sử dụng công nghệ VR viết chương trình tham quan Phòng Thí Nghiệm

Lời mở đầuHiện nay, với việc học tập lý thuyết đi kèm chặt chẽ với việcthực hành thì một yêu cầu quan trọng đặt ra là làm sao có thể đểngười học, hay sinh viên có thể được tiếp xúc một c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NỘI -

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ VR XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THAM QUAN PHÒNG THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: Ths Nguyễn Thị Thanh

Ths Nguyễn Duy Long

NGƯỜI THỰC HIỆN:

Vũ Hữu Tỉnh Lớp: 55KTĐ - TĐH Hoàng Mạnh Hùng Lớp: 55KTĐ - TĐH

Hà Nội – Năm 2017

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

Chương I: Tổng quan về côn nghệ thực tế ảo (Virtual Reality) 4

1 Công nghệ thực tế ảo VR 4

Chương II: Ứng dụng của công nghệ Thực tế ảo VR 8

Chương III: Tổng quan về ngôn ngữ VRML và phần mềm 14

đồ họa 3D Sketchup 14

1 Tìm hiểu về ngôn ngữ VRML 14

2 Các kiểu dữ liệu và đối tượng trong VRML 16

3 Giới thiệu về phần mềm đồ họa 3D Sketchup 26

Chương IV: Thiết kế chương trình tham quan phòng thí nghiệm 29

Tổng kết 40

Lời mở đầu

Hiện nay, với việc học tập lý thuyết đi kèm chặt chẽ với việcthực hành thì một yêu cầu quan trọng đặt ra là làm sao có thể đểngười học, hay sinh viên có thể được tiếp xúc một cách trực quan,sâu sắc nhất có thể với những mô hình cần thí nghiệm.Vì thế, nhómnghiên cứu đã đặt ra mục tiêu là thiết kế một mô hình 3D phòng thínghiệm kỹ thuật điện, và một khu nhà học ở trường Đại học Thủy lợi

đi kèm các hiệu ứng giao tiếp như thật có thể đem lại cho người sửdụng một cảm giác như đang trực tiếp đứng tại ngôi trường này

Mô hình được thể hiện trên nền một trang web nên mọi người có thể

dễ dàng tham quan trực tiếp phòng thí nghiệm kỹ thuật điện củatrường đại học Thủy Lợi mà không cần cài đặt gì nhiều

Chương I: Tổng quan về côn nghệ thực tế ảo

sự phát triển của tin học (phần mềm) và máy tính (phần cứng) Ngàynay VR đã trở thành một ngành công nghiệp và thị trường VR tăngtrưởng hàng năm khoảng 21% và dự tính đạt khoảng 3,4 tỷ $ năm

2005 (theo Machover, 2004) Và theo dự đoán của Gartner (tổ chứcnghiên cứu thị trường toàn cầu), VR đứng đầu danh sách 10 côngnghệ chiến lược năm 2009

-Thực Tế Ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa Người sử dụng

và Máy tính Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theothời gian thực và tương tác với người sử dụng qua tổng hợp các kênhcảm giác

-Là công nghệ giúp con người có thể “cảm nhận” không gian môphỏng một cách chân thực hơn nhờ vào một loại kính nhìn 3 chiều( kính thực tế ảo) Môi trường 3D ảo này được tạo ra và điều khiểnbởi một hệ thống máy tính cấu hình cao

-Đặc biệt, không chỉ đơn thuần hiển thị hình ảnh 3D, một số hệthống VR còn cho phép mô phỏng âm thanh và mùi khá là chânthực!

Đặc tính chính của VR là Tương tác (Interactive) và Đắm chìm(Immersion) Tuy nhiên, VR không chỉ là một hệ thống tương tácNgười - Máy, mà các ứng dụng của nó còn liên quan tới việc giảiquyết các vấn đề thật trong kỹ thuật, y học, quân sự, Các ứng

dụng này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng tưởng tượng(Imagination) của con người Do đó có thể coi VR là tổng hợp của 3yếu tố: Tương tác - Đắm chìm - Tưởng tượng (“3I” trong tiếng Anh:Interactive – Immersion - Imagination).

