多媒體技術(shù)之動(dòng)畫(huà)概述(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Box {} appearance Appearance { material Material { diffuseColor 0 0 1 } Blue } } ] } ] end of children for world}輸出結(jié)果見(jiàn)圖56：圖56 “紅色球體與藍(lán)色盒子相遇”例子的輸出 X3DX3D（eXtensible 3D，可擴(kuò)展三維）與VRML都是網(wǎng)絡(luò)3D聯(lián)盟（Web3D Consortium，...）開(kāi)發(fā)的圖形動(dòng)畫(huà)描述語(yǔ)言。基于XML的X3D是VRML的發(fā)展和替代。XML（Extensible Markup Language 可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）是W3C（World Wide Web Consortium萬(wàn)維網(wǎng)協(xié)會(huì)）于1998年制定的一種數(shù)據(jù)描述元語(yǔ)言的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)獲得了非常廣泛的支持和應(yīng)用。X3D是一個(gè)用XML描述的3D文件格式的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，使得在所有[網(wǎng)絡(luò)]應(yīng)用程序之間進(jìn)行3D數(shù)據(jù)通信成為可能。與其前輩VRML相比，X3D標(biāo)準(zhǔn)更加成熟和精致。X3D包括4個(gè)部分：內(nèi)核（核心特征集）、VRML 97特征集、應(yīng)用程序接口和擴(kuò)展集。X3D實(shí)現(xiàn)了與VRML 97的兼容，能提供VRML 97瀏覽器的全部功能。 簡(jiǎn)史下面是X3D發(fā)展過(guò)程的一個(gè)簡(jiǎn)單描述：l 1995年5月VRML ；l 1996年8月VRML聯(lián)盟（VRML Consortium Incorporated）推出VRML ；l 1998年1月VRML成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)VRML97（ISO/IEC 147721:1997）；l 1998年2月W3C公布XML ；l 1998年11月VRML聯(lián)盟更名為Web3D聯(lián)盟l 1999年2月Web3D聯(lián)盟啟動(dòng)X3D計(jì)劃l 2002年7月Web3D聯(lián)盟發(fā)布X3D草案l 2002年12月X3D進(jìn)入ISO審議l 2004年8月9日X3D成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：n ISO/IEC 197751:2004 Information technology Computer graphics and image processing Extensible 3D (X3D) Part 1: Architecture and base ponents 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理——擴(kuò)展3D（X3D）——第1部分：體系結(jié)構(gòu)和基本組件n ISO/IEC 197752:2004 Information technology Computer graphics and image processing Extensible 3D (X3D) Part 2: Scene Access Interface (SAI) 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理——擴(kuò)展3D（X3D）——第2部分：場(chǎng)景訪問(wèn)接口（SAI）l 2005年7月又推出X3D編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前兩部分：n ISO/IEC 197761:2005 Information technology Computer graphics, image processing and environmental data representation Extensible 3D (X3D) encodings Part 1: Extensible Markup Language (XML) encoding 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理和環(huán)境數(shù)據(jù)表示——擴(kuò)展3D（X3D）編碼——第1部分：可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（XML）編碼n ISO/IEC 197762:2005 Information technology Computer graphics, image processing and environmental data representation Extensible 3D (X3D) encodings Part 2: Classic VRML encoding 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理和環(huán)境數(shù)據(jù)表示——擴(kuò)展3D（X3D）編碼——第2部分：經(jīng)典的VRML編碼X3D編碼的第3部分還處于開(kāi)發(fā)過(guò)程中：n ISO/IEC CD 197763 Information technology Computer graphics, image processing and environmental data representation Extensible 3D (X3D) encodings Part 3: Binary encoding 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理和環(huán)境數(shù)據(jù)表示——擴(kuò)展3D（X3D）編碼——第3部分：二進(jìn)制編碼l 