Web3D与X3D技术探讨

摘　要：Web3D，顾名思义就是网络三维技术，它不同于web平面呈现形式，包含实时交互的三维图像，这样可以使我们通过网络足不出户的置身于想要到达的地方，想要触摸的物体。虽然目前技术还不成熟，但Web3D已经成为互联网发展的主要方向。


关键词：Web3D；X3D；VRML；XML [本文转自：lunwen.1kejian.com]
一、发展历史
　　Web3D的前身是VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，始于20世纪90年代初期。VRML规范支持纹理映射、全景背景、雾、视频、音频、对象运动、和碰撞检测等一切用于建立虚拟世界的所具有的东西。因此，VRML是3D图形和多媒体技术通用交换的文件格式，描述交互式的3D对象和场景，不仅应用于互联网，也可以用在本地客户系统中，是互联网3D图形的开放标准。1998年，VRML组织把自己改名为Web3D组织。
　　X3D（Extensible 3D）是由Web3D联盟在2003年7月提出的一种Web3D技术，它于2004年8月获得ISO认证。X3D是VRML和XML的集合，整合了正在发展的XML、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度；采用XML编码，以软件技术为指导，定义了一个小型运行内核、一组API 和多个扩展集，具有小型化、可扩展、与Web上的多种标准互操作和与多种媒体紧密集成等特性。
二、技术和应用特点[本文转自：lunwen.1kejian.com]
　　通过OpenGL、3dmax等建模语言和建模工具，Web3D与X3D技术可以将现实场景的逼真模型搬到互联网上，用户通过安装有支持3D展现功能插件的IE、Firefox、Chrome等浏览器进行交互式的浏览。由于较强的现场感和真实感，Web3D构建的虚拟现实技术其应用前景和独特的优势在各领域中显示出了强大的生命力，其技术和应用特点如下。
1、 基于VRML技术
　　服务器端提供的是VRML文件和支持资源，浏览器通过插件将描述性的文本解析为对应的类属，并在显示器上呈现出来。通过编程、三维建模工具和VRML可视化软件实现；在虚拟三维场景展示时，文件数据量很大。高版本浏览器预装插件；文件传输慢，下载时间长；呈现的图像质量不高；与其他多技术集成能力及兼容性弱，适合于三维对象和场景的展示。
2、基于XML技术
　　将用户自定义的三维数据集成到XML文档中，通过浏览器对其进行解析后实时展现给用户。通过三维建模工具和可视化软件实现；在三维对象和三维场景展示时，文件数据量小。需要安装插件；文件传输快，可被快速下载；呈现的图象质量较好；与其他多技术集成能力强；兼容性好，适合于三维对象和场景的展示。
3、基于动画脚本语言
　　在网络动画中加入脚本描述，脚本通过控制各幅图像来实现三维对象。通过脚本语言编程来实现；在三维对象和三维场景展示时，文件数据量较小。需要插件；文件传输快，可被快速下载；呈现的图象质量随压缩率可调；兼容性好。适合于三维对象和场景的展示。
4、基于流式传输的技术
　　直接将交互的虚拟场景嵌入到视频中去。通过实景照片和场景集成软件来实现；在场景模拟时，文件数据量较小。需要下载插件；用户可快速浏览文件；三维场景的质量高；兼容性好，可以实现360度全景虚拟环境。
三、应用领域
1、企业和电子商务 
　　企业将他们的产品发布成网上三维的形式，能够展现出产品外形的方方面面，加上互动操作，演示产品的功能和使用操作，充分利用互连网高速迅捷的传播优势来推广公司的产品。对于网上电子商务，将销售产品展示做成三维形式，顾客通过观察和操作能够对产品有更加全面的认识了解，决定购买的几率大幅增加，为销售者带来更多的利润。
2、教育业
　　计算机辅助教学(CAI)的引入，弥补了传统教学所不能达到的许多方面。在表现一些空间立体化的知识，如原子、分子的结构、分子的结合过程、机械的运动时，三维的展现形式必然使学习过程形象话，学生更容易接受和掌握。使用具有交互功能的3D课件，学生可以在实际的动手操作中得到更深的体会。
3、娱乐游戏业
　　动态HTML、flash动画、流式音视频，使整个互连网呈现生机黯然。动感的页面较之静态页面更能吸引更多的浏览者。三维的引入，必将造成新一轮的视觉冲击，使网页的访问量提升。娱乐站点可以在页面上建立三维虚拟主持这样的角色来吸引浏览者。 
4、虚拟现实展示与虚拟社区
　　使用Web3D实现网络上的VR展示，只须构建一个三维场景，人以第一视角在其中穿行。场景和控制者之间能产生交互，加之高质量的生成画面使人产生身临其境的感觉。对于象虚拟展厅、建筑房地产虚拟漫游展示，提供了解决方案。
四、发展现状与前景
　　目前Web3D技术的发展可谓“百家争鸣”，其中最有特点和影响力的有Viewpoint、Cult3D、Atmosphere等。Viewpoint的主要运用市场是作为物品展示的产品宣传和电子商务领域。许多著名的公司与电子商务网站使用了此技术作为产品展示。Cult3D的内核是基于JAVA，它甚至可以嵌入JAVA类，利用JAVA来增强交互和扩展，但是对于Viewpoint,他的Xml构架能够和浏览器与数据库达到方便通信。Cult3D的开发环境比Viewpoint人性化和条理化，开发效率也要高得多。Atmosphere是Adobe公司推出的一个可以通过互连网连接多用户的三维环境式在线聊天工具。Atmosphere使用了viewpoint的技术，提供了对自然重力和碰撞的模拟，使浏览的感受极具真实性。
　　由于Web3D与X3D技术的发展没有一个统一的解决方案，而且它对硬件系统的要求比较高，所以目前来说要在互联网上普及这一技术应用还有待时日。尽管如此，它将创造一种融多媒体、三维图形、网络通讯、虚拟现实为一体的新型媒体，兼具先进性和普及性，是关心三维图形、多媒体、新一代网页开发和虚拟现实技术的人士所密切注意的。