虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),Web 3D是一種非沉浸式網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng).Web 3D技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)原理和標(biāo)準(zhǔn)有VRML(Virtual Reality Modeling Language)、XML(eXtensible Markup Language)技術(shù)、JAVA技術(shù)、動(dòng)畫腳本語言、媒體技術(shù).筆者對(duì)這些實(shí)現(xiàn)原理和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究,并指出了其發(fā)展趨勢(shì).然后結(jié)合家具CAD(Computer Aided Design)系統(tǒng),提出了一個(gè)基于Web 3D的產(chǎn)品仿真系統(tǒng).該系統(tǒng)首先讀出CAD系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Web 3D標(biāo)準(zhǔn),最后將數(shù)據(jù)發(fā)布于Internet上.這一系統(tǒng)可以使企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)時(shí)展示產(chǎn)品,開展電子商務(wù)活動(dòng).
Wed3D技術(shù)發(fā)展前景
雖然，Wed3D技術(shù)將有好的發(fā)展前景，但仍然不可樂觀，它面臨下述問題：
網(wǎng)絡(luò)帶寬仍然是Wed3D主要瓶頸：當(dāng)前處理器的速度與網(wǎng)絡(luò)的帶寬只能初步滿足Wed3D圖形聯(lián)機(jī)操作的要求，隨著 Cable modems 和 DSL 連接的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)帶寬將有更大的改進(jìn)，當(dāng)一個(gè)10MB左右的Wed3D模型文件只需要幾秒鐘下載時(shí)，Wed3D圖形的質(zhì)量將有很大的改善，而現(xiàn)在的帶寬還不能滿足要求。
Flash作為2D動(dòng)畫在互聯(lián)網(wǎng)上的成功的關(guān)鍵是只有唯一的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在的Wed3D圖形是有幾十種可供選擇的技術(shù)和解決方案，多種文件格式和渲染引擎的存在是Wed3D圖形在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用的最大障礙，而這種局面在今后若干年還將存在。
從現(xiàn)在的發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，有幾種技術(shù)可能在未來有一定的優(yōu)勢(shì)：
X3D：由Web 3D Consortium制定，得到大學(xué)，政府機(jī)構(gòu)及一些Wed3D圖形公司的支持，由于它是VRML97下一代新的國際標(biāo)準(zhǔn)，有比較廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)。
Pulse3D：在游戲娛樂領(lǐng)域內(nèi)領(lǐng)先，使用它的技術(shù)的游戲網(wǎng)站有100多個(gè)，它得到Discreet 和Entertaindom公司的資金支持，現(xiàn)在它正在把游戲領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到e-commerce。它的插件支持QuickTime 5 and RealPlayer。
Viewpoint：前身是MetaCreations（3D圖形應(yīng)用軟件開發(fā)商），它賣掉了所有的其他軟件產(chǎn)品，改名為Viewpoint，專們從事Wed3D圖形技術(shù)。其渲染引擎的模塊化結(jié)構(gòu)極易擴(kuò)充，并且能與QTVR-, iPix-, and XML-等標(biāo)準(zhǔn)集成。它的目標(biāo)是e-commerce。它的技術(shù)的最大特色是與XML集成。
Cult3D：開發(fā)了e-commerce的全套解決方案，已經(jīng)有450 e-commerce網(wǎng)站使用了 Cult3D技術(shù)，近10000個(gè)商業(yè)模型，它也在向娛樂領(lǐng)域擴(kuò)充，提供全面解決方案，提供最穩(wěn)定可靠的渲染引擎
Shockwave3D： 這是Macromedia公司Flash插件，有著極為廣大的用戶群（據(jù)說世界上有1億3千萬人安裝），更引人注目的是Intel把它的Wed3D 圖形集成到Shockwave。IntelWed3D圖形極具特色：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)3D內(nèi)容的分辨率，曲面光滑技術(shù)，照片級(jí)逼真材質(zhì)及各種特色效應(yīng)。
在今年的SIGGRAPH 2002世界計(jì)算機(jī)圖形會(huì)議上,Intel宣布建立Wed3D/CAD工作組, 其主要目標(biāo)是：建立一個(gè)統(tǒng)一的，開放的文件格式，用于在Web上顯示實(shí)時(shí)的3D圖形。與此同時(shí)Wed3D Consortium在SIGGRAPH 2002會(huì)議上了發(fā)布X3D最終工作草案。X3D是一個(gè)成熟的標(biāo)準(zhǔn),是VRML的下一代標(biāo)準(zhǔn)，但是Intel完全沒有提到它，如果Intel重新制定另外一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)，X3D的將面臨尷尬，就Intel公司的實(shí)力和威望，X3D很難成為真正的國際標(biāo)準(zhǔn)。Intel公司很可能將左右新標(biāo)準(zhǔn)的制定與推行。
預(yù)測(cè)未來誰是最后的勝利者是困難的，也許很長一段時(shí)間內(nèi)將是多種技術(shù)同時(shí)共存而又相互競(jìng)爭(zhēng)。而Intel和微軟都具有左右Wed3D發(fā)展前景的實(shí)力。
現(xiàn)在我們應(yīng)該思考一下，我們國內(nèi)應(yīng)該如何發(fā)展我們自己的Wed3D圖形技術(shù)?
