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未來的虛擬世界--WEB3D(目錄)

出處：PConline            責任編輯：zwg       [2004-2-11 15:27]         作者：TNT

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源文檔 <http://www.pconline.com.cn/pcedu/sj/web3d/0112/18240.html>

Web3D的發展曆史

網絡三維技術的出現最早可追朔到VRML。

　　VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虛擬現實建模語言。

　　VRML開始於20世紀90年代初期。1994年3月在日內瓦召開的第一屆WWW大會上，首次正式提出了VRML這個名字。

1994年10月在芝加哥召開的第二屆WWW大會上公布了規範的VRML1.0草案。

1996年8月在新奧爾良召開的優秀3D圖形技術會議-Siggraph'96上公布通過了規範的VRML2.0第一版。它在 VRML1.0的基礎上進行了很大的補充和完善。它是以SGI公司的動態境界Moving Worlds提案為基礎的。

1997年12月VRML作為國際標準正式發布，

1998年1月正式獲得國際標準化組織ISO批準簡稱VRML97。VRML97只是在VRML2.0基礎進行上進行了少量的修正。

　　VRML規範支持紋理映射、全景背景、霧、視訊、音頻、對象運動、和碰撞檢測--一切用於建立虛擬世界的所具有的東西。

　　但是VRML並沒有得到預期的推廣運用，不過這不是VRML的錯，要知道當時14.4k 的modems是普遍的。VRML是幾乎沒有得到壓縮的腳本代碼，加上龐大的紋理貼圖等資料，要在當時的互連網上傳輸簡直是場噩夢。

　　1998年。VRML組織把自己改名為Web3D組織，同時制訂了一個新的標準，Extensible 3D (X3D)，到了2000年春天，Web3D組織完成了VRML到X3D的轉換。X3D整合正在發展的XML、JAVA、流技術等先進技術，包括了更強大、更高效的3D計算能力、渲染質量和傳輸速度。

　　在此期間，一場Web3D格式的競爭正在進行著。在去年SIGGRAPH上，展示了超過30種Web3D格式。當然，只會有其中的一小部分能夠脫穎而出最終生存下來。在本文后半部分將會對一些有實力且目前已經取得了一定市場的格式作介紹。

最近一些廠商瞄準了一個市場，就是從二維圖像生成三維物體。一般都是通過拍攝一個物體的多個方向，再由特殊的軟體轉化為3D網格。象viewpoint、realVIZ、Immersion。

　　盡管出現了如此之多的解決方案，難道讓我們每個人都跳上了Web3D的列車了嗎？一些困難和障礙仍然存在。

　　首先是沒有統一的標準。每種方案都使用不同的格式和方法。Flash能夠在今天大行其道是因為它是唯一的，JAVA在各平台得到運用也因他是唯一的。沒有標準，3D在Web上的實現過程還將繼續掙扎。

　　另外外掛程式的問題也是一個困繞。幾乎每個廠商開發的標準都需要。

Web3D為我們帶來什麼

　　Web3D組織列出了四類運用方向：商業、教育、娛樂、和虛擬社區。

（1）對企業和電子商務

　　三維的表現形式，能夠全方位的展現一個物體，具有二維平面圖象不可比擬的優勢。企業將他們的產品發布成網上三維的形式，能夠展現出產品外形的方方面面，加上互動操作，演示產品的功能和使用操作，充分利用互連網高速迅捷的傳播優勢來推廣公司的產品。對於網上電子商務，將銷售產品展示做成在線三維的形式，顧客通過對之進行觀察和操作能夠對產品有更加全面的認識了解，決定購買的幾率必將大幅增加，為銷售者帶來更多的利潤。

（2）對教育業

　　現今的教學方式，不再是單純的依靠書本、教師授課的形式。電腦輔助教學(CAI)的引入，彌補了傳統教學所不能達到的許多方面。在表現一些空間立體化的知識，如原子、分子的結構、分子的結合過程、機械的運動時，三維的展現形式必然使學習過程形象話，學生更容易接受和掌握。

