Lê Tấn Hùng CNTT- ĐHBK Hà nội
Email: hunglt@it-hut.edu.vn
(c) SE/FIT/HUT 2002
Ng«n ng÷ m« h×nh hãa thùc t¹i ¶o
VRML
(c) SE/FIT/HUT 2002
VRML ? LÞch sö
VRML lµ mét ng«n ng÷ v¨n b¶n dïng ®Ó m« t¶ c¸c m«i tr−êng t−¬ng t¸c
vµ c¸c vËt thÓ 3-D
C¸c file text VRML cã ®u«i lµ .wrl
VRML 1.0 dùa trªn ng«n ng÷ m« t Silicon Graphics 3D gäi lµ “Open Inventor”. VRML
1.0 cho phÐp m« t¶ c¸c c¶nh tØnh vµ kh«ng t−¬ng t¸c.
VRML 2.0 lµ mét ng«n ng÷ m« t¶ dùa trªn Silicon Graphics vµ ®−îc goi lµ “Moving
Worlds”.
VRML1 (1994) & VRML2 (1997) cã më réng thªm c¸c chñ ®Ò liªn quan
(c) SE/FIT/HUT 2002
TÝnh chÊt
B¹n cã thÓ xem c¸c file VRML nhê tr×nh duyÖt VRML :
Mét øng dông hç trî VRML
Mét øng dông VRML nhóng vµo mét tr×nh duyÖt HTML
B¹n cã thÓ xem c¸c file VRML tõ ®Üa cøng , hay qua m¹ng Internet
Toµn bé trang Web
Nhóng vµo trang Web
Toµn bé khung cña trang Web
Nhóng vµo khung cña trang Web
Nhóng vµo c¸c øng dông ®a thêi gian
B¹n cã thÓ t¹o c¸c file VRML nhê :
Mét tr×nh so¹n th¶o v¨n b¶n ®¬n gi¶n
Mét ch−¬ng tr×nh øng dông
Mét tr×nh dÞch ®Þnh d¹ng vµ m« h×nh hãa 3D
Mét ng«n ng÷ t¹o vËt thÓ (nh−ng«n ng÷ kÞch b¶n Perl )
(c) SE/FIT/HUT 2002
CÊu tróc file VRML
Trong file VRML gåm cã :
§Çu ®Ò cña file
Comments – chó thÝch
cña b¹n
Nodes – nót chøa c¸c
th«ng tin quan träng cña
c¶nh vËt
Fields – c¸c thuéch tÝnh
cña nót mµ b¹n cã thÓ
thay ®æi
Values – c¸c thuéc tÝnh
gi¸ trÞ
Vµ . . .
#VRML V2.0 utf8
# example1.wrl - a yellow box
Shape
{ geometry Box{ } # default box
appearance Appearance # override
appearance
{material Material # with a new
material
{diffuseColor 1.0 1.0 0.0 #
yellow
}
}
}
(c) SE/FIT/HUT 2002
Comments-chó thÝch
Lêi chó thÝch b¾t ®Çu víi ký tù # .
Ký tù # trong nh¸y kÐp kh«ng ph¶i b¾t ®Çu chó thÝch.
Chó ý r»ng dßng ®Çu cña VRML 2.0 lµ :
#VRML 2.0 utf8
vµ lµ b¾t buéc !
Tõ khãa utf dïng ®Ó nãi ®Õn bé ký tù quèc tÕ UTF-8 ®−îc
dïng trong file.
Lêi chó thÝch vµ kho¶ng tr¾ng cã thÓ kh«ng ®−îc b¶o toµn
bëi VRML document server.
(c) SE/FIT/HUT 2002
PhÇn tö c¬ b¶n cña VRML: Nót
Mét file VRML gåm cã mét danh s¸ch c¸c nót, mçi nót chøa mét phÇn
th«ng tin m« t¶ toµn c¶nh.
Mét nót cã thÓ ®Þnh nghÜa h×nh d¹ng vËt thÓ, hay thuéc tÝnh cña cña mét
®èi t−îng , nh−mµu mµu s¾c vµ hÖ täa ®é cña nã.