2) Các thành phần một hệ thống VR

Một hệ thống VR tổng quát bao gồm 5 thành phần: phần mềm (SW), phần cứng (HW), mạng liên kết, người dùng và các ứng dụng Trong

đó 3 thành phần chính và quan trọng nhất là phần mềm (SW), phần cứng (HW) và các ứng dụng

*Phần cứng

Phần cứng của một VR bao gồm:

Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh)

Các thiết bị đầu vào (Input devices): Bộ dò vị trí (position tracking)

để xác định vị trí quan sát Bộ giao diện định vị (Navigationinterfaces) để di chuyển vị trí người sử dụng Bộ giao diện cử chỉ(Gesture interfaces) như găng tay dữ liệu (data glove) để người sửdụng có thể điều khiển đối tượng

Các thiết bị đầu ra (Output devices): gồm hiển thị đồ họa (như mànhình, HDM, ) để nhìn được đối tượng 3D nổi Thiết bị âm thanh (loa)

để nghe được âm thanh vòm (như Hi-Fi, Surround, ) Bộ phản hồicảm giác (Haptic feedback như găng tay, ) để tạo xúc giác khi sờ,

nắm đối tượng Bộ phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tácđộng như khi đạp xe, đi đường xóc,

*Phần mềm (Software)

Phần mềm luôn là linh hồn của VR cũng như đối với bất cứ một hệthống máy tính hiện đại nào Về mặt nguyên tắc có thể dùng bất cứngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa(modelling) và mô phỏng (simulation) các đối tượng của VR Ví dụnhư các ngôn ngữ (có thể tìm miễn phí) OpenGL, C++, Java3D,VRML, X3D, hay các phần mềm thương mại như WorldToolKit,PeopleShop, Phần mềm của bất kỳ VR nào cũng phải bảo đảm 2công dụng chính: Tạo hình vào Mô phỏng Các đối tượng của VRđược mô hình hóa nhờ chính phần mềm này hay chuyển sang từ các

mô hình 3D (thiết kế nhờ các phần mềm CAD khác như , AutoCAD,3D Studio, ) Sau đó phần mềm VR phải có khả năng mô phỏngđộng học, động lực học, và mô phỏng ứng xử của đối tượng

3) Những đặc tính ưu việt của công nghệ thực tế ảo VR

Một hệ thống thực tế ảo thì tính tương tác, các đồ họa ba chiều thờigian thực và cảm giác đắm chìm được xem là các đặc tính then chốt

-Tương tác thời gian thực (real-time interactivity): có nghĩa là máy

tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng vàthay đổi ngay lập tức thế giới ảo Người sử dụng nhìn thấy sự vậtthay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút bởi sự

mô phỏng này

-Cảm giác đắm chìm: là một hiệu ứng tạo khả năng tập trung sự chú

ý cao nhất một cách có chọn lọc vào chính những thông tin từ người

sử dụng hệ thống thực tế ảo Người sử dụng cảm thấy mình là mộtphần của thế giới ảo, hòa lẫn vào thế giới đó VR còn đẩy cảm giácnày “thật” hơn nữa nhờ tác động lên các kênh cảm giác khác Ngườidùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D, điều khiển (xoay,

di chuyển ) được đối tượng mà còn sờ và cảm thấy chúng như cóthật Các nhà nghiên cứu cũng đang tìm cách tạo những cảm giáckhác như ngửi, nếm trong thế giới ảo

-Tính tương tác: có hai khía cạnh của tính tương tác trong một thế

giới ảo: sự du hành bên trong thế giới và động lực học của môitrường Sự du hành là khả năng của người dùng để di chuyển khắpnơi một cách độc lập, cứ như là đang ở bên trong một môi trườngthật Nhà phát triển phần mềm có thể thiết lập những áp đặt đối vớiviệc truy cập vào những khu vực ảo nhất định, cho phép có đượcnhiều mức độ tự do khác nhau (Người sử dụng có thể bay, xuyên

tường, đi lại khắp nơi hoặc bơi lặn…) Một khía cạnh khác của sự duhành là sự định vị điểm nhìn của người dùng Sự kiểm soát điểmnhìn là việc người sử dụng tự theo dõi chính họ từ một khoảng cách,việc quan sát cảnh tượng thông qua đôi mắt của một con ngườikhác, hoặc di chuyển khắp trong thiết kế của một cao ốc mới nhưthể đang ngồi trong một chiếc ghế đẩy… Động lực học của môitrường là những quy tắc về cách thức mà người, vật và mọi thứtương tác với nhau trong một trật tự để trao đổi năng lượng hoặcthông tin.