國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)報(bào)告
一. 國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)幾種主流技術(shù)的介紹
VRML技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)。自1962年，美國青年（Morton Heilig）,發(fā)明了實(shí)感全景仿真機(jī)開始。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來越受到大眾的關(guān)注。以三個(gè)I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思維構(gòu)想性，作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特點(diǎn)，并融合了其它先進(jìn)技術(shù)。在國際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛的今天，具有廣泛的應(yīng)用前景。重大的發(fā)展過程如下：
VRML開始于20世紀(jì)90年代初期。1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會(huì)上，首次正式提出了VRML這個(gè)名字。1994年10月在芝加哥召開的第二屆WWW大會(huì)上公布了規(guī)范的VRML1.0標(biāo)準(zhǔn)。VRML1.0可以創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，但沒有聲音和動(dòng)畫，你可以在它們之間移動(dòng)，但不允許用戶使用交互功能來瀏覽三維世界。它只有一個(gè)可以探索的靜態(tài)世界。
1996年8月在新奧爾良召開的優(yōu)秀3D圖形技術(shù)會(huì)議-Siggraph‘96上公布通過了規(guī)范的VRML2.0標(biāo)準(zhǔn)。它在 VRML1.0的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的補(bǔ)充和完善。它是以SGI公司的動(dòng)態(tài)境界Moving Worlds提案為基礎(chǔ)的。比 VRML1.0增加了近 30個(gè)節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了靜態(tài)世界，使3D場(chǎng)景更加逼真，并增加了交互性、動(dòng)畫功能、編程功能、原形定義功能。
1997年12月VRML作為國際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，1998年1月正式獲得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO批準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)號(hào)ISO/IEC14772-1:1997）。簡(jiǎn)稱VRML97。VRML97只是在VRML2.0基礎(chǔ)進(jìn)行上進(jìn)行了少量的修正。但它這意味著VRML已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的國際標(biāo)準(zhǔn)。
1999年底，VRML的又一種編碼方案X3D草案發(fā)布。X3D整合正在發(fā)展的XML、JAVA、流技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，包括了更強(qiáng)大、更高效的3D計(jì)算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。以及對(duì)數(shù)據(jù)流強(qiáng)有力的控制，多種多樣的交互形式。
2000年6月世界web3D協(xié)會(huì)發(fā)布了VRML2000國際標(biāo)準(zhǔn)（草案），2000年9月又發(fā)布了VRML2000國際標(biāo)準(zhǔn)（草案修訂版）。預(yù)計(jì)將在2002年，正式發(fā)表X3D標(biāo)準(zhǔn)。及相關(guān)3D瀏覽器。由此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代。
Wed3D協(xié)會(huì)其組織包括各種97家會(huì)員公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。