Mçi nót cã mét tªn, theo sau lµ cÆp dÊu { } cã thÓ kh«ng chøa tr−êng nµo
hoÆc nhiÒu tr−êng.
Mét c©u lÖnh tr−êng gåm cã tªn tr−êng sau ®ã cã thÓ cã mét hay nhiÒu
gi¸ trÞ.C¸c tr−êng cã thÓ ®−îc viÕt theo c¸c trËt tù kh¸c nhau.
Tªn cña nót b¾t ®Çu b»ng ký tù hoa, tªn tr−êng b¾t ®Çu b»ng ký tù
th−êng (case sensitive).
VÝ dụvềnót
Shape, Box, Appearance, Material,lights, sounds, .
Lê Tấn Hùng CNTT- ĐHBK Hà nội
Email: hunglt@it-hut.edu.vn
(c) SE/FIT/HUT 2002
CÊu tróc ph©n líp
Nót Shape chøa hai tr−êng, geometry vµ appearance, mçi tr−êng l¹i
chøa c¸c nót kh¸c ®−îc coi nh−gi¸ trÞ cña chóng.
Shape
{ appearance NULL exposedField SFNode
geometry NULL exposedField SFNode
}
§«i khi nót Shape cã mét tr−êng Appearance nh−ng kh«ng cã tr−êng
geometry (vÝ dô nh−c¸c vËt thÓ kh«ng nh×n thÊy!)
Tr−êng geometry chøa nót Box vµ tr−êng appearance coi nót
Appearance nh−lµ gi¸ trÞ cña cã.
Nót Appearance l¹i chøa mét nót kh¸c lµ Material.
C©u tróc c©y cña nót mµ nót l¹i ®−îc chøa trong nót kh¸c gäi lµ scene
graph.
(c) SE/FIT/HUT 2002
CÊu tróc c¶nh
VRML gióp b¹n chia mét líp thµnh c¸c khoanh cã thÓ qu¶n lý ®−îc .
Mçi nót riªng lÎ th× rÊt ®¬n gi¶n, sù kÕt nèi gi÷a c¸c nót cho phÐp t¹o ra
c¸c líp phøc t¹p.
Nót shape ®−îc t¹o nªn trung t©m cña thÕ giíi VRML .
Mét file VRML cã thÓ chøa nhiÒu nót shape
C¸c nót shape cã thÓ trïng lªn nhau khi chóng ®−îc t¹o nªn ë cïng mét
vÞ trÝ.
B¹n nªn xem vµ sö dông mét trong c¸c tr−êng geometries sau
zShape
geometry
appearance zAppearance
material
zBox
zMaterial
diffuseColor
(c) SE/FIT/HUT 2002
C¬ b¶n vÒ nót shape
Box
{size 8 12 10 # x, y, z (=w, h,
d)
}
Xem code Ch¹y vÝ dô
Cone
{ bottomRadius 5 # so 10
units wide
height 12
side TRUE
bottom TRUE
Xem code Ch¹y vÝ dô
}
Nót Shape lµ nh÷ng viªn g¹ch
t¹o nªn thÕ giíi VRML C¸c nót
Shape gèc lµ c¸c khèi chuÈn :
•Box
•Cone
•Cylinder
•Sphere
•Text
C¸c tr−êng cña nót Geometry
®iÒu khiÓn kÝch th−íc
KÝch th−íc th−êng cã ®¬n vÞ lµ m,
nh−ng cã thÓ bÊt cø ®¬n vÞ g×
(c) SE/FIT/HUT 2002
C¬ b¶n vÒ nót shape
Cylinder
{ radius 4 # chiÒu réng lµ 8
height 6
bottom TRUE # “cup” cã c¹nh vµ ®¸y
side TRUE
top FALSE # nh−ng kh«ng cã ®Ønh
}
Xem code Ch¹y vÝ dô
Sphere # ®¬n gi¶n nhÊt trong c¸c nót shape
{ radius 2 # nh−ng còng lµ phøc t¹p
} Xem code Ch¹y vÝ dô
(c) SE/FIT/HUT 2002
Nót text
Tr¸nh t¹o ra c¸c ®Æc t¶ kü thuËt Web-based 3D/VR.