2006年將推出X3D語(yǔ)言綁定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：n ISO/IEC 197771:2006 Information technology Computer graphics and image processing Extensible 3D (X3D) language bindings Part 1: ECMAScript 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理和環(huán)境數(shù)據(jù)表示——擴(kuò)展3D（X3D）語(yǔ)言綁定——第1部分：ECMAScriptn ISO/IEC 197772:2006 Information technology Computer graphics and image processing Extensible 3D (X3D) language bindings Part 2: Java 信息技術(shù)——計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理和環(huán)境數(shù)據(jù)表示——擴(kuò)展3D（X3D）語(yǔ)言綁定——第2部分：Java 特性X3D具有如下新特性：l XML集成：Web服務(wù)、分布式網(wǎng)絡(luò)、跨平臺(tái)、交互應(yīng)用文件和數(shù)據(jù)傳輸；l 組件化：允許輕量級(jí)內(nèi)核3D運(yùn)行時(shí)分發(fā)引擎；l 可擴(kuò)展：適應(yīng)特殊應(yīng)用需要的標(biāo)準(zhǔn)化擴(kuò)展集；l 進(jìn)化：容易更新，并保留VRML97作為X3D的內(nèi)容；l 廣播/嵌入應(yīng)用就緒：從移動(dòng)電話(huà)到超級(jí)計(jì)算機(jī)；l 實(shí)時(shí)：繪圖技術(shù)是高品質(zhì)、實(shí)時(shí)、交互的，并且包括音頻和視頻以及3D數(shù)據(jù)；l 規(guī)范說(shuō)明良好清晰：容易創(chuàng)建一致、相容、且無(wú)故障的實(shí)現(xiàn)。X3D技術(shù)可以讓小型的網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端支持高級(jí)3D應(yīng)用，并可以將高性能的3D功能整合到廣播和嵌入式設(shè)備中。使用X3D的緊湊型客戶(hù)端，還可以通過(guò)插件程序來(lái)創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件以擴(kuò)展功能。X3D被定義為可交互操作、可擴(kuò)展、跨平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)3D內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。既然跨平臺(tái)，X3D標(biāo)準(zhǔn)自然少不了要大量使用Java技術(shù)，用其實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)3D技術(shù)的原理，就是通過(guò)瀏覽器執(zhí)行程序來(lái)實(shí)時(shí)展現(xiàn)三維物體，程序直接將三維模型渲染后實(shí)時(shí)展示給用戶(hù)。 功能X3D支持如下功能：l 3D圖形：多邊形幾何、參數(shù)幾何、層次變換、光照、材質(zhì)、多遍/多級(jí)紋理映射、像素和頂點(diǎn)遮擋、硬件加速；l 2D圖形：空間化文本、2D矢量圖形、2D/3D合成；l CAD數(shù)據(jù)：一種轉(zhuǎn)換CAD數(shù)據(jù)到出版和交互媒體的開(kāi)放格式；l 動(dòng)畫(huà)：計(jì)時(shí)器與插補(bǔ)器驅(qū)動(dòng)連續(xù)動(dòng)畫(huà)、擬人的動(dòng)畫(huà)和變形；l 空間化音頻和視頻：視聽(tīng)源映射到場(chǎng)景幾何上；l 用戶(hù)交互：基于鼠標(biāo)的檢取和拖帶、鍵盤(pán)輸入；l 導(dǎo)航：照相機(jī)/攝像機(jī)、用戶(hù)在3D場(chǎng)景中移動(dòng)、碰撞、接近度與可見(jiàn)性檢測(cè)；l 用戶(hù)定義的對(duì)象：具有通過(guò)創(chuàng)建用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)擴(kuò)展內(nèi)置瀏覽器功能的能力；l 腳本：提供通過(guò)編程和腳本語(yǔ)言來(lái)動(dòng)態(tài)改變場(chǎng)景的能力；l 聯(lián)網(wǎng)：提供由網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)成單一X3D場(chǎng)景的能力、到其他場(chǎng)景或位于萬(wàn)維網(wǎng)上的資源對(duì)象的超鏈接；l 物理模擬：擬人動(dòng)畫(huà)、地理空間數(shù)據(jù)集、與DIS（Distributed Interactive Simulation發(fā)布室交互仿真）集成。 X3D與VRML和XMLl X3D與VRMLX3D繼承了VRML的工作原理，而在描述和文件組織上發(fā)展了新的形式（采用了XML語(yǔ)言）。 簡(jiǎn)單的說(shuō)，X3D是把VRML97分解為組件，并使用可加入新組件的機(jī)制，來(lái)擴(kuò)展VRML97的功能。VRML與X3D最大的區(qū)別在于：VRML中瀏覽器讀取的不是三維數(shù)據(jù)而只是一種文本描述， X3D中采用的則是XML描述的實(shí)際三維數(shù)據(jù)。這樣就可以建立照片級(jí)的三維模型，而且還可通過(guò)壓縮技術(shù)將數(shù)據(jù)壓縮并實(shí)時(shí)播放，不用下載整個(gè)文件后才顯示三維對(duì)象。l X3D與XML X3D的命名即意味著3D與XML的結(jié)合，XML最大的特點(diǎn)就是被標(biāo)記的數(shù)據(jù)可以保持其含義，因而使不同的系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)成為可能。