¿Cuál es la relación entre X3D, XML y VRML?
Cualquier persona familiarizada con la WWW sabe que debido a las limitaciones del lenguaje HTML, las páginas web anteriores a VRML sólo podían tener una estructura plana simple. Incluso si el lenguaje Java puede agregar mucho a la WWW, solo se queda en la etapa de diseño gráfico y es muy engorroso lograr una interacción dinámica entre el entorno y los participantes. Como resultado, surgió VRML. La Web de primera generación es una tecnología de navegación bidimensional con HTML como núcleo, y la Web de segunda generación es una tecnología de navegación tridimensional con VRML como núcleo. La Web de segunda generación combina orgánicamente VRML con HTML, Java, flujo de información multimedia y otras tecnologías para formar una nueva Web hipermedia tridimensional.
RML se denomina lenguaje de Internet de segunda generación después de HTML. Es un lenguaje de modelado que se utiliza para describir objetos tridimensionales y su comportamiento. Puede construir un mundo virtual, integrar texto, imágenes, audio, imágenes MPEG y otros tipos de medios, e incrustar código de programa escrito en lenguajes como Java y ECMAScript. El objetivo básico de VRML es establecer multimedia tridimensional interactivo en Internet. Sus características básicas incluyen distribución, tridimensionalidad, interactividad, integración multimedia y fidelidad de dominio.
La aparición de VRML ha traído la realidad virtual a nuestras vidas al igual que la multimedia e Internet. En pocas palabras, la World Wide Web de segunda generación basada en VRML = multimedia + realidad virtual + Internet. La primera generación de la World Wide Web fue un medio para acceder a documentos, brindar una experiencia de lectura y hacer que Internet fuera accesible para personas familiarizadas con entornos de PC estilo Windows. La World Wide Web de segunda generación con VRML como núcleo permitirá a los usuarios explorar los enormes recursos de información de Internet en un entorno tridimensional, como si estuvieran en el mundo real. Todos pueden ingresar al mundo virtual desde diferentes rutas e interactuar con objetos virtuales. De esta forma, ya no es el ordenador el que controla las emociones, sino el propio usuario. Las personas pueden visitar diversos lugares de forma natural y hablar y comunicarse "directamente" en comunidades virtuales. De hecho, actualmente existen muchos casos de éxito utilizando la tecnología VRML. Por ejemplo, la información después de que Pathfinder llega a Marte se publica en Internet en tiempo real usando VRML, y los usuarios de Internet pueden usar Pathfinder para explorar Marte en tres dimensiones.
Cómo funciona VRML
VRML es un lenguaje de modelado de realidad virtual en red, interactivo y multiusuario, independiente de la plataforma informática, que se utiliza en Internet y en hipervínculos web. VRML puede describir la visualización, la interacción y la interconexión de redes del mundo virtual.
El diseño de VRML comenzó admirando imágenes 3D en tiempo real en Internet. El navegador VRML no es sólo un complemento, una aplicación auxiliar, sino también una aplicación independiente. También es un motor de renderizado 3D en tiempo real utilizado en la realidad virtual tradicional. Esto separa las aplicaciones VRML de las aplicaciones de animación y modelado 3D, donde la escena frontal puede tener un color previo, pero no hay libertad para elegir la orientación. VRML proporciona 6+1 grados de libertad, los usuarios pueden moverse o rotar en tres direcciones y pueden establecer hipervínculos con otros espacios 3D. Entonces VRML es hiperespacio.
VRML define un formato de archivo que integra gráficos 3D y multimedia. Desde una perspectiva de sintaxis, un archivo VRML es una colección claramente definida y organizada de objetos multimedia 3D. Desde una perspectiva semántica, los archivos VRML describen el comportamiento funcional abstracto de la información multimedia tridimensional interactiva basada en el tiempo. El espacio tridimensional basado en el tiempo descrito por los archivos VRML se denomina mundo virtual y contiene objetos gráficos y auditivos que se pueden modificar dinámicamente mediante varios mecanismos.