Text rất hữu Ých ë c¸c hÖ chuyªn gia,vÝ dô nh−trong khoa häc vÒ trùc quan.
Text
{ string “Hi!” # multi-field
length 0 # stretch to this width (0=natural width)
fontStyle FontStyle
{ family“SERIF” # or SANS or TYPEWRITER
style “PLAIN” # or BOLD ITALIC
size 4
}
} Xem code Chaþ vÝ dô
(c) SE/FIT/HUT 2002
CÊu tróc ¶nh bitmap
Sö dông ¶nh bitmap thay cho mét m« h×nh 3D thËt cô thÓ cã thÓ tiÕt kiÖm
®−îc nhiÒu thêi gian xö lý...
Tuy vËy viÖc sö dông réng r·i ¶nh bitmap cã thÓ cã nh÷ng bÊt lîi sau:
CÊu tróc cña ¶nh sÏ ®−îc gñi cho tr×nh duyÖt ,cã thÓ ph¶i qua mét
qu¸ tr×nh th«ng tin chËm.
ThiÕt kÕ mét ¶nh bitmap vµ ®−a nã lªn mµn h×nh lµ c«ng ®o¹n xö lý
kh¸lµkül−ìng.
Lê Tấn Hùng CNTT- ĐHBK Hà nội
Email: hunglt@it-hut.edu.vn
(c) SE/FIT/HUT 2002
CÊu tróc trong VRML
Appearance
{ texture ImageTexture
{ url “skin.gif” # GIF, JPG or PNG
repeatSTRUE # repeat or stretch?
repeatTTRUE
}
} Xem code Ch¹y vÝ dô
C¸c Texturecã thÓlµmét URL ®Çy ®ñhoÆc chØlµmét URLt−¬ng ®èi ®¬n
gi¶n nh−sö dông ë trªn.
Cã ba kiÓu nót texture lµ : ImageTexture, MovieTexture and PixelTexture
Xem code Ch¹y vÝ dô
(c) SE/FIT/HUT 2002
HÖ täa ®é
Mét file VRML x©y dùng nªn c¸c thµnh phÇn cña thÕ giíi VRML
Mét file thµnh ®−îc x©y dùng trong thÕ giíi hÖ to¹ ®é
Theo mÆc ®Þnh , tÊt c¶ c¸c vËt thÓ ®−îc x©y dùng tõ gèc cña hÖ to¹ ®é
VRML sö dông hÖ to¹ ®é thuËn .hÖ to¹ ®é §Ò C¸c
§¬n vÞ chuÈn ®o chÒu dµi vµ kho¶ng c¸ch trong VRML lµ m.
Gãc lµ radian.
Mét vßng quay lµ 2πradian.
360 lµ 2πradian, kho¶ng 6.28 radian,
90 lµ π/2 radian, kho¶ng 1.57 radian.
(c) SE/FIT/HUT 2002
ChuyÓn ®æi mét hÖ to¹ ®é
Mét nót transform t¹o ra mét hÖ to¹
®é cã:
Positioned :gèc
Rotated :gãc quay
Scaled :tû lÖ
Liªn hÖ víi hÖ to¹ ®é cha cña nã
C¸c vËt thÓ ®−îc x©y dùng trong hÖ
to¹®émíi ®−îc ®Þnh vÞ ,quay vµ tû lÖ
cïng víi nã.