Chương II: Ứng dụng của công nghệ Thực tế ảo

VR

Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy VR được ứngdụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giảitrí, du lịch, địa ốc… và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục-Thương mại-dịch vụ Y học, du lịch là lĩnh vực ứng dụng truyền thốngcủa VR Bên cạnh đó VR cũng được ứng dụng trong giáo dục, nghệthuật, giải trí, du lịch ảo (Virtual Tour), bất động sản… Trong lĩnh vựcquân sự, VR cũng được ứng dụng rất nhiều ở các nước phát triển.Bên cạnh các ứng dụng truyền thống ở trên, cũng có một số ứngdụng mới nổi lên trong thời gian gần đây của VR như: giả lập môitrường game, tương tác ảo Khi đeo loại kính thực tế ảo, các gamethủ sẽ thấy mình như được hòa mình vào thế giới không gian 3D vớigóc nhìn rộng lên tới 110 độ, thật hơn rất nhiều so với khi chúng tangồi trước màn hình máy tính với góc nhìn chỉ 45 độ Bạn sẽ cảmthấy choáng ngợp đặc biệt khi chơi các game nhập vai hay FPS

Với hệ thống mới này, người lính có thể tự do di chuyển trong mộtmôi trường thực tế ảo COMBATREDI chủ yếu bao gồm một chiếckính đeo trên đầu dùng để chiếu hình ảnh độ phân giải cao của mộtmôi trường thực tế ảo 3 chiều cung cấp tầm nhìn 360 độ, một bộ tainghe stereo để giả lập âm thanh trong môi trường ảo đó, một khẩusúng không dây đeo ống nhòm giả lập hình ảnh và quan trọng hơnhết đó là “bộ não” gồm một chiếc máy tính nhỏ gọn đeo trên lưngngười lính, chứa bộ vi xử lý Intel Core 2 Duo, 2 GB RAM DDR2 và ổcứng để tạo nên môi trường giả lập cho người lính Chưa hết, các bộcảm biến bên trong COMBATREDI có khả năng nhận biết trạng tháicủa người lính như đang đứng yên, di chuyển hay đang quỳ gối, nằmxuống… để từ đó thay đổi tầm nhìn trên chiếc mắt kính cho phù hợp.Tuy sử dụng khẩu súng trường giả lập nhưng nó vẫn buộc người línhphải thao tác lựa chọn chế độ bắn và thay băng đạn mỗi khi hết bạn

để nâng cao tính thực tế của hệ thống huấn luyện này

Ứng dụng trong khoa học – kỹ thuật

Với sự trợ giúp của thực tại ảo, ngày nay, con người không những cóthể xem được hình ảnh trực quan của các thiết bị cần sản xuất màthậm chí người ta còn có khả năng sử dụng hay thay đổi các chi tiếtcủa các thiết bị đó Việc này nhằm giúp cho các nhà khoa học và các

kỹ sư thuận lợi hơn trong việc tạo ra một sản phẩm hợp ý muốn màkhông cần tốn nhiều chi phí

Ứng dụng trong y tế

Trong y học ứng dụng của công nghệ thực tế ảo VR là cùng lớn, nóđược dùng trong hầu hết các lĩnh vực của y tế như phẫu thuật, phântích tâm lý, điều trị chứng sợ hãi, hay đào tạo nhận thức cho trẻ em

bị tự kỉ,….Các lixh vực đó cụ thể như sau:

*Điều trị tiếp xúc

Đây là cách điều trị đang được áp dụng với bệnh nhân có những ámảnh về tâm lý Ví như các bác sĩ tâm thần học thuộc đại họcLouisville đã sử dụng VR để giúp bệnh nhân vượt qua nỗi sợ hãi khinhìn thấy những vật thể bay hoặc chứng sợ những nơi tù túng, chậthẹp

VR sẽ mô phỏng lại môi trường chứa những nỗi sợ hãi của các bệnhnhân Qua đó, bệnh nhân phải học cách đối mặt và làm quen dần vớicác nỗi sợ hãi đó theo mức độ tăng dần Ngoài ra, với những môitrường giả định như vậy, bệnh nhân sẽ được điều trị và hướng dẫn

để thực hành cách đối phó với những chứng sợ của riêng mình

*Kiểm soát cơn đau

VR được sử dụng để giúp bệnh nhân giảm tập trung vào cơn đauthay cho thuốc giảm đau Ví dụ, với những nạn nhân bỏng, đau đớnkéo dài là điều không thể tránh khỏi