Los archivos VRML pueden contener referencias a otros archivos de formato estándar. Se pueden usar archivos JPEG, PNG y MPEG para mapear texturas de objetos, y archivos WAV y MIDI para sonidos reproducidos en el campo. Además, se puede hacer referencia a archivos que contienen código Java o ECMAScript para implementar el comportamiento programático del objeto. Estos son proporcionados por otros estándares y fueron elegidos en VRML debido a su uso generalizado en Internet. La especificación VRML 97 describe su uso en VRML.
VRML utiliza la estructura de datos del gráfico de escena para construir la realidad 3D, que es un formato de datos basado en Open Inventor3D Toolkit desarrollado por SGI.
El gráfico de escena de VRML es una capa de nodos que representa todas las características estáticas del mundo tridimensional: relaciones geométricas, materiales, texturas, transformaciones geométricas, luces, puntos de vista y estructuras anidadas. Casi todos los fabricantes, ya sea CAD, modelado, animación, VR o VRML, tienen gráficos de escenas en el centro de su arquitectura.
Los objetos y sus atributos en el dominio se describen mediante nodos y se forma un gráfico de escena de acuerdo con ciertas reglas, es decir, el gráfico de escena es la representación interna del dominio. El primer tipo de nodos en el gráfico de escena se utiliza para representar objetos desde una perspectiva visual y auditiva. Están organizados según un sistema jerárquico, que refleja la estructura espacial del dominio. Otro tipo de nodo participa en los mecanismos de enrutamiento y generación de eventos, formando un gráfico de enrutamiento que determina cómo los estados cambian dinámicamente con el tiempo.
La interpretación, ejecución y presentación de los archivos VRML se implementan a través del navegador, que es exactamente el mismo que el mecanismo mediante el cual el navegador muestra los archivos HTML. El navegador presenta al usuario las formas y sonidos en el gráfico de escena. Esta presentación audiovisual es el llamado mundo virtual (reino). El efecto audiovisual que los usuarios obtienen a través del navegador es como una experiencia desde una determinada dirección, y esta posición y orientación en el ámbito se denomina espectador.
El modo de acceso de VRML se basa en el modo cliente/servidor. Entre ellos, el servidor proporciona archivos VRML y recursos de soporte (imágenes, videos, sonidos, etc.), el cliente descarga los archivos deseados a través de la red y accede interactivamente al dominio virtual descrito por los archivos a través del navegador VRML en la plataforma local. . Dado que el navegador lo proporciona la plataforma nativa, se logra la independencia de la plataforma. El siguiente diagrama describe cómo funciona VRML.
VRML es un estándar de desarrollo. Para fortalecer la cooperación y evitar la duplicación de tecnologías y conflictos de mercado, se anima a otras tecnologías a hacer referencia a VRML o a formar parte de VRML. Tres tecnologías estrechamente relacionadas con VRML son Java3D, MPEG-4 y Chrome. Entre ellos, Java3D y VRML toman la Web 3D como sus objetos de aplicación clave. La ventaja del primero radica en la programación, mientras que la ventaja del segundo radica en la construcción de la escena. Trabajan en estrecha colaboración en aplicaciones de red 3D programables. MPEG-4 está orientado a aplicaciones de video interactivas basadas en contenido y puede proporcionar tecnología de transmisión, compresión y sincronización de audio para VRML, mientras que MPEG-4 usa VRML para describir contenido 3D. En términos de integración de páginas 2D, podemos explorar la posibilidad de cooperación entre VRML y Microsoft Chrome.
Aplicaciones de VRML
La amplia aplicación de VRML en el comercio electrónico, la educación, la tecnología de ingeniería, la construcción, el entretenimiento, el arte y otros campos promoverá su rápido desarrollo y se convertirá en la base para Construyendo sistemas de aplicación de realidad virtual en red. Como nueva tecnología de interfaz hombre-computadora, la realidad virtual debe estudiar la coordinación entre usuarios y computadoras. Estos problemas sólo pueden resolverse gradualmente mediante un uso extensivo. VRML utiliza Internet como plataforma de aplicaciones y promete convertirse en el marco básico para construir aplicaciones de realidad virtual.
Desde 1994 se celebra anualmente la Conferencia Europea de Ciudad Digital. Recientemente, la tecnología 3D se ha añadido a las actividades de la ciudad digital. Las ciudades digitales experimentales basadas en VRML incluyen principalmente Helsinki, Berlín, Washington DC, Los Ángeles y Kioto digitales. El Laboratorio ICHI de la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China también ha realizado muchas investigaciones en esta área.