Nhãm c¸c nót Transform t¹o ra
mét nhãm víi hª to¹ ®é cña chÝnh
nã
•rotation –h−íng
•scale –kÝch cì
•translation –vÞ trÝ
•children – c¸c vËt thË t¹o
Transform {
translation . . .
rotation . . .
scale . . .
children [ . . . ] }
(c) SE/FIT/HUT 2002
Tr−êng children
Tr−êng children bao gåm mét danh s¸ch mét hay nhiÒu nót
Transform { . . .
children [
Shape { . . . }
Shape { . . . }
Transform { . . . } . . . ] }
(c) SE/FIT/HUT 2002
Nót transform
Tr−êng Translation ®Þnh vÞ hÖ to¹
®é bëi X,Y vµ Z
Transform { # X Y Z
translation 2.0 0.0 0.0 children
[ . . . ] }
Tr−êng Scale ®Ó co hay gi¶n mét
hÖ to¹ ®é dùa vµu hÖ sè tû lÖ ë
c¸c trôc X, Y, vµ Z
Transform { # X Y Z scale 0.5
0.5 0.5 children [ . . . ] }
Tr−êng Rotation ®Þnh h−íng hÖ to¹ ®é
quay quoanh mét c¹nh bëi mét gãc
quay
•Gãc th−êng ®−îc ®u b»ng ®¬n
vÞ radian
•radian = ®é/ 180.0 * 3.141
Transform { # X Y Z Angle
rotation 0.0 0.0 1.0 0.52
children [ . . . ] }
(c) SE/FIT/HUT 2002
Nót transform
Co gi·n , xoay vµ dÞch mét hÖ to¹ ®é, c¸i nµy sau c¸i kia
Transform {
translation 2.0 0.0 0.0
rotation 0.0 0.0 1.0 0.52
scale 0.5 0.5 0.5
children [ . . . ] }
C¸c thao t¸c ®−îc thùc hiÖn tõ d−íi lªn bottom-up:
Tr−êng children ®−îc co gi·n ,xoay råi sau ®ã míi dÞch
Thø tù gi÷a c¸c tr−êng ®−îc Ên ®Þnh, ®éc lËp víi trËt tù cña c¸c tr−êng
Xem code Ch¹y vÝ dô
Lê Tấn Hùng CNTT- ĐHBK Hà nội
Email: hunglt@it-hut.edu.vn
(c) SE/FIT/HUT 2002
nót Appearance
C¸c vËt thÓ gèc cã mµu ph¸t ra tõ bÒ
ngoµi lµ mµu tr¾ng
B¹n cã thÓ ®iÒu khiÓn mµu cña mét
vËt thÓ:
•Mµu bãng
•Mµu ph¸t ra
•TÝnh trong suèt
•TÝnh kh«ng chiÕu s¸ng
•C−êng ®é ¸nh s¸ng bao
quanh
Mét nót Appearance miªu t¶ toµn
bé h×nh d¹ng cña vËt thÓ
•Tr−êng material gåm c¸c
thuéc tÝnh nh−color,
transparency, etc.
Shape {
appearance Appearance {
material . . . }
geometry . . . }
(c) SE/FIT/HUT 2002
nót Material
Mét nót Material ®iÒu khiÓn c¸c thuéc tÝnh vÒ chÊt liÖu cña vËt thÓ
•diffuseColor – mµu bãng chÝnh
•emissiveColor – mµu ph¸t chÝnh
•transparency – Trong suèt hay kh«ng
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
diffuseColor 0.8 0.8 0.8
emissiveColor 0.0 0.0 0.0
transparency 0.0 }
}
geometry . . . }
(c) SE/FIT/HUT 2002
Nót material
Nót Material còng cã thÓ ®iÒu khiÓn tÝnh chiÕu s¸ng cña mét vËt thÓ
•specularColor – ®iÓm cã mµu næi bËt nhÊt
•shininess – kÝch cë chç næi bËt nhÊt
•ambientIntensity – hiªu øng ¸nh s¸ng xung quanh
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
specularColor 0.71 0.70 0.56
shininess 0.16
ambientIntensity 0.4 } }
geometry . . . } Xem code Ch¹y vÝ dô
(c) SE/FIT/HUT 2002
B¶ng mµu th−êng dïng
0.120.83 0.83 0.830.20 0.20 0.710.10Plastic Blue
0.200.61 0.13 0.180.27 0.00 0.000.15Metalic Red
0.200.64 0.00 0.980.10 0.03 0.220.17Metalic Purple
0.160.71 0.70 0.560.22 0.15 0.000.40Gold
0.080.75 0.33 0.000.30 0.11 0.000.26Copper
0.100.70 0.70 0.800.30 0.30 0.500.30Aluminum
shininess
specular
Color
diffuse
Color
ambient
Intensity
M« t¶
(c) SE/FIT/HUT 2002
nót Group
Th«ng th−êng chóng ta cÈn nhãm c¸c
®èi t−îng l¹i víi nhau. VRML dïng nót
Group ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy
Nót Group cã thÓ cã c¸c nót con.
