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web3D是一种拟展示技术，现在通常被用在商品网络的三维展示技术上。
展示技术，通常被用于商品网络化三维展示，也有部分小场景虚拟仿真项目采用WEB3D进行制作
3D图形技术并不是一个新话题，它在图形工作站以至于PC上的应用早已瓜熟蒂落。然而互联网的出现，却给3D图形技术注入了新的活力，一些微妙而深刻的变化正在进行中。“web3d”这一新词的出现就反映了这种变化的全貌。没有人严格定义web3d，但我们可以把它理解为互联网上的3D图形技术。
VRML是3D图形和多媒体技术通用的交换文件的格式，它描述交互式的3D对象和场景的几何对象的尺寸和形状、色彩、材质、灯光、动画及其交互性。它不仅应用在互联网上，也可以用在本地客户系统中，其应用范围极广。国际上有一个VRML（VRML
Consortium）协会，承担起了制定互联网上的3D图形标准与规范的任务。1996年，VRML
1.0发布，1997年，VRML 97诞生。VRML
97的重大革新是:在网络上传输的是模型文件，而不是视频图像文件，故其传输量大大减小，可使任何一个3D图形爱好者都能制作可在互联网上实时渲染的3D场景模型。
然而，在1997年之后，VRML在3D图形标准上的进展缓慢，远远没有达到人们的期望。究其原因主要有：
●
互联网对3D图形的需求并不迫切，到目前为止，2D图像仍在HTML文件中占主导地位。
● 网络带宽仍然是制约网上3D图形发展的主要瓶颈。
● VRML 97过于庞大，它几乎包罗万象。
●
网站的访问者必须先花费10～15分钟的时间下载插件，然后再像安装软件那样安装这个插件，才能观看一个十分粗糙的3D图形。
产品群雄割据 用户苦不堪言
由于VRML协会没有及时推出VRML
97的下一代标准，因此很多互联网3D图形的制作软件并没有完全遵循VRML
97标准，许多公司推出了自己的制作工具，使用专用的文件格式和浏览器插件。类似的软件大约有30种之多。这些软件各有特色，在渲染速度、图像质量、造型技术、交互性以及数据的压缩与优化上都有胜过VRML之处。所有的公司都希望自己的解决方案能成为“事实上的国际标准”。
然而用户却不领它们的情。对用户而言，要在互联网上观看用这些软件制作的3D图形，先要下载1M～7MB的插件，然后安装在网页浏览器上。插件的种类之多，使人无所适从。要观看十个不同的网站，用户就需要下载并安装十个不同厂家的插件。这样烦琐的事情用户实在难以忍受。
为什么需要插件？
3D图形软件为什么离不开插件？其实插件就是实时渲染引擎,其作用是:解释并翻译实施场景模型文件的语法，实时渲染从服务器端传来的场景模型文件，在网页访问者的客户端逐帧、实时地显示3D图形。把实时渲染引擎做成一个插件，这是互联网3D图形软件厂商目前的通常做法。显然，实时渲染引擎是实施互联网3D图形的关键技术，它的文件大小、图形渲染质量、渲染速度以及它所能提供的交互性都直接反映了其解决方案的优劣。
研制更好的实时渲染引擎是各软件厂商竞争的焦点，于是就产生了五花八门的3D图形文件格式与相应的浏览器插件。
结束这种混乱局面的最好办法是微软在其IE浏览器中预装一个或几个实时渲染插件，这样用户就不必花费十多分钟的时间去下载和安装插件。然而，微软并未选中任何一家公司作为其合作伙伴，也许有一天微软会推出自己的一整套解决方案，从而保持它在互联网3D图形领域中的霸主地位。
新一代互联网3D图形
标准X3D诞生
1997年，VRML协会改名为web3d（Web 3D
Consortium），此后web3d这一专用缩写开始在互联网上出现。2001年8月，web3d协会发布了新一代国际标准——X3D
(X3D的含义是可扩展的 3D)。
X3D得到了许多软件厂商的支持，包括3Dlabs、ATI