En China se han desarrollado algunos sistemas de aplicaciones basados en VRML97, como 3Dworld de Zhejiang Public Information Industry Co., Ltd.
Por ejemplo, en educación, VRML no es sólo un sustituto más poderoso de HTML, su importancia potencial también radica en romper con el modelo de enseñanza basado en WWW antes mencionado y establecer un entorno educativo virtual más natural y real. En este entorno, los estudiantes pueden aprender conocimientos a través de la navegación y la exploración, como ingresar al espacio virtual para aprender conocimientos astronómicos, usar la tierra virtual para aprender conocimientos geográficos, comunicarse con personajes históricos a través de corredores históricos, ingresar al mundo molecular y visitar el museo de química. , etc. Estos métodos de aprendizaje que alguna vez fueron sueños pueden gradualmente hacerse realidad. En este mundo de educación virtual, incluso puede haber un profesor de rol animado creado con VRML. Sus expresiones faciales y movimientos corporales son capturados por el sistema de seguimiento de movimiento, de modo que el programa de conferencias será tridimensional. Más importante aún, no requiere mucho almacenamiento ni ancho de banda de red como los programas de video, y los usuarios pueden ver el programa a través de módems y líneas telefónicas. Los experimentos relacionados recientemente tuvieron éxito.
Si este método se extiende a ambos lados de la enseñanza, se puede lograr una enseñanza virtual interactiva en tiempo real: los profesores virtuales controlados por profesores y los estudiantes virtuales controlados por estudiantes pueden comunicarse entre sí en un aula virtual.
VRML creará un nuevo medio que integra multimedia, gráficos tridimensionales, comunicaciones en red y realidad virtual. Es avanzado y universal, y las personas preocupadas por los gráficos 3D, la multimedia, el desarrollo web de nueva generación y la tecnología de realidad virtual deberían prestarle mucha atención.
La historia de VRML
El navegador 3D original se llamó Labyrith, nació en febrero de 1994 y fue desarrollado por Mark Pace y Tony Parisi. Lo llevaron a varias grandes exposiciones internacionales y realizaron demostraciones. En mayo de 1994, en la conferencia World Wide Web (www) celebrada en Ginebra, Suiza, Mark Pace y Tony Parisi presentaron esta interfaz para explorar objetos tridimensionales en la World Wide Web. En ese momento, BOF, una fraternidad de personas con ideas afines, inmediatamente tuvo una fuerte respuesta y decidió desarrollar un lenguaje de descripción de escenas que pudiera conectarse a la Web. Tim Berners-Lee, el fundador de la Web contemporánea, planteó la necesidad de un estándar Web 3D y acuñó el nombre VRML (Virtual Reality Markup Language). (BOF proviene de un proverbio inglés: Los pájaros del mismo plumaje vuelan juntos)
Parisi y Pace pensaron que la mejor manera de promocionarlo era regalarlo y convencieron a Brian Behrendorff del americano "Wired". revista para comenzar Cree una lista de correo electrónico llamada www-vrml. En un mes, recopilaron una libreta de direcciones de correo electrónico de personas interesadas en participar en el desarrollo de VRML. Hubo más de 1.000 voluntarios que iniciaron sesión solo durante la primera semana.
El nombre de VRML pronto se cambió a "Virtual Reality Modeling Language", o "Virtual Reality Modeling Language", para reflejar su énfasis en el mundo entero, no sólo en las páginas de texto.
Gavin Bell es uno de ellos. Es ingeniero del grupo de trabajo SGI (Silicon Graphics Corporation). Open Inventor es una herramienta de software lanzada por SGI para facilitar a los programadores el desarrollo rápido y conciso de varios tipos de programas interactivos de gráficos tridimensionales. La programación de esta herramienta software se basa en los conceptos y métodos de estructura de escenas y descripción de objetos. 1992, lanzado originalmente como Inventor.