　　許多實際經驗告訴我們，"做比聽和說更能接受更多的資訊。"使用具有交互功能的3D課件，學生可以在實際的動手操作中得到更深的體會。

對電腦遠程教育系統而言，引入Web3D內容必將達到很好的在線教育效果。

（3）對娛樂游戲業

　　娛樂游戲業永遠是一個不衰的市場。

現今，互連網上已不是單一靜止的世界，動態HTML、flash動畫、流式音視訊，使整個互連網呈現生機黯然。動感的頁面較之靜態頁面更能吸引更多的瀏覽者。三維的引入，必將造成新一輪的視覺沖擊，使網頁的訪問量提昇。娛樂站台可以在頁面上建立三維虛擬主持這樣的角色來吸引瀏覽者。

　　游戲公司除了在光盤上發布3D游戲外，現在可以在網絡環境中運行在線三維游戲。利用互連網絡的優勢，受眾和覆蓋面得到迅速擴張。

（4）對虛擬現實展示與虛擬社區

　　使用Web3D實現網絡上的VR展示，只須構建一個三維場景，人以第一視角在其中穿行。場景和控制者之間能產生交互，加之高質量的生成畫面使人產生身臨其境的感覺。對於象虛擬展廳、建築房地產虛擬漫游展示，提供了解決方案。

如果是建立一個多使用者而且可以互相傳遞資訊的環境，也就形成了所謂的虛擬社區。Adobe公司的Atmosphere就是這種運用的典範。

自己外掛程式的支持，這些外掛程式從幾百K到幾兆不等，在頻寬不理想的條件下必然限制了一部分人的使用熱情。

當前具有代表性的幾種Web3D技術

Viewpoint



Viewpoint Experience Technology （簡稱VET)的前身是由metacreation和Intel開發的metastream技術。提到metacreation,相信不少人曾對這家有傳奇色彩的公司感興趣過,他出品的軟體雖算不上什麼大手筆,卻個個功能極具特色,像有名的Bryce、Poser、KPT濾鏡等。奇怪的是為了全面發展metastream技術，matacreation賣光了他所有的產品，並把自己名字改為Metastream。

在2000年夏，Metastream購買了Viewpoint公司並繼承了Viewpoint的名字。Viewpoint data lab是一家專業提供各種三維數字模型出售的廠商，Metastream收購Viewpoint的目的是利用Viewpoint的三維模型庫和客戶群來推廣發展metastream技術。

在mts2.0(metastream)時代metastream的技術優勢就已經表現出來。它生成的文件格式非常小，三維多邊形網格結構具有scaleable（可伸縮）和Steaming（流傳輸）特性，使得它非常適合於在網絡上的傳輸。你可以在三維資料下載的過程中看到一個由低精度的粗糙模型逐步轉化為完整的高精度模型過程。

VET（也即mts3.0）繼承metastream以上特點,並實現了許多新的功能和突破。

在結構上它分為兩個部分，一個是儲存三維資料和貼圖資料的mts文件，一個是對場景參數和交互進行描述的基於XML的mtx文件。

它具有一個純軟體的高質量實時渲染引擎，渲染效果接近真實而不需要任何的硬體加速設備。

VET可以和使用者發生交互操作，通過滑鼠或瀏覽器事件引發一段動畫或是一個狀態的改變，從而動態地演示一個交互過程。

VET除了展示三維對象外還猶如一個能容納各種技術的包容器。它可以把全景圖像作為場景的背景。flash動畫做為貼圖使用。

Viewpoint的主要運用市場是作為物品展示的產品宣傳和電子商務領域。許多著名的公司與電子商務網站使用了此技術作為產品展示。

Cult3d

在表觀和交互上和Viewpoint出奇地相似，也是Viewpoint最大的競爭對手。

位於瑞典的Cycore 原是一家為Adobe After Effect和其它視訊編輯軟體開發效果外掛程式的公司。為了開發一個運用於電子商務的軟體，Cycore動用了50多名工程師來開發他的流式三維技術。現在，Cycore 的Cult3D技術在電子商務領域已經得到了廣泛的推廣運用。