其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件。并各自開發(fā)基于VRML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件， Rm等流媒體文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，F(xiàn)lash動(dòng)畫文件，多種材質(zhì)效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果。支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設(shè)備。在娛樂、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。并各自為適應(yīng)X3D的發(fā)展，以X3D為核心，有Blaxxun3D等相關(guān)產(chǎn)品。在虛擬場(chǎng)景，尤其是大場(chǎng)景的應(yīng)用方面，以VRML標(biāo)準(zhǔn)為核心的技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)網(wǎng)址如下：
www.blaxxun.com ,
www.parallelgraphics.com 應(yīng)用的畫面：慕尼黑機(jī)場(chǎng)（電子商務(wù)）
應(yīng)用的畫面：房地產(chǎn)的應(yīng)用
以上是以虛擬現(xiàn)實(shí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為代表的主流技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷完善，與其它技術(shù)的相互融合，寬帶互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，它應(yīng)用的廣泛性、重要性會(huì)日益體現(xiàn)出來。由于現(xiàn)在技術(shù)的局限性，如帶寬不夠，需要下栽插件瀏覽，文件量大，真實(shí)感、交互性需要進(jìn)一步加強(qiáng)等原因，有一些公司以其它技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)了目前比較實(shí)用的VR技術(shù)。
Flash技術(shù)
嚴(yán)格意義說是是基于二維的應(yīng)用。由于它文件量小，形式新穎動(dòng)人，在互聯(lián)網(wǎng)上頗受青睞。
1．模擬物體的三維展示
分別拍攝展示物體在某個(gè)二維平面里的各個(gè)角度照片，一般拍攝十幾幅即可，當(dāng)然拍的越多越精細(xì)。然后把這些序列照片處理好以后導(dǎo)入到FLASH中作成一個(gè)MC，然后在場(chǎng)景中，通過按扭和ACTIONs cript控制MC的播放，達(dá)到使物體前后旋轉(zhuǎn)的效果，還可以加上放縮和鼠標(biāo)交互功能。
2．模擬場(chǎng)景的三維展示
分別拍攝展示場(chǎng)景在環(huán)視360度里的各個(gè)角度照片，一般拍攝十幾幅即可，然后把這些序列照片處理成一張前后連續(xù)的圖片，導(dǎo)入到FLASH中作成一個(gè)MC，然后在場(chǎng)景中，通過按扭和ACTIONs cript控制MC的位置，達(dá)到使場(chǎng)景前后旋轉(zhuǎn)的效果，還可以加上放縮和鼠標(biāo)交互功能。
3．點(diǎn)線面的三維模擬
在FLASH中通過精確控制點(diǎn)的位移來達(dá)到模擬三維空間的真實(shí)效果，還可以加上貼圖顯得更加真實(shí)，較為復(fù)雜。
視頻的播放在網(wǎng)絡(luò)上播放專業(yè)視頻，一直讓人頭痛，F(xiàn)LASH支持*.MOV視頻的導(dǎo)入，再配上聲音，也能以假亂真。
FLASH中虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用：
Viewpoint技術(shù)
Viewpoint技術(shù)是由真正的3D模型建立的，它具有完全的互動(dòng)功能，可以真實(shí)地還原現(xiàn)實(shí)中的物體功能?？梢詣?chuàng)建照片級(jí)真實(shí)的3D影象，并且可以和其它高端媒體(rich media)綜合使用。對(duì)于窄帶應(yīng)用上，Viewpoint所提供的技術(shù)也是最好的解決方案之一。它使用獨(dú)有的壓縮技術(shù)，把復(fù)雜的3D信息壓縮成很小的數(shù)字格式，同時(shí)也保證我們的瀏覽器插件可以很快的將這些壓縮的信息重新解釋出來。在3D貼圖上，我們使用JPEG的壓縮格式，保證文件的貼圖不會(huì)使3D文件加大。并且它傳送給用戶的方式像Flash、Quicktime、Realmedia等流行媒體一樣，使用了流式播放方式，這就使用戶不用下載完所有的文件即可看到。