El grupo de trabajo se reúne una vez por semana para un almuerzo habitual. Aunque los extraños no saben nada al respecto, muchos asuntos internos del grupo de trabajo a menudo se resuelven en esta conversación informal y casual. Gavin Bell aprovechó la oportunidad para hablar sobre VRML con su mentor Rill Carey, demostrando la urgencia de crear un lenguaje que pudiera ejecutarse en la web y describir escenas 3D. Al final de la cena, Carey estaba decidida a continuar con este nuevo desarrollo (los dos luego coorganizarían Wasabisoft).
A principios del verano de 1994, durante la primera conferencia de la WWW, se decidió inicialmente que la segunda conferencia de la WWW se celebraría en Chicago en octubre, lo que significaba que sólo se reservaban cinco meses. ¿Durante este período se puede elaborar un plan preliminar para la especificación VRML? Los miembros de BOF y los entusiastas internautas que se unieron voluntariamente a las filas del desarrollo de nuevos estándares están llenos de confianza. Acordaron finalizar una especificación del lenguaje de prueba interna antes de la próxima reunión. La intención general es que convertir un idioma existente sea más seguro, pero comenzar un idioma nuevo desde cero no es factible.
De hecho, a Bell le tomó sólo dos semanas proponer SGI, que es un subconjunto del formato modificado Open Inventor 3D Metafile, con algunas funciones y medidas correspondientes para manejar la red. La SGI acordó poner este nuevo formato de archivo a disposición del público, libre de derechos de patente y para que todos lo utilicen.
Aún quedan varias opciones dignas de discusión y se han presentado candidatos para participar. Pesce y Behlendorf presidieron la reunión de demostración del plan de manera justa y al final el plan de la SGI obtuvo la mayoría. Esto significa que VRML se basa en el formato de archivo de Open Inventor. Este es el borrador de la especificación VRML1.0 publicado en la Segunda Conferencia WWW celebrada en Chicago en octubre. La función principal es completar las funciones y medidas de escenas tridimensionales estáticas y enlaces con HTML.
Paul Strauss, otro diseñador del Open Inventor original de SGI, comenzó a crear un analizador para el dominio público VRML. Este analizador era muy popular en la industria en ese momento y se llamaba QvLib. La función de este programa es convertir el formato de archivo legible VRML a un formato que el navegador pueda entender. Esta solución de palabras se publicó en junio de 1995. Se puede instalar en varias plataformas y luego han surgido varios navegadores.
El navegador capaz de comprender y mostrar todos los archivos VRML fue originalmente el WebSpace Navigator escrito por David Mott y varios ingenieros de Inventor. Pronto, el software de gráficos de plantillas se estaba ejecutando en WebSpace, no sólo para la plataforma SGI sino también para muchas otras plataformas, y todas las versiones de WebSpace Navigator eran de uso gratuito.
En el otoño de 1995, SGI lanzó WebSpace Author (un programa de creación). Esta es una herramienta de creación web que puede colocar objetos de forma interactiva en la escena, mejorar la funcionalidad de la escena y también puede usarse para publicar archivos VRML. En este momento, el Grupo de Trabajo de Diseño VRML (VGA, VRML Architecture Group) se reunió para discutir la próxima versión de VRML.
A principios de 1996, el Comité VRML revisó y discutió varias propuestas para VRML 2.0, incluida la propuesta "Mobile World" de SGI, el sistema de oficina web de Sun Microsystems, el VRML activo de Microsoft y el "World Beyond" de Apple. . Muchos miembros del comité participaron en la revisión y mejora de estos programas, especialmente "Moving the World". Después de muchos esfuerzos, la decisión finalmente se votó a finales de febrero. De este modo, "Mobile World" obtuvo la mayoría absoluta con el 70% de los votos. En marzo de 1996, VGA (equipo de diseño VRML) decidió convertir esta solución a VRML2.0.
El estándar VRML2.0 de 1996 fue lanzado y adoptado en Siggraph'96, una excelente conferencia sobre tecnología de gráficos 3D celebrada en Nueva Orleans en agosto. Se han realizado grandes adiciones y mejoras sobre la base de VRML1.0. En comparación con VRML1.0, se agregaron casi 30 nodos, se mejoró el mundo estático, la escena 3D se hizo más realista y se agregaron funciones de interacción, animación, programación y definición de prototipos.