Các bác sĩ Đại học Washington (Mỹ) sẽ cho bệnh nhân đeo VR để tậptrung vào những trò chơi thú vị được gọi là Thế giới tuyết(SnowWorld) hoặc nghe những bản nhạc có tác dụng làm họ giảmtập trung vào các cơn đau bằng cách áp đảo các giác quan và cảntrở việc não bộ cảm nhận cơn đau đó Điều này giúp ích rất nhiềucho việc chăm sóc vết thương, vật lý trị liệu

Cụ thể, năm 2011, những người lính bị bỏng trong vụ nổ IED đã đượcgiảm đau bằng cách sử dụng SnowWorld tốt hơn so với morphine

*Đào tạo phẫu thuật

Tập huấn cho bác sĩ phẫu thuật buộc phải trải qua nhiều quá trình

có liên quan đến tử thi mới có kinh nghiệm để đảm nhận những caphẫu thuật cho các bệnh nhân VR trở thành một phương tiện thựchành mà không hề gây ra bất kì rủi ro nào cho những cơ thể sốngcủa bệnh nhân

Đại học Stanford, nơi mà VR được sử dụng trong các buổi thực thànhphẫu thuật Thậm chí là thực hành phẫu thuật trong không gian ảonhưng vẫn cả những thông tin phản hồi xúc giác kèm theo

Từ năm 2002, Đại học Stanford đã thực hành mổ xoang nội soi sửdụng công nghệ scan CT để tạo ra mô hình 3D từ bệnh nhân Trongkhi đó, nếu sử dụng VR thì không cần đến một mô hình 3D đầungười

*Đào tạo nhận thức xã hội cho trẻ em tự kỷ

Các giáo sư thuộc Đại học Tesax (bang Dallas, Mỹ) đã thiết kế một

bộ giáo trình học tập trên VR để giúp trẻ tự kỷ học được những kỹnăng xã hội cần thiết

VR sẽ được nối với bộ cảm biến để theo dõi sóng não và đặt trẻ emvào những tình huống cơ bản trong cuộc sống như phỏng vấn xinviệc, cuộc hẹn với những người chưa từng gặp bao giờ

Sau khi hoàn chỉnh một quá trình đào tạo, khi quét não bộ của trẻ tự

kỷ, các bác sĩ nhận thấy rõ sự gia tăng hoạt động vùng não gắn liềnvới sự phát triển hiểu biết xã hội

*Đánh giá tổn thương não và phục hồi chức năng

VR hỗ trợ về mặt kỹ thuật trong việc phục hồi chức năng của nhữngbệnh nhân bị tổn thương, khuyết tật ở não.

Ban đầu, VR được phát triển để tạo ra những môi trường ảo nhằmgiúp các bác sĩ hoặc nhà tâm lý đánh giá khả năng nhận thức củabệnh nhân trong những trường hợp cụ thể

Hiện nay, VR bước thêm một bước nữa để hỗ trợ phục hồi chức năngnão bộ như rối loạn hành vi, trí nhớ kém, khả năng tập trung kém,chứng sợ những hình ảnh đa diện và nhiều khiếm khuyết khi não bịtổn thương Trong tương lai, VR sẽ trở thành một phần không thểthiếu trong việc đánh giá nhận thức và phục hồi chức năng não bộ.Ứng dung trong lĩnh vực giải trí

Hiện nay điện ảnh và Game là 2 lĩnh vực ứng dụng công nghệ thực

tế ảo nhiều nhất Nhiều trò chơi được lập trình, phát triển dựa trêncông nghệ này giúp con người có thể hòa mình vào không gian sốngđộng 3D trong game Bên cạnh đó, điện ảnh cũng đang phát triểnmạnh mẽ công nghệ này Trong đó, rất nhiều chuyên gia trongngành đã nhận định, kính VR dần dần sẽ thay thế kính 3D, trong khicông nghệ chiếu phim thực tế ảo sẽ "soán ngôi" chuẩn định dạng 3Dhay IMAX như hiện nay

Game thực tại ảo hiện nay đã trở thành một ngành công nghiệp thuđược nhiều lợi nhuận Ở nước ta hiện nay thì game thực tại ảo chưađược biết tới nhiều song ở một số nước phát triển thì đây là mộtngành giải trí thu lợi nhuận khổng lồ, ví dụ các nước Mỹ, Nhật,Anh,

Ứng dụng trong giáo dục

Có thể nói, lợi ích lớn nhất của thực tế ảo (VR) là khả năng tương tácđộc đáo, cho phép con người trên khắp thế giới giao tiếp với nhaumột cách thoải mái mà không còn bị hạn chế bởi vấn đề kinh tế hoặcđịa lý Trong số này, giáo dục là một trong những ngành được hưởnglợi nhiều nhất, bởi giáo viên và người học sẽ có được cái nhìn thựctiễn và trực quan hơn bao giờ hết.

Việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo vào các giờ học sẽ mang đếncái nhìn trực quan và toàn diện nhất cho học sinh

Ở các nước phương Tây việc ở nhà học qua Internet không còn làđiều mới mẻ Công nghệ VR sẽ làm cho việc này trở nên thú vị hơnrất nhiều Người học có thể điều khiển một nhân vật đại diện chomình đi lại trong một trường học ảo được xây dựng trên máy tính.Người học cũng có thể tham gia vào bất cứ lớp học ảo nào mà họthích và nói chuyện với những thành viên khác trong lớp

Ứng dụng trong thể thao

Cùng với sự phát triển của xã hội, công nghê thực tế ảo VR cũngđang dần phát triển lớn mạnh trong lĩnh vực mô phỏng có bộ mônthể thao, tương tác với con người để mọi người đều có thể chơi thểthao ở bất cứ đâu, bất cứ nơi nào

Chương III: Tổng quan về ngôn ngữ VRML và phần mềm

đồ họa 3D Sketchup

Để mô phỏng phòng thí nghiệm Kỹ thuật điện, chúng em sử dụngphần mềm đồ họa kỹ thuật 3D sketchup để vẽ mô hình 3D củaphòng kỹ thuật Bằng phần mềm này chúng em sẽ cụ thể hóa đượccác chi tiết của phòng thí nghiệm Kỹ thuật điện như: bàn, ghế, bảng

tủ, khung cảnh phòng thí nghiệm Sau đó, từ file skepchup sẽchuyển sang file định dạng của 3Dcontona để mô hình hóa khônggian 3D thực tế ảo, tại đó người xem có thể tương tác với các đồ vật

có trong mô hình Để từ đó, mọi người khi xem không gian thực tế ảo

sẽ có cái nhìn cụ thể nhất về phòng thí nghiệm, từ đó giúp các bạnsinh viên nắm rõ hơn về phòng thí nghiệm và các bài học khi thamgia thí nghiệm ở đây

Để tương tác được với các chi tiết, đồ vật trong mô hình mô phỏngchúng em sử dụng ngôn ngữ VRML để điều khiển tương tác

3.1 Tìm hiểu về ngôn ngữ VRML

3.1.1 Khái niệm VRML

VRML (Virtual Reality Modeling Language) là ngôn ngữ mô hình hóathực tại ảo, một định dạng tập tin được sử dụng trong việc mô tả thếgiới thực và các đối tượng đồ họa tương tác ba chiều, sử dụng môhình phân cấp trong việc thể hiện tương tác với các đối tượng của

mô hình, được thiết kế dùng trong môi trường Internet, Intranet vàcác hệ thống máy khách cục bộ (local client) mà không phụ thuộcvào hệ điều hành

Các ứng dụng 3D của VRML có thể truyền đi một cách dễ dàng trênmạng với kích thước khá nhỏ so với băng thông, phần lớn giới hạntrong khoảng 100 - 200KB Nếu HTML là định dạng văn bản thì VRML

là định dạng đối tượng 3D có thể tương tác và điều khiển thế giới ảo.Hiện nay, VRML có lợi thế là sự đơn giản, hỗ trợ dịch vụ Web3D, cócấu trúc chặt chẽ, với khả năng mạnh mẽ, giúp cho việc xây dựngcác ứng dụng đồ họa ba chiều một cách nhanh chóng và chân thựcnhất

VRML là một trong những chuẩn trao đổi đa năng cho đồ họa bachiều tích hợp và truyền thông đa phương tiện, được sử dụng trong

rất nhiều lĩnh vực ứng dụng, chẳng hạn như trực quan hóa các kháiniệm khoa học và kỹ thuật, trình diễn đa phương tiện, giải trí và giáodục, hỗ trợ web và chia sẻ các thế giới ảo Với mục đích xây dựngđịnh dạng chuẩn cho phép mô tả thế giới thực trên máy tính và chophép chạy trên môi trường web, VRML đã trở thành chuẩn ISO từnăm 1997

