VRML动画程序编程

yeu1233

一. VRML动画编程的基础知识
1. Transform节点


作用：

建立局部坐标系，对形体进行坐标变换，从而使形体发生移动、旋转、比例变化
常用的字段：
rotation 提供旋转的角度

（四个数字，头三个数和原点构造旋转轴，第四个数给出旋转角度，右手逆时针为正方向） scale 提供比例放大的系数
translation 提供平移的数值
children 提供坐标变换的对象，可以是形体或另一个局部坐标系
利用Transform的translation字段，书中的EX2_01.WRL经过下面的简单变化，使形体由中间移到左边
#VRML V2.0 utf8

Transform{

translation -5 0 0

children Shape{

geometry Box{}

appearance Appearance{material Material{diffuseColor 1 0 0}}

}

}

Background{skyColor 1 1 1}

#程序结束 2. Group节点作用： 无坐标变换功能的Transform节点，因而可以用Transform替代
常用的字段：
children 提供Group的组成部分

3. DEF和USE 作用： 用于给节点语句命名，从而重复使用，DEF和USE缩短程序的好方法

4. Anchor节点作用： 使多个VRML产生链接
常用的字段：
url 提供链接的文件名
description 提供链接文件的说明
parameter 提供链接的方式（开新窗口或覆盖旧的）
children 产生链接的载体（鼠标应点击的对象）
5. Billboard节点作用： 产生广告牌效果
常用的字段：
axisOfRotation 旋转轴，（三个常用的数值：0 1 0、1 0 0、0 0 0）
children （产生广告牌效应的形体或文字）
6. Viewpoint节点作用： 确定观察位置
常用的字段：
orientation 提供观察角度
position 提供观察位置
7. Background节点作用： 设置显示背景，也可以在背景上设置图片，最多可贴六张图片
常用的字段：
skyColor 设置背景为白色




8. Fog节点

作用：使形体产生雾化效果
常用字段：
color 设置雾的颜色
visibilityRange 给出雾的影响范围

（当形体离观察点的距离大于此值时，形体的颜色与雾相同）


9. NavigationInfo节点作用： 设定程序运行方式，主要有：ANY、WALK、EXAMINE、FLY、NONE





二. VRML动画编程初步 1. 问题：如何使一个立方体动起来？


步骤1: 编写一个立方体，设定背景为白色，程序通过Transform节点，改变了形体的原始位置


#VRML V2.0 utf8

Transform{

translation -5 0 0

children Shape{

geometry Box{}

appearance Appearance{material Material{diffuseColor 1 0 0}}

}

}

Background{skyColor 1 1 1} #程序结束
步骤2: 定义一个时间周期TS，用的是一个时间传感器节点TimeSensor

里面给出周期数值字段cycleInterval，通过loop字段指定是否循环


#VRML V2.0 utf8
Transform{

translation -5 0 0

children Shape{

geometry Box{}

appearance Appearance{material Material{diffuseColor 1 0 0}}

}

}
#下面四行是增加的部分

DEF TS TimeSensor {

cycleInterval 10

loop TRUE

}
Background{skyColor 1 1 1}



步骤3: 利用PositionInterpolator节点，定义形体的运动轨迹，用DEF命名为PI

意思是在十秒钟内，形体由(-5 0 0)移到(5 0 0)，再回到(-5 0 0)


#VRML V2.0 utf8
Transform{

translation -5 0 0

children Shape{

geometry Box{}

appearance Appearance{material Material{diffuseColor 1 0 0}}

}

}
DEF TS TimeSensor {

cycleInterval 10

loop TRUE

}
#下面四行是增加的内容

DEF PI PositionInterpolator {

key [0 0.5 1]

keyValue [-5 0 0 , 5 0 0]

}
Background{skyColor 1 1 1}



步骤4: 利用DEF给立方体所在的局部坐标系命名为T


#VRML V2.0 utf8
#下面一行是改变的内容，只加了头几个字符

DEF T Transform{

translation -5 0 0

children Shape{

geometry Box{}

appearance Appearance{material Material{diffuseColor 1 0 0}}

}

}
DEF TS TimeSensor {

cycleInterval 10

loop TRUE

}
DEF PI PositionInterpolator {

key [0 0.5 1]

keyValue [-5 0 0 , 5 0 0]

}
Background{skyColor 1 1 1}



步骤5： 通过两条ROUTE语句，使形体动起来


ROUTE TS.fraction_changed TO PI.set_fraction

（时间的变化传到位置内插器）
ROUTE PI.value_changed TO T.translation

（位置内插器将特定时间的位置数值传给形体所在的局部坐标系）


下面是最终的程序：

#VRML V2.0 utf8
DEF T Transform{

translation -5 0 0

children Shape{

geometry Box{}

appearance Appearance{material Material{diffuseColor 1 0 0}}

}

}
DEF TS TimeSensor {

cycleInterval 10

loop TRUE

}
DEF PI PositionInterpolator {

key [0 0.5 1]

keyValue [-5 0 0 , 5 0 0 -5 0 0]

}
#下面两行是增加的内容

ROUTE TS.fraction_changed TO PI.set_fraction

ROUTE PI.value_changed TO T.translation
Background{skyColor 1 1 1}



2. 路由语句（P40）作用： VRML动画及交互作用的桥梁
内容： ROUTE 事件出 TO 事件进
编写步骤：
对于发出事件的传感器节点（如TimeSensor）和接收事件的节点