VRML se lanzó oficialmente como estándar internacional en febrero de 1997 y fue aprobado oficialmente por la Organización Internacional de Normalización (ISO/IEC 14772-1:1997) en octubre de 1998. Conocido como VRML97. VRML97 solo se modificó ligeramente según VRML2.0, pero esto significa que VRML se ha convertido en un estándar internacional en la industria de la realidad virtual.
A finales de 1999, se lanzó otro esquema de codificación para VRML, X3D. X3D integra tecnologías avanzadas en desarrollo como XML, JAVA y tecnología de transmisión, incluida una potencia informática 3D, calidad de renderizado y velocidad de transmisión más potentes y eficientes. y un poderoso control sobre el flujo de datos y diversas formas de interacción.
En junio de 2000, la Asociación Mundial Web3D publicó el estándar internacional VRML2000 (borrador), y en septiembre de 2000, se publicó el estándar internacional VRML2000 (borrador revisado).
El 23 de julio de 2002, web3d Alliance publicó recientemente el borrador del estándar extensible 3D (X3D) y lanzó herramientas de desarrollo de software de soporte para que la gente pueda descargar y comentar sobre este estándar. Esta tecnología es la sucesora del Lenguaje de modelado de realidad virtual (VRML), expresado en XML. X3D se basa en el soporte de muchos fabricantes importantes y es compatible con MPEG-4 y VRML 97 y sus estándares anteriores. Encapsula las funciones de VRML en un núcleo ligero y extensible, y los desarrolladores pueden ampliar sus funciones según sus propias necesidades. El lanzamiento del estándar X3D ofrece amplias perspectivas para el desarrollo de gráficos Web3D.
El grupo de trabajo VRML y sus objetivos de investigación
Para promover el desarrollo de la tecnología VRML, la Asociación VRML ha organizado muchos grupos de trabajo, cada uno de los cuales es voluntario y técnico autónomo. comité responsable de la investigación e implementación de una tecnología especial relacionada con VRML.
A continuación se describen los grupos de trabajo actualmente establecidos y sus objetivos de investigación, que básicamente cubren las principales tendencias de desarrollo de VRML.
WG de animación humanoide utiliza VRML para expresar características del comportamiento humano.
Color Fidelity WG garantiza que el efecto que ven los espectadores en cualquier plataforma sea el mismo que el del trabajo original del creador, y los colores deben ser bastante consistentes.
El Grupo de Trabajo de Metaformas (Meta Forms WG) propone una metodología común y especificaciones comunes para los trabajos generados por gramática formal para que puedan mapearse en formas específicas. El objetivo principal es poder expresar la estructura y el crecimiento de las "formas de vida digitales".
El Grupo de Trabajo de Extensión Orientada a Objetos analiza y promueve métodos orientados a objetos para extender VRML.
El Grupo de Trabajo de Bases de Datos promueve la creación de aplicaciones comerciales basadas en VRML y utiliza bases de datos para mantener la persistencia, las capacidades de actualización y las capacidades de transmisión segura del contenido VRML.
La interfaz de creación externa WG establece una interfaz estándar entre el campo VRML y el entorno externo.
Widgets WG proporciona a los desarrolladores y usuarios un conjunto básico y gratuito de módulos de interfaz de usuario estándar, y proporciona un marco teórico que respalda el conjunto de componentes básicos y todos los componentes VRML.
El Grupo de Trabajo sobre Formato Binario Comprimido analiza y desarrolla el método de codificación binaria de archivos VRML, centrándose en reducir el tamaño del archivo tanto como sea posible para lograr una transmisión rápida y simplificar la estructura del archivo tanto como sea posible para lograr una transmisión rápida. descodificación.
El Universal Media Library WG define una pequeña biblioteca multimedia multiplataforma compuesta por componentes multimedia locales (texturas, sonidos y objetos VRML) para mejorar el realismo en el campo VRML y reducir las descargas de red. Al mismo tiempo, se define un mecanismo unificado mediante el cual los creadores de contenidos VRML pueden utilizar estos componentes multimedia en sus propios campos.
Living Worlds WG define un marco conceptual y un conjunto de interfaces para el surgimiento y evolución de aplicaciones multiusuario (incluidos múltiples desarrolladores).