Cã thÓ chÝnh c¸c nót con lµ c¸c nót
group .
Cã c¸c kiÓu nót group sau:
B¹n cã thÓ nhãm c¸c vËt thÓ l¹i víi
nhau ®Ó t¹o thµnh mét vËt thÓ phøc
t¹p .
VRML cã nhiÒu nót group bao gåm
Group { . . . }
Switch { . . . }
Transform { . . . }
Billboard { . . . }
Anchor { . . . }
Inline { . . . }
Xem code Chaþ vÝ dô
BillboardSwitchCollision
InlineAnchor
LODGroupTransform
(c) SE/FIT/HUT 2002
KÕt nèi tíi mét vÞ trÝ kh¸c
Còng nh−trong trang Web , siªu liªn kÕt còng s½n cã trong VRML.
Cã thÓ kÕt nèi tíi c¸c kiÓu d÷ liÖu hîp lÖ , bao gåm c¸c trang VRML
kh¸c, c¸c trang HTML vµ c¸c øng dông CGI .
VÞ trÝ (x, y, z) cña con trá cã thÓ ®−îc truyÒn tíi URL, chØ thùc sù cã Ých víi
c¸c øng dông CGI.
Lê Tấn Hùng CNTT- ĐHBK Hà nội
Email: hunglt@it-hut.edu.vn
(c) SE/FIT/HUT 2002
C¸c nót Group-Switch-Transform
Nót Group t¹o ra c¸c nót c¬ b¶n
kh¸c
Mçi nót child trong group lµ ®−îc
hiÓn thÞ
Group { children [ . . . ] }
Nót nhãm Switch t¹o ra mét nhãm cã
thÓ chuyÓn cho nhau.
ChØ cã mét nót child group is
trong nhãm lµ ®−îc hiÓn thÞ
B¹n chän nót child nµo
•Nót con ®−îc ®¸nh sè t−êng
minh tõ 0
•A -1 kh«ng chän nót con nµo
Switch { whichChoice 0 choice [ . . . ]
}
Xem code Chaþ vÝ dô
Nót Transform t¹o ra mét nhãm dùa
trªn chÝnh hÖ to¹ ®é cña nã
Mçi nót child lµ ®−îc hiÓn thÞ
Transform {
translation 0.0 0.0 0.0
rotation 0.0 1.0 0.0 0.0
scale 1.0 1.0 1.0 children [ . . . ] }
Nót nhãm Billboard t¹o ra mét nhãm
víi hÖ to¹®é ®Æc biÖt
•Mçi nót child ®−îc hiÓn thÞ
displayed
•HÖto¹®étrël¹i mÆt xem
Billboard {
axisOfRotation 0.0 1.0 0.0
children [ . . . ] }
(c) SE/FIT/HUT 2002
Nót Anchor vµ Inline
Nót Anchor t¹o ra mét nhãm mµ ho¹t
®éng nh−kiÓu cã thÓ kÝch chuét ®−îc
ChØ nót child lµ ®−îc hiÓn thÞ
KÝch chuét vµo nót child theo sau
bëi mét URL
Tr−êng description ®Æt tªn cho nót
anchor
Anchor {
url "stairwy.wrl"
description "Twisty Stairs"
children [ . . . ] }
Xem code Ch¹y vÝ dô
Nót Inline t¹o ra mét nhãm ®Æc biÖt tõ
néi dung cña mét file VRML kh¸c
Nót con ®äc tõ file ®−îc chän bëi
URL
Mçi nót child lµ ®−îc hiÓn thÞ
Inline { url "table.wrl" }
Inline {
url "table.wrl" } . . .