（如内插器节点），编写具体的内容，并用DEF命名
对于接收事件的其它节点（如定义局部坐标系的TransformGroup）

也用DEF命名，并根据具体需要，将收到的事件进传给具体参数，

从而产生动画效果



注意1：同一行ROUTE语句的事件进（eventIn）和事件出（eventOut）的类型必须相同
注意2：上面介绍的两个ROUTE语句：
ROUTE TS.fraction_changed TO PI.set_fraction

ROUTE PI.value_changed TO T.translation 也可以写成： ROUTE TS.fraction_changed TO PI.set_fraction

ROUTE PI.value_changed TO T.translation


也就是说：_changed （用于事件出）、set_ （用于事件进）可写可不写，不影响程序的运行

三. 用于VRML动画编程的内插器节点语句


用于VRML动画编程的内插器节点名称最后均为Interpolator

1. 利用ColorInterpolator产生颜色的动态变化


步骤1： 给需要变化颜色的形体材值Material命名
... DEF COLORA Material{diffuseColor 1 0 0} ...


步骤2： 定义一个TimeSensor，确定变化周期及循环方式
DEF TS TimeSensor{...}


步骤3： 定义一个ColorInterpolator节点，给出颜色变化的具体方式
DEF CI ColorInterpolator {

key [ ....]

keyValue [ ....]

}


步骤4: 给出两个ROUTE语句：
一个将TimeSensor的变化传给ColorInterpolator

一个将ColorInterpolator的变化传给Material




2. 利用CoordinateInterpolator使形体产生动态变形 作用：可用来动态改变形体的坐标，主要用在下面节点上：
In***dFaceSet、In***dLineSet、PointSet、Ex***sion


步骤1： 给一个Coordinate节点命名，作为相应形体coord字段的具体内容
... DEF AAA Coordinate{point [...]} ...


步骤2： 定义一个TimeSensor，确定变化周期及循环方式
DEF TS TimeSensor{...}


步骤3： 定义一个CoordinateInterpolator节点，给出坐标变化的具体方式
DEF CI CoordinateInterpolator {

key [ ....]

keyValue [ ....]

}


步骤4: 给出两个ROUTE语句：
一个将TimeSensor的变化传给CoordinateInterpolator

一个将CoordinateInterpolator的变化传给Coordinate



3. 利用OrientationInterpolator动态改变观察方向，或这改变形体的方向


作用： 可用来动态改变Viewpoint节点的方向(ex5_02.wrl)

或用来动态改变形体的方向，使形体旋转(ex6_05.wrl)
步骤1： 给需要变化方向的Viewpoint节点命名，或者给需要旋转形体所在的Transform节点命名
DEF AAA Transform{...}
DEF AAA Viewpoint{...}



步骤2： 定义一个TimeSensor，确定变化周期及循环方式
DEF TS TimeSensor{...}


步骤3： 定义一个OrientationInterpolator节点，给出变化的具体方式
DEF OI OrientationInterpolator {

key [ ....]

keyValue [ ....]

}


步骤4: 给出两个ROUTE语句：
一个将TimeSensor的变化传给OrientationInterpolator
一个将OrientationInterpolator的变化传给Transform或Viewpoint





4. 利用PositionInterpolator动态改变观察位置，或这改变形体的位置


作用：
可用来动态改变Viewpoint节点的位置(ex5_01.wrl)
或用来动态改变形体的位置，使形体动态移动(ex6_07.wrl)
怪异使用：可用来改变形体所在局部坐标系的scale字段(ex6_06)



步骤1：
给需要变化方向的Viewpoint节点命名
或者给需要动态移动形体所在的Transform节点命名
DEF AAA Transform{...}

DEF AAA Viewpoint{...}



步骤2： 定义一个TimeSensor，确定变化周期及循环方式
DEF TS TimeSensor{...}


步骤3： 定义一个PositionInterpolator节点，给出变化的具体方式
DEF PI PositionInterpolator {

key [ ....]

keyValue [ ....]

}


步骤4: 给出两个ROUTE语句：
一个将TimeSensor的变化传给PositionInterpolator
一个将PositionInterpolator的变化传给Transform或Viewpoint



5. 利用ScalarInterpolator动态改变透明程度、雾的影响范围


作用：
可用来动态改变Material节点的transparency字段，从而改变形体的透明效果(ex6_08.wrl)
或用来动态改变Fog节点visibilityRange字段，从而雾的影像范围(ex6_10.wrl)


步骤1： 给Material或Fog节点命名，Material通常是Appearance节点material字段的具体内容 DEF MMM Material{...}

DEF FFF Fog{...}


步骤2： 定义一个TimeSensor，确定变化周期及循环方式
DEF TS TimeSensor{...}


步骤3： 定义一个ScalarInterpolator节点，给出变化的具体方式
DEF SI ScalarInterpolator {

key [ ....]

keyValue [ ....]

}


步骤4:

给出两个ROUTE语句：
一个将TimeSensor的变化传给ScalarInterpolator

一个将ScalarInterpolator的变化传给Material的transparency字段，或Fog的visibilityRange字段