3.1.2 Lịch sử ra đời và phát triển của VRML

Năm 1994, lần đầu tiên VRML được thảo luận tại hội nghịWWW, Gieneva, Thụy Sĩ Tim Berners-Lee và Dave Raggett đã tổchức ra phiên họp có tên là Birds of a Feather (BOF) để mô tả giaodiện thực tại ảo trên WWW Nhiều thành viên tham dự, phiên họpBOF đã mô tả nhiều dự án thực hiện việc xây dựng các công cụ hiểnthị đồ họa 3D cho phép có nhiều thao tác hữu ích trên Web Nhữngthành viên này đã nhất trí đồng ý sự cần thiết cho các công cụ này

có một ngôn ngữ chung, phổ biến cho định dạng, xác định việc mô

tả thế giới 3D và các siêu liên kết WWW Vì thế, cụm từ “the VirtualReality Markup Language” ra đời, từ “Markup” sau đó đã được đổithành “Modelling” để phản ánh bản chất tự nhiên của VRML

Sau phiên họp BOF một thời gian ngắn thì tổ chức WWW-VRML đượcthành lập để tập trung vào xây dựng phiên bản VRML đầu tiên

Vào tháng 3/ 1995, Công ty Silicon Graphics cộng tác với hãng SonyResearch và Mitra để đưa ra phiên bản mới cho VRML Bản đệ trìnhcủa Silicon Graphics có tên là “Moving Worlds” gửi đến tổ chứcRequest for Proposals cho việc xây dựng phiên bản mới VRML, bản

đệ trình này là một minh chứng cho sự cộng tác thành công của tất

cả các thành viên của Silicon Graphics, Sony và Mitra Năm 1996 tạiNew Orleans, phiên bản đầu tiên của VRML 2.0 được đưa ra

Vào tháng 7/1996, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã thống nhất ýkiến lấy phiên bản năm 1996 của VRML 2.0 để đưa ra xem xét vàotháng 4/1997 Sau khi bỏ phiếu về chuẩn ISO thì VRML97 được đưa

ra như một chuẩn ISO vào năm 1997

3.1.3 Đặc điểm cơ bản của VRML

Tiêu chuẩn cho việc xác định đối tượng 3D, quang cảnh và cho

sự liên kết các mô hình với nhau là:

Không phụ thuộc phần cứng: có thể chạy trên các máy tính do cácnhà sản xuất khác nhau chế tạo

Có thể mở rộng: có thể chấp nhận các lệnh mới do người sử dụngthêm vào hoặc quy định

Thao tác được thế giới ảo thông qua môi trường Internet có băngthông thấp.

VRML được thiết kế dành riêng cho việc hiển thị thế giới 3D và khôngphải là sự mở rộng của HTML

3.2 Các kiểu dữ liệu và đối tượng trong VRML

3.2.1 Các kiểu dữ liệu trong VRML

Trong VRML, các nút có thể chứa các nút khác và có thể chứa cáctrường Mỗi trường có các kiểu dữ liệu khác nhau Sau đây là mô tảcủa chúng:

SFBool

Đây là giá trị kiểu logic, có thể nhận giá trị “TRUE” hay “FALSE” SFColor & MFColor

SFColor là trường chứa màu sắc, được tạo nên từ ba số thực từ 0 đến

1 tương ứng với các giá trị màu red, green và blue (RGB) (ví dụ: 0 1

0 là green) MFColor là một tập hợp gồm các màu sắc (ví dụ: [0 1 0,

1 0 0, 0 0 1] là tập hợp gồm ba màu green, red và blue)

SFFloat & MFFloat

SFFloat là giá trị kiểu số thực (ví dụ: 7.5) MFFloat là một tập các giátrị số thực (ví dụ: [1.0, 3.4, 76.54])

Một số nguyên biểu thị số thành phần của hình ảnh Số thành phần

là 1 tức hình ảnh trắng đen, là 2 cũng tương tự nhưng có thêm độtrong suốt, là 3 thì hình sẽ có màu (RGB), và 4 là hình ảnh có màukết hợp với độ trong suốt

Sau đó, là các con số được biểu diễn dưới dạng thập lục phân đạidiện cho màu sắc của từng điểm ảnh Ví dụ 0xFF là màu trắng tronghình ảnh một thành phần và 0xFF00007F sẽ là màu đỏ nhạt tronghình ảnh bốn thành phần

Các điểm được chỉ rõ theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuốngdưới

Ví dụ: 1 2 1 0xFF 0x00 # Hình ảnh một thành phần gồm 2 điểm màu trắng và đen.

