VRML в примерах

Что такое VRML

Язык VRML (Virtual Realty Modelling Languagy) предназначен для описания трехмерных изображений и оперирует объектами, описывающими геометрические фигуры и их расположение в пространстве.
Vrml-файл представляет собой обычный текстовый файл, интерпретируемый браузером. Поскольку большинство браузеров не имеет встроенных средств поддержки vrml, для просмотра Vrml-документов необходимо подключить вспомогательную программу - Vrml-браузер, например, Live3D или .
Как и в случае с HTML, один и тот же vrml-документ может выглядеть по-разному в разных VRML-браузерах. Кроме того, многие разработчики VRML-браузеров добавляют нестандартные расширения VRML в свой браузер.
Существует немало VRML-редакторов, делающих удобней и быстрее процесс создания Vrml-документов, однако несложные модели, рассматриваемые в данной статье, можно создать при помощи самого простого текстового редактора.

Цилиндр

Для цилиндра можно задать параметры radius и height. Кроме того, с помощью параметра parts для цилиндра можно определить будут ли отображаться основания цилиндра и его боковая поверхность. Параметр parts может принимать значения ALL, SIDES, BOTTOM или TOP.
Cylinder {
parts ALL #видны все части цилиндра
radius 1 #радиус основания
height 2 #высота цилиндра
}

Цвет и текстура

Цвет фигуры, определяется с помощью объекта Material.
Material {
ambientColor 0.2 0.2 0.2
diffuseColor 0.8 0.8 0.8
specularColor 0 0 0
emissiveColor 0 0 0
transparency 0
}
Параметры ambientColor, diffuseColor, specularColor и emissiveColor управляют цветами и указываются в палитре RGB (красный, зеленый и голубой), причем первая цифра определяет интенсивность красного цвета, вторая - зеленого, а третья - синего.
К примеру, , может быть описан следующим образом:
#VRML V1.0 ascii
Material {
diffuseColor 0 0 1
}
Cube {}
Параметр transparency может принимать значения от 0 до1 и определяет степень прозрачности, причем максимальная прозрачность достигается при transparency равном единице. В приведенном описано два цилиндра разных размеров, меньший из которых просвечивает сквозь другой.
#VRML V1.0 ascii
Material {
diffuseColor 0 0 1
transparency 0.7
}
Cylinder {
height 1
radius 1
}
Material {
emissiveColor 1 0 0
transparency 0
}
Cylinder {
height 0.8
radius 0.1
}
Для имитирования различных поверхностей в VRML существует объект Texture2.
В качестве текстуры легче всего использовать обычный графический файл, например, в GIF-формате. В таком случае для "натягивания" текстуры на трехмерное изображение нужно только указать путь к файлу в параметре filename объекта Texture2.
. #VRML V1.0 ascii
Texture2 {
filename "krp.gif"
image 0 0 0
wrapS REPEAT
wrapT REPEAT
}
Cube {
width 1
height 1
depth 1
}
Параметры wrapS и wrapT могут принимать значения REPEAT или CLAMP, и управляют натягиванием текстуры по соответственно горизонтальной и вертикальной осям.

Единицы измерения

В VRML приняты следующие единицы измерения:
  • Расстояние и размер: метры

  • Углы: радианы

  • Остальные значения: выражаются, как часть от 1.

  • Координаты берутся в трехмерной декартовой системе координат (см. рис.)