Viewpoint的7種對(duì)場(chǎng)景參數(shù)和交互進(jìn)行描述的部分就是基于XML的MTX文件。采用XML 作為 X3D 的描述語(yǔ)言可以解決如下問(wèn)題：n 可移植性：除了 VRML，VRML97 語(yǔ)法幾乎不適合其他任何地方。VRML97 的語(yǔ)法和其基于的 Open Inventor 場(chǎng)景圖語(yǔ)法以及對(duì)象符號(hào)相似。然而現(xiàn)在占統(tǒng)治地位的語(yǔ)言是 XML，其標(biāo)記對(duì)數(shù)據(jù)歸檔和移植提供了較長(zhǎng)的生命周期。X3D任務(wù)組花了許多時(shí)間來(lái)尋找一種用XML描述VRML97節(jié)點(diǎn)的方式，最后通過(guò)了一個(gè)對(duì)應(yīng)的DTD (Document Type Definition文檔類(lèi)型定義)；n 頁(yè)面整合性：在開(kāi)發(fā)頁(yè)面時(shí)，基于XML頁(yè)面整合的系統(tǒng)，場(chǎng)景內(nèi)容和執(zhí)行都變得簡(jiǎn)單；n 易于和下一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整合：W3C（World Wide Web Consortium萬(wàn)維網(wǎng)聯(lián)盟）的成員付出了很多努力去發(fā)展 XML，目前它已經(jīng)獲得了最新版本的 Netscape、Mozilla 和 Internet Explorer 等瀏覽器的廣泛支持；n 廣泛的工具支持：X3D作為一種定義視覺(jué)信息的格式，可以用作演示一般產(chǎn)品信息。通過(guò)使用廣泛的例如樣式表之類(lèi)的可用工具，可以使用任何常用的本地XML 格式進(jìn)行工作，然后通過(guò)一定轉(zhuǎn)換步驟來(lái)使用3D方式查看。 X3D子集VRML具有單塊天性，為了一致性，它必須采用全部特征集。與此形成鮮明對(duì)照的是，X3D允許開(kāi)發(fā)者支持規(guī)范的一個(gè)子集（側(cè)面Profile），構(gòu)成模塊化功能（組件Components）。基于組件的體系結(jié)構(gòu)，支持可被個(gè)別支持的不同子集的創(chuàng)建。組件可以通過(guò)添加新的層次或新的組件來(lái)進(jìn)行特定地?cái)U(kuò)展和修改，新組件可以引入新特性，例如流動(dòng)。通過(guò)這種機(jī)制，規(guī)范的發(fā)展可以進(jìn)行得很快，因?yàn)樵谝粋€(gè)領(lǐng)域的發(fā)展不會(huì)減慢整個(gè)規(guī)范。重要的是，一個(gè)特定內(nèi)容塊的一致性，通過(guò)指定其內(nèi)容所需的子集、組件和層次，而被明確定義。X3D的基準(zhǔn)子集有：（參見(jiàn)圖57）l 交換：是應(yīng)用程序之間通信的基本子集。他支持幾何、紋理、基本光照和動(dòng)畫(huà)；l 交互：通過(guò)為用戶(hù)導(dǎo)航和交互添加各種感受器節(jié)點(diǎn)（如PlanseSensor、TouchSensor等）、增強(qiáng)型定時(shí)、和附加的光照（Spotlight、PointLight），提供與3D環(huán)境的基本交互；l 沉浸：提供全三維圖形和交互，包括音頻支持、碰撞、煙霧和腳本；l 完整：包含全部定義節(jié)點(diǎn)，包括NURBS（NonUniform Rational BSpline非均勻有理B樣條）、HAnim（Humanoid Animation擬人動(dòng)畫(huà)）和GeoSpatial（地理空間）組件。 圖57 X3D的基準(zhǔn)子集輔助X3D 子集有：l MPEG4交互： 是一個(gè)專(zhuān)為廣播、手持設(shè)備和移動(dòng)電話(huà)設(shè)計(jì)的小型交互子集的足印版本；l CDF（CAD Distillation Format，CAD蒸餾格式）：正在發(fā)展過(guò)程中，提供將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)出版和交互媒體開(kāi)放格式的能力。 體系結(jié)構(gòu)X3D文件和/或流通過(guò)外部應(yīng)用程序的事件經(jīng)典VRML編碼二進(jìn)制編碼X3D編碼分析器應(yīng)用程序接口(API)場(chǎng)景訪問(wèn)接口(內(nèi)部)場(chǎng)景訪問(wèn)接口(外部)新節(jié)點(diǎn)原型構(gòu)造原型與外部原型X3D節(jié)點(diǎn)類(lèi)型場(chǎng)景圖形管理器腳本引擎(ECMAScript、Java、其他)場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)事件圖形X3D瀏覽器圖58 X3D系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖 接口層次X3DField ───┬─────┐├ SFBool ├ SFNode └ X3DArrayField ───┐├ SFColor ├ SFRotation ├ MFBool ├ MFNode├ SFColorRGBA ├ SFString ├ MFColor ├ MFRotation├ SFDouble ├ SFTime ├ MFColorRGBA ├ MFString├ SFFloat ├ SFVec2d ├ MFDouble ├ MFTime├ SFImage ├ SFVec2f ├ MFFloat ├ MFVec2d├ SFInt32 ├ SFVec3d ├ MFImage ├ MFVec2f├ SFMatrix3d ├ SFVec3f ├ MFInt32 ├ MFVec3d├ SFMatrix3f ├ SFVec4d ├ MFMatrix3d ├ MFVec3f├ SFMatrix4d └ SFVec4f ├ MFMatrix3f ├ MFVec4d└ SFMatrix4f ├ MFMatrix4d └ MFVec4f └ MFMatrix4fX3DBoundedObjectX3DMetadataObjectX3DUrlObjectX3DFogObjectX3DProgrammableShaderObjectX3DNode├ X3DProtoInstance├ X3DAppearanceNode ─ Appearance├ X3DAppeara