ＶＲＭＬ语言在航空理论教学中的设计使用

　　　　本文作者：付焱晶，张雷，于善海，丁志伟
　　86中国科教创新导刊中国科教创新导刊ChinaEducationInnovationHerald2009NO.14ChinaEducationInnovationHerald科教论坛飞行类院校在航空理论教学中,飞机、发动机及机载设备学科的教学占了总教学内容和时间的60%以上,尤其是新机改装教学,主要是针对设备的特点和使用方法进行讲解,因此在教学课件的设计中,十分强调对设备的真实描述。事实上,由于飞行类院校教学对象和场所的限制,在课堂上许多设备课程的讲解都无法使用实物,或者不能在处于正常工作的状态下对新开传奇设备进行讲解。随着时代的发展,采用现代的教育技术手段辅助航空理论教学,具有形象、生动、灵活和方便等许多优点,因此在航理教学中采用先进的计算机技术就显得十分必要。1虚拟现实建模语言VRML语言虚拟现实技术是多媒体技术发展的一个重要方向,是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体技术、传感器、网络以及并行处理技术等多个信息技术分支的最新发展成果,为我们创建和体验虚拟世界提供了有力的支持,从而大大推进了计算机技术的发展。虚拟现实技术的特点在于,创造一个可交互的、虚幻的三维空间场景,能给使用者一种身临其境的真实感觉,因而在航空理论教学领域具有极高的应用价值。
　　虚拟现实建模语言VRML(VirtualRealityModelingLanguage)是唯一的国际Web3D标准,是一种描述交互式三维对象和世界的文件格式。它可以描述一个现有的或想象的景物,并将它放入虚拟的三维环境中。因此,我们在航空理论教学课件的设计中,采用了VRML作为虚拟现实技术实现的手段。2VRML文件格式为文本格式,使用解释型脚本语言,使用文本编辑软件即可打开源代码进行编辑,可大大缩短程序开发、调试的时间。在VRML场景中通过交互节点可以实现与浏览者的实时交互,由于VRML场景的渲染是实时的,完全不同于关键帧三维动画,且VRML支持雾、立体声、实时灯光渲染等特性,增加了场景的真实感和用户的切身体验感,所以,在航空理论教学中,对于建立的航空设备模型,引入VRML技术是完全可行的。从目前我们所掌握的技术上来看,虚拟现实技术VRML模型的制作,主要涉及以下内容。
　　2.13D建模(Modeling)设计VRML技术主要是针对于三维显示技术的网络应用开发,故决定了VRML技术主要特点就是对3D模型的网上三维交互演示,因此,VRML技术自然而然地也就和3D建模联系在一起。
　　要想创作一个令人满意的VRML作品,在全部内容原创的情况下,对VRML技术使用者来说,就需要充分运用你的空间想象力,进行作品的空间设计。这里面需要提出的一点是资料,一般情况下,VRML的视热血传奇点(Viewpoint)是自由的,这和以前我们用3D类软件开发的平面图形与视频作品有着一个很重要的区别,就是我们设计时不再只满足于从一个固定的角度来展示作品,不再把作品的欣赏强加给参观者,而是由参观者主动地从任意角度浏览作品,充分体验身临其境的感觉。另外,和二维图形文件不同,VRML文件的大小其实和模型的精细程度有关,造型越复杂,VRML文件越大。2.2纹理贴图(Texture)设计贴图制作在VRML作品中是最能体现设计能力的。
　　没有贴图的3D模型只能对材质着色,但加上贴图纹理以后,就有一种耳目一新的感觉。建模有高下之分,贴图同样有好坏差别。
　　一般说来,作为素材,我们有时候不必花很多时间去做图形开发,许多真实场景可以用数码相机拍下来供我们直接应用,这样做出来的效果更自然,比如飞机座舱中的仪表板,采用数码照片后的贴图效果就显得十分真实。有时我们所创作的作品可能十分鲜亮,但要达到最佳的效果,还必须对作品进行“做旧”处理,在作品中加入灰尘、划痕、磨损、裂纹等等效果,这样才能更加接近现实,更易为人所接受。良好的贴图不但能得到好的视觉效果,还可以简化模型,减少多边形的数目,提高场景的渲染速度。2.3交互(Interaction)设计交互设计是VRML的重头戏,也是它之所以吸引人的地方。
　　如果说建模给VRML创造了一个个世界和一个个形象,那么交互设计就是给这些世界增加了生气与灵魂。
　　VRML场景可以提供的常用交互方式有:提供飞行、行走、自动导览等浏览方式;碰撞、重力等动力物理学模拟;导航地图;背景音乐、语音提示;场景物体互动(开、关门等);视频文件播放(支持.swf、.mpg、.rm格式);网页链接;三维场景切换等。在三维空间进行交互设什是整个VRML创作中最重要的部分,包括事件(Events)、行为(Actions)等涉及人机交互的设计。当然,要想做出理想的效果,还应该要有编程的基础。我们谈到的VRML交互的分类,只是我们在航空理论教学中,通过对航空设备制作的VRML模型所进行的一般性控制。
　　实际上,还可以通过在模型中直接利用各种检测传感器节点(如平面传感器节点PlaneSensor控制物体平移、圆柱传感器节点CylinderSensor控制转动手柄等)的方式,实现各种特殊的交互控制。由于本文篇幅有限,具体的设计方法在此不再一一赘述。3结语最后要说明的是,在VRML技术中,创意永远是第一位的！这也是通常人们所说的虚拟现实技术的一个重要特征,即想象力本游戏装备太差(Imagination)。
　　同样,在航空理论教学中,如何运用好VRML技术,也需要我们去打破常规,大胆地思考,精心的设计。因为虚拟现实不仅仅是一种媒体或用户的高端接口,而且还是针对某一特定领传奇域,解决某些问题的应用。
　　为了解决这些问题,不仅需要了解应用的需求,了解技术的能力,而且还需要有丰富的想象力。事实上,我们在航空理论教学中,只是在部分教学课件中利用了VRML技术,就取得了一些出乎意料的教学效果,这也促使我们要加强这方面的研究,研制与航空理论学科相配套的教学课件和虚拟教具,来推动课程建设,提高航空理论教学的质量。参考文献[1]汪兴谦.VRML虚拟造型实战演练[M].北京:中国水利水电出版社,2001.[2]宗志方译.VRML资源手册[M].北京:电子工业出版社,1998.[3]苏建明,张继红,胡庆夕.展望虚拟现实技术[J].计算机仿真,2004,咱们玩这游戏21.[4]栾悉道,等.虚拟现实技术在军事中的新应用[J].系统仿真学报,2003,15.付焱晶张雷于善海丁志伟(海军飞行学院辽宁葫芦岛125001)摘要:现代化的航空理论教学需要引入先进的计算机技术来辅助完成,由于航理教学存在其自身的特点,故虚拟现实技术在航理教学中有着广泛的应用前景,本文简要介绍航空理论教学中虚拟现实建模语言VRML语言的设计使用。关键词:VRML语言航空理论教学虚拟现实技术中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1673-9795(2009)05(b)-0086-01。
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