、usecolor .86 .86 .86geometrybox size61 24.5 3translation0 11 29 圖3 虛擬教室的墻壁2.3.3 自由開關的門 通過建立門的外沿，左右兩扇可以開合的主板以及手柄構成門的整體造型。然后對手柄設置觸發傳感器，經過鼠標的點擊就可以將門打開關上。如圖4： 圖4 自由開關的門 觸發路由部分程序如下：def wall group children def doorswitch script eventin sftimetouchtimeeventout mfrotationdoorswing_changedfield sfint32switchstate1field mfrotationopen 0 0 1 0,0 1 0 1.5 field mfrotationclose 0 1 0 1.5,0 0 1 0 urlvrmlscript:function touchtime(value, time) if (switchstate = 1) doorswing_cha