ПРО_качайся :)

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 CosmoPlayer.

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.

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.)

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.

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.

Куб

Возможные параметры: width - ширина, height - высота, depth - глубина.

Cube {

 
 width 2 # ширина

 
 height 3 # высота

 
 depth 1 # глубина

 
 }

 
 

Сфера

Параметр у сферы только один, это radius.

Sphere { 

 
 radius 1 # радиус 

 
 }

 
 

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 #отображаемые поверхности 

 
 bottomRadius 1 #радиус основания 

 
 height 2 #высота 

 
 }

 
 

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, синий кубик, 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 примере 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.

Положение объектов в пространстве

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 пример:

 #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 следующий 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.

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.

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

 
 }

 
 }

 
 

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 

 
 }

 
 

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.

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

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

2. В VRML имеет огромное значение порядок описания узлов.