    • Единицы измерения

    Изменение координат

    По умолчанию любой описанный нами объект будет располагаться точно по центру окна браузера. По этой причине, если мы опишем к примеру два одинаковых цилиндра, они сольются друг с другом. Для того, чтобы изменить положение второго цилиндра, применим узел Translation.
    Узел Translation определяет координаты объекта:
    Translation {
    translation 1 2 3 #т.е. соответственно x=1 y=2 z=3
    }
    Вообще говоря, координаты указываемые в Translation не являются абсолютными. Фактически это координаты относительно предыдущего узла Translation. Чтобы прояснить это вопрос, рассмотрим :
    #VRML V1.0 ascii
    Cube {
    width 1
    height 1
    depth 1
    }
    # Этот куб по умолчанию располагается в центре
    Translation {
    translation 2 0 0
    }
    #Второй куб сдвинут вправо на 2
    Cube {
    width 1
    height 1
    depth 1
    }
    Translation {
    translation 2 0 0
    }
    #Третий куб сдвинут вправо на два относительно 2-го !!!!
    Cube {
    width 1
    height 1
    depth 1
    }
    Как видите, третий кубик вовсе не совпадает с первым, хотя в в узле Translation указаны те же координаты.
    В VRML 1.0 принято следующее правило: узлы, модифицирующие свойства фигур (Translation, Material и т.п.), действуют на все далее описанные фигуры.
    Чтобы ограничить область действия модифицирующих узлов, фигуры необходимо сгруппировать с помощью узла Separator.
    Separator
    {
    другие узлы
    }
    Узел Separator работает как контейнер, он может содержать любые другие узлы, и основным его предназначением является именно ограничение области действия узлов типа Translation и Material.
    Сравните пример с предыдущим:
    #VRML V1.0 ascii
    Separator {
    Cube {
    width 1
    height 1
    depth 1
    }
    }# конец области действия узла Separator
    Separator {
    Translation {
    translation 2 0 0
    }
    #Второй куб сдвинут вправо на 2
    Cube {
    width 1
    height 1
    depth 1
    }
    }# конец области действия узла Separator
    Separator {
    Translation {
    translation 2 0 0
    }
    #Третий куб сдвинут вправо на два относительно 1-го.
    Cube {
    width 1
    height 1
    depth 1
    }
    }# конец области действия узла Separator
    Хотя в примере описано три кубика, мы видим только два, так как второй и третий совпадают.
    Вообще говоря рекомендуется всегда и везде использовать узел Separator. Он не только избавит от ошибок, связанных с относительностью координат, но и сделает VRML-код более простым и понятным.

    Конус

    Возможные параметры: bottomRadius - радиус основания, height - высота, parts - определяет, какие части конуса будут видны. Параметр parts может принимать значения ALL, SIDES или BOTTOM.
    Cone {
    parts ALL #видны и основание, и боковая поверхность конуса
    bottomRadius 1 #радиус основания
    height 2 #высота
    }

    Куб

    Возможные параметры: width - ширина, height - высота, depth - глубина.
    Cube {
    width 2 # ширина
    height 3 # высота
    depth 1 # глубина
    }

    Масштабирование

    Узел Scale масштабирует фигуры по одному или нескольким измерениям. Три цифры, стоящие после параметра scaleFactor определяют коэффициенты масштабирования относительно осей x,y и z.
    Scale {
    scaleFactor 1 1 1
    }
    В следующем примере, узел Scale сжимает сферу по оси x, и из сферы получается эллипсоид.
    #VRML V1.0 ascii
    Material { emissiveColor 1 1 0 }
    Scale {
    scaleFactor 0.7 1 1 #сжимаем сферу по оси x
    }
    Sphere { radius 1}
    }