和Viewpoint相比，Cult3D的內核是基於JAVA，它甚至可以嵌入JAVA類，利用JAVA來增強交互和擴展，但是對於Viewpoint,他的Xml構架能夠和瀏覽器與資料庫達到方便通信。Cult3D的開發環境比Viewpoint人性化和條理化，開發效率也要高得多。

pulse3D

Pulse在娛樂游戲領域發展已經有好多年的曆史，現在，Pulse憑著在游戲方面的開發經驗把3D帶到了網上，他瞄準的目標市場也是娛樂業。

Pusle提供了一個多媒體平台，囊括2D、3D圖形、聲音、文本、動畫。

Pusle平台分為三個組件：Pusle Player,Pusle Producer和Pusle Creator。

Pusle Player也即播放器外掛程式，除了為IE和Netscape提供的瀏覽器外掛程式外，Pusle還得到了Apple和Real net work的支持，在Quicktime和RealPlayer中已經包含了Pulse播放器。

Pulse Producer:是用來在三維動畫工具中輸出Pulse所需資料的外掛程式。目前支持的有3d studio max和Maya的外掛程式。

能夠輸出到Pulse中的資料包括：幾何體網格、紋理、骨骼變形系統（支持Character Studio）,Morph網格變形動畫，關鍵幀動畫，音軌資訊，攝像機資訊。pulse還支持從Vrml和BioVision的輸入。

Pulse Creator：這是Pulse總的組裝平台。

導入Pulse Producer生成的資料后，Pulse Creator進行以下的功能操作。

加入交互性：為媒體設置交互性；

打光：設置實時的燈光；

壓縮：定義媒體的壓縮；

流傳輸和緩存：區分那些資料是流式的，哪些要留在使用者的緩存中。

Atmosphere

這是在圖像處理和出版領域具有權威地位的Adobe公司前不久才推出的一個可以通過互連網連接多使用者的三維環境式在線聊天工具。

在Atmosphere中瀏覽的感覺類似於玩DOOM類三維視訊游戲。所不同的是Atmosphere場景可以通過Internet連接多個使用者，連接到同一場景的使用者可以彼此實時地看到代表對方的對象（avatar)位置和運動情況，並且可以向所有使用者送出聊天短訊。Atmosphere環境提供了對自然重力和碰撞的模擬，使瀏覽的感受極具真實性。

值得注意的是Atmosphere使用了viewpoint的技術，安裝Atmosphere的瀏覽器外掛程式同時也安裝了Viewpoint外掛程式。Atmosphere場景中的三維對象包括由參數定義的基本幾何體和viewpoint對象。viewpoint技術提供了對三維幾何體高質量的壓縮和實時渲染，Adobe直接使用viewpoint技術，既得到了很好的效果，又免除了自己開發的過程。

Atmosphere場景的開發相對來說比較容易。Adobe提供了制作工具Atmosphere Builder，目前此軟體還處於Beta版本的測試階段，可在Adobe的站台免費下載。

本人對Atmosphere的前景還處於觀望態度.從場景的質量看還比較粗糙；從短資訊聊天功能上看，只支持一對多的方式；從擴展性上看，Atmosphere目前只能在瀏覽器和它自己的播放器內運行，還不支持嵌入其它的環境中;從服務器端支持看,Adobe還未提供用來處理多使用者交互資訊傳送的服務器端程序,目前建立的Atmosphere場景只能連接到Adobe的服務器上使用。

shockwave3D

　　Macromedia的shockwave技術，為網絡帶來了互動的多媒體世界。shockwave在全球擁有一億三千七百萬使用者。

2000年8月SIGGRAPH大會，intel和Macromedia聯合聲稱將把Intel的網上三維圖形技術帶給Macromedia shockwave播放器。現在Macromedia Director shockwave studio8.5已經推出，其中最重大的改變就是加入了shockwave3D 引擎。