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國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)報(bào)告
作者：佚名 來源：互聯(lián)網(wǎng) 總瀏覽：739 更新時(shí)間：2007年06月30日
Cult3D技術(shù)
Cult3D 是一種嶄新 3D 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并不在新的語言上有所創(chuàng)新，而是利用現(xiàn)有的技術(shù)。Cult 3D由兩部分組成，一部分編寫3D 素材，另一部分用于解讀3D素材, 將最終結(jié)果無縫地嵌入到Html中。它讓你把圖象質(zhì)量高和速度快并有實(shí)時(shí)交互的物體送到所有的因特網(wǎng)用戶手上。是全新的Web3D技術(shù)，一個(gè)跨平臺(tái)的3D引擎，其目的是在網(wǎng)頁上建立互動(dòng)的3D物件。利用Cult3D技術(shù)可以制作出3D立體的產(chǎn)品，利用Cult3D可以以視覺的方式呈現(xiàn)不同的事件和功能的互動(dòng)性，交互能力強(qiáng)，采用流的形式，文件較小，效果較好。可以旋轉(zhuǎn)，放大，縮小，體現(xiàn)真實(shí)的物體屬性。對(duì)于窄帶網(wǎng)的應(yīng)用，Cult3D展示產(chǎn)品最好的解決方案之一，Cult3D的文件量非常小(20K-200K)，卻有近乎完美的三維質(zhì)感表現(xiàn)。對(duì)于一般的瀏覽器只需安裝一個(gè)插件，即可即時(shí)瀏覽。
展現(xiàn)公司產(chǎn)品的主要有以下公司：
Dior,Acer,Compaq,CNN,Boeing, NEC,Yamaha, ATI, Nikon,Jvc,Nokia, ABB等等多達(dá)60余個(gè)。
相關(guān)網(wǎng)址:WWW.CULT3D.COM
Compaq的mp3產(chǎn)品。
JAVA技術(shù)（360度環(huán)視）
利用JAVA技術(shù)，可以輕松的創(chuàng)建360度實(shí)景物體和場(chǎng)景展示，并能模擬三維空間。JAVA技術(shù)產(chǎn)品可在瀏覽器上直接瀏覽，不需要任何插件。主要是運(yùn)用JAVA的applet的嵌入網(wǎng)頁。主要的代表公司是APPLE(Quicktime)和Mgi公司。
360度環(huán)視的應(yīng)用：
下面是兩種嶄新的圖形格式，在不遠(yuǎn)的未來具有廣泛的發(fā)展前途。
SVG
SVG是一種開放標(biāo)準(zhǔn)的矢量圖形描述語言。使用SVG，可以在網(wǎng)頁上顯示出各種各樣的高質(zhì)量的矢量圖形，支持很多您想象得出的功能：幾何圖形、動(dòng)畫、漸變色、濾鏡效果等。最關(guān)鍵的是：它是完全是用普通文本來描述的！也就是說：這是一種專門為網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的基于文本的圖像格式。這種文本又是基于xml（Extensible Markup Language）的！前途的確不可限量。
今后的網(wǎng)絡(luò)上將會(huì)有更多標(biāo)準(zhǔn)格式的圖形文件存在：GIF、JPEG、PNG、SVG。SVG標(biāo)準(zhǔn)是由眾多廠商和Ｗ3Ｃ（World Wide Web Consortium）共同制定的，目的就是為了要在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建一種新的、大家認(rèn)同的、可擴(kuò)展的、開放的圖形格式。這些廠商都是業(yè)內(nèi)知名的企業(yè)：包括Adobe、Apple、Autodesk、BitFlash、Corel、HP、IBM、ILOG、INSO、Macromedia、Microsoft、Netscape、OASIS、Open Text、Quark、RAL (CCLRC)、Sun、Visio、Xerox等。他們也紛紛推出了自己開發(fā)的相應(yīng)的瀏覽軟件和插件。而且他們的很多主流產(chǎn)品也都開始支持SVG輸入或者輸出。
（１）基于xml標(biāo)準(zhǔn)
xml是公認(rèn)的下一代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記語言，擁有無窮的生命力。SVG則是在最開始設(shè)計(jì)的時(shí)候就基于xml，這使得它具有一種先天的優(yōu)勢(shì)，并且同HTML、CSS、DOM、XSL、Javas cript、CGI一樣，成為新的標(biāo)準(zhǔn)。
?。ǎ玻└哔|(zhì)量的圖像