SFInt32 & MFInt32

Giá trị kiểu số nguyên hoặc dãy các số nguyên 32 bit có thể theodạng thập phân hoặc thập lục phân Các số thập lục phân 32 bit bắtđầu bằng “0x”, ví dụ 0xFF là 255 hệ thập phân

SFNode & MFNode

SFNode là một nút đơn lẻ và MFNode là danh sách các nút Trườngchildren với nhiều nút là kiểu MFNode

SFRotation & MFRotation

Các trường này chỉ ra một phép quay xung quanh một trục, nó đượctạo nên từ 4 số thực, ba số thực đầu tiên chỉ rõ các toạ độ X, Y và Zcho các vectơ tương ứng với trục để quay, số thứ tư là góc (tính bằngradian) để quay SFRotation là một tập, MFRotation là một danhsách các tập

SFString & MFString

Loại này chứa danh sách các kí tự trong tập kí tự utf-8, Nói đơn giảnthì SFString là một xâu kí tự và MFString là tập các xâu kí tự Ví dụSFString là “Hello” (các kí tự nằm trong dấu nháy kép) còn MFStringthì tham số truyền vào có dạng là [“Hello” “VRML”]

SFTime & MFTime

Kiểu dữ liệu đặc trưng cho một mốc thời gian hoặc danh sách cácmốc thời gian

SFVec2f & MFVec2f

Các vectơ 2D đơn lẻ hoặc danh sách các vectơ 2D Một vectơ 2Dđược tạo bởi một cặp các số thực

SFVec3f & MFVec3f

Một vectơ 3D hoặc một danh sách các vectơ 3D Một vectơ 3D làmột bộ 3 số thực

3.2.2 Các đối tượng hình học cơ bản trong VRML

Các đối tượng hình học trong thế giới ảo thường được cấu tạo từ cácđối tượng hình học cơ bản như hình hộp, hình tròn, hình trụ, hình cầu

… Và VRML cung cấp sẵn cho chúng ta một số các đối tượng hình

học đơn giản đó dưới dạng các nút như Box (hình hộp), Cone (hìnhnón), Cylinder (hình trụ tròn), Sphere (hình cầu)…

Các nút nội suy (Interpolators nodes)

Các nút thuộc nhóm nút Interpolators có chức năng giữ các giá trịxen vào các trường khi có sự kiện thay đổi giá trị các trường xảy ra(trừ các trường có giá trị kiểu logic) Các nút thuộc nhóm nút này có

cú pháp giống nhau (có cùng các trường) chỉ khác nhau về kiểu dữliệu

Trong VRML cung cấp sẵn các nút Interpolators sau:

Các nút Interpolators thường được kết hợp với TimeSensor để tạo racác hoạt họa Xem hình vẽ dưới đây để hiểu rõ hơn về các nútInterpolators

Sơ đồ mô tả việc nhận và gửi sự kiện của nút ColorInterpolators

Như trong hình vẽ là một mô tả về nút ColorInterpolator (các nútkhác cũng tương tự như vậy) Vậy khi nút TimeSensor được kích hoạtthì nó sẽ gửi các giá trị liên tục cho các nút Interpolators và các nútnày cũng sẽ gửi liên tục các giá trị cho một nút khác, theo hình vẽthì nút ColorInterpolators đã gửi liên tục các giá trị màu sắc đến đốitượng nào đó trong thế giới

3.3.Các câu lệnh tiêu biểu trong VRML

3.3.1.Phong cảnh nền và môi trường

Việc xây dựng một thế giới ảo gồm tất cả các đối tượng giống nhưvới thế giới thực là chuyện không thể vì ta không có đủ thời gian đểthực hiện việc đó Vì thế chúng ta chỉ có thể xây dựng một thế giới

ảo giống một phần (khu vực) nào đó của thế giới thực Với các khuvực xung quanh, nếu chúng ta để trống các khu vực này thì thế giớicủa chúng ta sẽ không giống như thực được Đây thật sự là một vấn