Transform {
translation -0.95 0.0 0.0
rotation 0.0 1.0 0.0 3.14
children [ Inline { url "chair.wrl" } ] }
Xem code Ch¹y vÝ dô
(c) SE/FIT/HUT 2002
§Æt tªn
NÕu nhiÒu vËt thÓ gièng nhau vÒ c¸c
yÕu tè h×nh häc hay h×nh d¹ng , b¹n
ph¶i dïng nhiÒu nót gièng hÖt nhau
Thay vµo ®ã , ®Þnh nghÜa mét tªn
cho nót t×m thÊy ®Çu tiªn
Sau ®ã, sö dông tªn ®Êy ®Ó chia sÎ
cho nót t−¬ng tù ë trong ng÷ c¶nh
míi
Có ph¸p DEF t¹o ra tªn cho mét
nót
Shape {
appearance Appearance {
material
DEF RedColor
Material { diffuseColor 1.0 0.0 0.0
} } geometry . . . }
DEF b¾t buéc ph¶i ký tù hoa
Cã thÓ ®Æt tªn cho mét nót nµo ®Êy
Tªn cã thÓ lµ hÇu hÕt c¸c chuçi ký
tù vµ sè
Trong mét file tªn ph¶i lµ duy
nhÊt
(c) SE/FIT/HUT 2002
Tõ khãa use
Tõ kho¸ USE cho phÐp sö dông
mét nót ®· ®−îc ®Æt tªn tr−íc
Shape {
appearance Appearance {
material
USE RedColor }
geometry . . . }
Xem code Ch¹y vÝ dô
USE b¾t buéc ph¶i lµ chö hoa
Sö dông l¹i nót ®· ®−îc ®Æt tªn
gäi lµ mét biÕn hay mét thÓ hiÖn
Mét nót ®· ®−îc ®Æt tªn cã thÓ cã
mét vµi thÓ hiÖn
Mçi thÓ hiÖn chia sÎ cïng mét
miªu t¶ vÒ nót ®Êy
ChØ cã thÓ cã thÓ hiªn mµ tªn
cña nót ®· ®−îc ®Þnh nghÜa
trong cïng mét file
(c) SE/FIT/HUT 2002
−u ®iÓm
§Æt tªn vµ sö dông nót:
L−u nh÷ng g× ®· ®¸nh vµo
Gi¶m kÝch th−íc file
Cho phÐp thay ®æi nhanh chãng c¸c vËt thÓ cã cïng thuéc tÝnh
T¨ng tèc ®é cho qu¸ tr×nh xö lý trªn tr×nh duyÖt
Tªn còng cÇn thiÕt cho c¶nh ®éng...
(c) SE/FIT/HUT 2002
Giíi thiÖu ho¹t c¶nh
C¸c nót nh−Billboard vµ Anchor cã c¸c hµnh ®éng x©y dùng s½n
B¹n cã thÓ t¹o ra hµnh ®éng cña riªng b¹n nh−lµm cho c¸c vËt thÓ cã
thÓ di chuyÓn,xoay, co gi·n vµ h¬n thÕ n÷a
Chóng ta cÇn mét ph−¬ng thøc ®Ó kÝch , thêi gian ho¸, vµ ®¸p øng mét
chuçi c¸c sù kiÖn theo mét trËt tù ®Ó mét sù t−¬ng t¸c tèt h¬n gi÷a ng−êi
dïng vµ thÕ giíi bªn ngoµi
HÇu hÕt c¸c nót ®Òu cã thÓ lµ thµnh phÇn trong mét dßng ho¹t c¶nh
Nót ho¹t ®éng nh−c¸c phÇn ®iÖn tö ¶o
Nót cã thÓ göi vµ nhËn c¸c sù kiÖn
C¸c ®−êng d©y nèi c¸c nót l¹i víi nhau
Mét sù kiÖn lµ mét th«ng b¸o ®−îc göi gi÷a c¸c nót
Mét gi¸ trÞ d÷ liÖu (gièng nh−sù dÞch chuyÓn)
Thêi gian hoµn thµnh (Khi sù kiÖn ®−îc chøng nhËn lµ ®· ®−îc göi)