    Определение собственных объектов

    VRML предоставляет прекрасную возможность сократить и сделать более понятным исходный код VRML-файла путем описания собственных объектов. Это значит, что если в изображении несколько раз повторяется одна и та же фигура, то ее можно описать всего лишь один раз и в дальнейшем только ссылаться на нее.
    Объект описывается одним из способов:
    DEF name
    Cube {}
    или
    DEF name
    Material {}
    или
    DEF name
    Separator {
    Сгруппированные узлы, описывающие фигуру и свойства материала
    }
    Для того, чтобы вставить в VRML-файл ранее определенную фигуру, используется команда USE
    Separator {
    USE name
    }
    Создадим VRML-файл, описывающий стул, при этом ножку стула опишем как объект LEG:
    #VRML V1.0 ascii
    Material { emissiveColor 1 0.5 0.5 }
    Separator {
    Translation { translation 1 1 1 }
    DEF LEG #Определяем объект - ножку стула
    Separator { # leg
    Cylinder {
    height 0.8
    radius 0.1
    }
    } # определили ножку
    }
    Separator {
    Translation { translation 0 1 1 }
    USE LEG # используем определенный объект
    }
    Separator { # еще одна ножка
    Translation { translation 1 1 0 }
    USE LEG
    }
    Separator { # последняя ножка
    Translation { translation 0 1 0 }
    USE LEG
    }
    Separator { # сиденье
    Translation { translation 0.49 1.5 0.5 }
    Cube {
    height 0.2
    width 1.2
    depth 1.2
    }
    }
    Separator { # спинка
    Translation { translation 0.49 2 0 }
    Cube {
    height 0.8
    width 1.2
    depth 0.2
    }
    }
    Separator { # закругление спинки
    Translation { translation 0.49 2.1 0 }
    Rotation {
    rotation 1 0 0 1.57
    }
    Cylinder {
    radius 0.6
    height 0.2
    }
    }
    Как видите, нам не понадобилось описывать каждую ножку в отдельности - в результате объем VRML-кода стал меньше, а сам код более читабельным.
    Еще один способ уменьшить размер VRML-файла - вставлять фигуры из другого файла.
    Это позволяет делать узел WWWInline:
    #VRML V1.0 ascii
    Separator {
    WWWInline {
    name ""
    bboxSize 0 0 0
    bboxCenter 0 0 0
    }
    }
    Параметр name - это путь к файлу, параметры bboxSize и bboxCenter не обязательны и показывают пользователю размеры и положение вставляемого объекта, пока объект подгружается.

    Примитивы VRML

    В VRML определены четыре базовые фигуры: куб (верней не куб, а прямоугольный параллепипед), сфера, цилиндр и конус.
    Эти фигуры называются примитивами (primitives). Набор примитивов невелик, однако комбинируя их, можно строить достаточно сложные трехмерные изображения. Например, вот такие:
    Рассмотрим поподробней каждый из примитивов.

    Сфера

    Параметр у сферы только один, это radius.
    Sphere {
    radius 1 # радиус
    }

    Вместо заключения

    , хочется обратить Ваше внимание на две особенности VRML, незнание которых сильно затруднит создание VRML-документов вручную.

  • Все описания узлов и параметров в VRML регистрозависимы. Если Вы используете буквы неправильного регистра - то VRML-браузер просто проигнорирует такое описание.

  • В VRML имеет огромное значение порядок описания узлов. Так к примеру,
    ...
    Rotation {...}
    Scale {...}
    ...
    и
    ...
    Scale {...}
    Rotation {...}
    ...

    • дают совершенно разный результат.
    Большое спасибо за картинки:)

    Вращение

    Для вращения фигур вокруг осей координат применяется узел Rotation.
    Rotation {
    rotation 0 1 0 1.57
    }
    Первые три цифры определяет будет ли осуществлен поворот вокруг соответственно осей x, y и z, а четвертая задает угол вращения в радианах. В приведенном выше листинге поворот осуществляется вокруг оси y на 90 градусов.
    Вращение

    Углы в градусах Радианы
    30 0.52
    45 0.78
    60 1.04
    90 1.57
    180 3.14
    270 4.71

    Составим букву T из двух цилиндров. По умолчанию цилиндр ориентирован вертикально (см. рисунок). Поэтому для успешного выполнения задачи повернем его вокруг оси z на 90 градусов.
    #VRML V1.0 ascii
    Separator { #Красный цилиндр
    Material { emissiveColor 1 0.6 0.6 }
    Cylinder {
    height 1
    radius 0.3
    }
    }
    Separator { # Синий цилиндр, повернутый на 90 градусов вокруг оси z
    Translation {
    translation 0 0.5 0
    }
    Rotation {
    rotation 0 0 1 1.57
    }
    Material { emissiveColor 0.5 0.5 1 }
    Cylinder {
    height 1
    radius 0.3
    }
    }

    Заголовок VRML-файла

    Как уже говорилось, Vrml-документ представляет собой обычный тестовый файл.
    Для того, чтобы VRML-браузер распознал файл с VRML-кодом, в начале файла ставится специальный заголовок - file header:
    #VRML V1.0 ascii
    Такой заголовок обязательно должен находиться в первой строке файла, кроме того, перед знаком диеза не должно быть пробелов.

    

        Программирование: Языки - Технологии - Разработка