其實在此之前已經有Director的外掛程式產商為之開發過3D外掛程式，而且有的是shockwaveable的（意味著可以運用於網絡並且能夠流式傳輸）。3Dgroove，主要是用於開發網上三維游戲，他的作品多次在www.shockwave.com出現，智慧和交互性已經具有很高的水準。3DDreams,也提供了完整的三維場景建造和控制功能，但在速度上感覺較吃力。

Intel的3D技術具有以下特點。對骨骼變形系統的支持；支持次細分表面，可以根據客戶端機器性能自動增減模型精度；支持平滑表面、照片質量的紋理、卡通渲染模式，一些特殊效果如煙、火、水。

Director為shockwave3D加入了幾百條控制lingo,結合Director本身功能，無疑在交互能力上shockwave3D具有強大的優勢。

鑒於Intel和Macromedia在業界的地位，Shockwave3D自然得到了眾多軟硬體廠商的支持。Alias|Wavefront, Discreet,Softimage/Avid，Curious Labs在他們的產品中加入了輸出W3D格式的能力。Havok為Shockwave3D加入了實時的模擬真實物理環境和剛體特征，ATI 、NVIDIA也發布在其顯示晶片中提供對Shockwave3D硬體加速的支持。

前景和運用。從畫面生成質量上看，Shockwave3D還無法和Viewpoint、Cult3D抗衡，因此對於需要高質量畫面生成的產品展示領域，它不具備該優勢。而對於需要復雜交互性控制能力的娛樂游戲教育領域，Shockwave3D一定能夠大顯身手。

blaxxun3D 和 Shout3D

blaxxun3D 和 Shout3D是一個基於JAVA applet的渲染引擎，它渲染特定的VRML結點而不需要外掛程式的下載安裝。他們都遵循VRML、X3D規範

Shout3D支持的特征:

A 3D Studio Max/Character Studio Plugin-使用外掛程式直接從MAX中輸出3D內容和動畫。

Multi Texturing with MultiAppearance-支持直接光、凹凸、環境、Alpha、高光貼圖模式以及之間的結合。

MultiMesh Geometry-支持光滑組和多重次物體貼圖。

Panoramic Backgrounds-使用六張圖像作為全景背景。

Skeletal Deformation-骨骼變形，支持Character Studio。

Weighted Morphing-支持多個目標對象之間的變形動畫。

B3D

Brilliant Digital娛樂公司，這是一個座落在洛杉磯並涉足澳大利亞電腦游戲業的公司。

Brilliant於Siggraph2000大會上發布了他們給3d studio max提供的b3d技術。

Brilliant的程序員開發了一個資料壓縮和發布技術,使得使得在窄帶下也能夠實現3D資料流的傳輸。它引入了以對象為基礎的資料庫將資料流和所存貯的資料連接起來。然后角色按情節指令進行動畫。

藝術家和動畫師可以直接從3d studio max中直接輸出動畫到b3d授權環境下，在那里文件被壓縮並使用Brilliant的數字播放技術發布到web上。

B3D獨特之處是可制作具寬頻效果的立體動畫，並透過互聯網傳送至窄頻使用者。這些檔案占用空間小﹑下載時間短及全螢幕幕顯示的互聯網立體動畫內容。憑著這項嶄新的立體動畫技術，客戶可將既具互動性﹑又富創意的內容傳送予目標觀眾。Brilliant Digital播放器提供對實時燈光及實時陰影的直接控制，並且它不依賴點的顏色來模擬這些效果。這一切都給動畫師提供了將同樣的角色放置於不同場景不同燈光條件下的非常大的靈活性。

誰會是Web3D之戰最后的贏家？

　　現在還無法定論。如果你要發布你的產品到網絡上觀看，viewpoint或Cult3D都是不錯的選擇；如果你要開發三維在線游戲，我看好shockwave3D；如果你要在網上播放一場交互3D電影，那B3D能提供很好的解決方案。

　　你想要為你的web加入交互的三維嗎？是的，那你有很多東西要學。現在還很難定論哪3D技術會是最佳的選擇，而且我們也無法選擇。但是現在就開始的話將為你的開發積累經驗，畢竟，最主要的過程和時間階段是建立三維場景的過程，而不是轉為網上三維格式。