El grupo de trabajo de entrada de teclado define uno o más nodos de extensión que permiten a los creadores de contenido acceder a la entrada de teclado en sus propios dominios.
El Grupo de Trabajo de Conformidad proporciona un foro para la discusión de cuestiones relacionadas con las pruebas de conformidad. En particular, este grupo identificará diferencias en las implementaciones de VRML y las secuencias de acción correspondientes.
Biota WG construye y equipa herramientas y entornos digitales para el estudio y estudio de los sistemas vivos.
El Grupo de Trabajo de Simulación Interactiva Distribuida estableció el protocolo de red original para construir entornos virtuales a gran escala (LSVE) con capacidades de multidifusión.
El VRML Script WG (VRML Script WG) proporciona al VRML Review Board (VRB) una serie de preguntas, sugerencias y comentarios sobre Java y JavaScript.
El Grupo de Trabajo de Animación y Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP & Animations WG) tiene como objetivo permitir a los usuarios comunicarse con imágenes animadas VRML utilizando lenguaje natural, haciendo así la interacción más natural y mejorando la interacción entre los usuarios y las imágenes animadas. Flujo de información. Este artículo examina cómo utilizar diálogos de pregunta/respuesta y comando/respuesta basados en comandos del sistema operativo y control de roles, así como el lenguaje natural.
El Grupo de Trabajo de Integración VRML-DHTML (VRML-DHTML Integration WG) ha desarrollado un modelo conceptual para la estrecha integración de VRML y DHTML en tres niveles: modelo de objeto de documento, interfaz de componente y dibujo.
Estado de la investigación de VRML
El desarrollo de la tecnología de realidad virtual es el resultado de la integración de múltiples tecnologías basadas en el avance de la tecnología de redes. Con la llegada de las aplicaciones de banda ancha a gran escala en la era de Internet, la aplicación de la tecnología de realidad virtual en el mercado es cada vez más urgente y atraviesa altibajos.
Después del lanzamiento de VRML97, casi todos los gráficos 3D en Internet utilizan VRML. Debido a limitaciones técnicas como ancho de banda insuficiente, la necesidad de descargar complementos para navegar, archivos de gran tamaño y la necesidad de mejorar aún más el realismo y la interactividad, en los últimos dos años, los productos de muchas empresas de software que producen gráficos Web3D No han seguido completamente el estándar VRML97, pero utilizan formatos de archivo especiales y complementos de navegador para desarrollar software de realidad virtual práctico.
Algunos de estos programas son mejores que VRML en términos de velocidad de renderizado, calidad de imagen, tecnología de modelado, interactividad y optimización de la compresión de datos. Como Cult3D, Viewpoint, GL4Java, Pulse3D, Flatland, Flash, JPEG2000, etc. Estas empresas esperan que sus soluciones se conviertan en "estándares internacionales de facto".
CULT3D, punto de vista, sonido envolvente de 360 grados y otras tecnologías se están aplicando gradualmente. La aplicación de la tecnología de realidad virtual en Internet ha sufrido grandes cambios. Empresas informáticas de renombre como AUTODESK/DISCREET, MRCROMEDIA, ADOBE, etc. Todos mantienen estrechos vínculos con la tecnología de realidad virtual, o tienen interfaces o lanzan productos relacionados para aumentar su participación en Internet.
Nació X3D.
Representados por Blaxxun y ParallelGraphics, tienen sus propios complementos de navegador de realidad virtual y han desarrollado sus propias funciones de nodo de extensión basadas en los estándares VRML, lo que hace que los efectos 3D y el rendimiento interactivo sean más perfectos. Admite MPEG, Mov, Avi y otros archivos de video, Rm y otros archivos multimedia de transmisión, Wav, Midi, Mp3, Aiff y otros archivos de audio, archivos de animación Flash, diversos efectos de materiales, curvas Nurbs, efectos de partículas y efectos de atomización. entorno de interacción personal, gafas VR y otros equipos de hardware; se ha utilizado con éxito en entretenimiento, comercio electrónico y otros campos. Para adaptarse al desarrollo de X3D, con X3D como núcleo, tiene Blaxxun3D y otros productos relacionados. En la aplicación de escenas virtuales, especialmente escenas grandes, la tecnología basada en estándares VRML tiene ventajas únicas.