由于基于矢量，使得圖像的質(zhì)量得到大大的提高。放大、縮小以及各種特效都比位圖的表現(xiàn) 要好，在打印的時(shí)候，完全可以以印刷質(zhì)量輸出圖片。
?。ǎ常╈`活易用的文件格式
SVG主要由３個(gè)部分組成：矢量圖形、位圖和文字。而由于文件格式是文本的，那么更改起來是非常方便的，在頁面運(yùn)行的過程中，我們也可以對(duì)很多部分做修改。而其中的圖形描述可以被任何人重復(fù)的使用。
?。ǎ矗┲С纸换?br> 由于支持ＳＭＩＬ（synchronized multimedia integration language），用戶可以自由的同SVG中的元素完成一些交互的動(dòng)作，從而完成既定的目標(biāo)，這一點(diǎn)是目前的圖片所完成不了的。
?。ǎ担┪谋揪褪俏谋?br> 現(xiàn)在，您將有機(jī)會(huì)查找"圖片"中的字符，是不是很不可思議呢？
?。ǎ叮┢渌?br> 可以內(nèi)嵌字體、圖片；眾多開發(fā)工具支持；可以輕易的同網(wǎng)頁上的腳本做交互；文件相對(duì)來說，相當(dāng)小等等。
JPEG2000
JPEG 全名為 Joint Photographic Experts Group，它是一個(gè)在國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)下從事靜態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)制定的委員會(huì)。它制定出了第一套國標(biāo)靜態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)：ISO 10918-1 就是我們俗稱的 JPEG 了。
JPEG 2000， 正式名稱為 "ISO 15444" ，同樣是由JPEG 組織負(fù)責(zé)制定。
JPEG2000的原理：
JPEG 2000 與傳統(tǒng) JPEG 最大的不同，在于它放棄了 JPEG 所采用的以離散馀弦轉(zhuǎn)換(Discrete Cosine Transform) 為主的區(qū)塊編碼方式，而改采以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet transform) 為主的多解析編碼方式。小波轉(zhuǎn)換的主要目的是要將影像的頻率成分抽取出來。
JPEG2000的優(yōu)點(diǎn)：
1、JPEG2000 作為JPEG升級(jí)版，高壓縮（低比特速率）是其目標(biāo)，其壓縮率比 JPEG 高約 30% 左右。
2、JPEG2000 同時(shí)支持有損和無損壓縮，而 JPEG 只能支持有損壓縮。無損壓縮對(duì)保存一些重要圖片十分有用。
3、JPEG2000 能實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸，這是JPEG2000的一個(gè)極其重要的特征。也就是我們對(duì) GIF 格式影像常說的"漸現(xiàn)"特性。它先傳輸圖像的輪廓，然后逐步傳輸數(shù)據(jù)，不斷提高圖像質(zhì)量，讓圖象由朦朧到清晰顯示，而不必是像現(xiàn)在的 JPEG 一樣，由上到下慢慢顯示。
4、JPEG2000 支持所謂的"感興趣區(qū)域"特性，你可以任意指定影像上你感興趣區(qū)域的壓縮質(zhì)量，還可以選擇指定的部份先解壓縮。這樣我們就可以很方便的突出重點(diǎn)了。
二. 簡(jiǎn)要綜述
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)前進(jìn)基礎(chǔ)上，融合多種技術(shù)的結(jié)果。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代寬帶大規(guī)模應(yīng)用的到來，市場(chǎng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用越來越迫切。大有風(fēng)雨欲來，風(fēng)滿樓之勢(shì)。X3D、CULT3D、VIEWPOINT、360度環(huán)視等技術(shù)將逐步被廣泛應(yīng)用。明年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國際互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，應(yīng)有重大變革。X3D將孕育而出。象AUTODESK/DISCREET、MRCROMEDIA、ADOBE等知名IT公司均保持與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的緊密聯(lián)系，或有接口，或發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品，加大在互聯(lián)網(wǎng)的比重?？傊?，我們要緊密關(guān)注，拭目以待。