Technologies、Blaxxun、Nexternet、OpenWorlds、ParallelGraphics、Sony
Electronics、US Army STRICOM、SGDL Systems等。X3D与MPEG-4和
XML兼容，并将集成到MPEG-4的3D内容之中，使用XML语法。它与VRML
97向后兼容，即X3D能提供标准VRML 97
browser的全部功能。X3D的主要任务是把VRML的功能封装到一个轻型的、可扩展的核心之中。由于X3D是可扩展的，因此任何一个开发者都可以根据自己的需求，扩展其功能。X3D渲染引擎的商业版本也在去年的SIGGRAPH
’2001的年会上推出，Parallel
Graphics（web3d技术的领先软件公司）将联合几个公司开发X3D
新技术。
X3D标准为互联网3D图形的发展提供了一个广阔的发展前景，无论是小型的具有3D功能的web客户端应用，还是高性能的广播级应用，X3D都应该是大家共同遵守的一个标准，从而结束当前互联网3D图形的这种混乱局面，在统一的X3D基本框架下保证不同软件厂家开发的软件具有互操作性。
采用Java，3D图形渲染不需要插件
Java在互联网上几乎随处可见，而它在3D图形上正在显示出更大的威力。使用Java
的重要理由之一是它的平台无关性。它的平台无关性来自于Java只需部分编译。负责编译Java程序的是Java
Virtual Machine
(JVM)，不同的平台有它自己的JVM，处理与平台相关的功能。因此，只要支持JVM，就能运行Java小程序。两种最有名的浏览器Netscape
和
IE都支持JVM。因此用Java制作的3D图形几乎可以在所有的互联网浏览器上显示。
Shout
Interactive和Blaxxun两个公司使用纯Java技术开发了实时渲染引擎（大小只有50K），这个小小的Java小程序，不仅在网上自动下载，而且可以在客户端实时渲染3D场景，逐帧显示动态的3D图像。Shout
Interactive和Blaxxun为用户扩充自己的3D图形功能预留了极大的空间。两个公司并没有抛弃VRML，Shout
Interactive公司可以接受VRML文件，并把它变成自己的文件格式;Blaxxun公司的软件可以直接运行VRML。当然，Shout
Interactive
3D的小巧灵活并不是没有代价的：它简化了VRML的功能，VRML的一些功能不能用小小50K的Java来实现。可以说这两个公司最先在它们的产品中实现了核心的X3D技术。
使用这种“无插件技术”（plug-in）的Shout
Interactive公司为Macy's and Excite web
portal网站制作了栩栩如生的3D虚拟时装模特展示。而所有的展示文件只有1M～2MB，不需下载插件，且图像的质量较好，人物动画的动作流畅自然。
X3D能否成为事实上的web3d图形标准？
Flash之所以能作为2D动画在互联网上的标准,关键是只有惟一的技术和标准。而现在的web3d图形有几十种可供选择的技术和解决方案，多种文件格式和渲染引擎的存在是web3d图形在互联网上应用的最大障碍，而这种局面在今后若干年还将存在。从现在的发展态势来看，有几种技术可能在未来占有一定的优势：
● X3D: 由Web 3D
Consortium制定，得到大学、政府机构及一些web3d图形公司的支持，有比较广泛的社会基础。
● Pulse3D:
在游戏娱乐领域内领先，使用该技术的游戏网站有100多个，它得到了Discreet和Entertaindom公司的资金支持，现在它正在把游戏领域的技术优势应用到e-commerce。它的插件支持QuickTime
5和RealPlayer。
● Viewpoint:
前身是MetaCreations（3D图形应用软件开发商），它卖掉了其他所有的软件产品后，改名为Viewpoint，并专们从事web3d图形技术的研发。其渲染引擎的模块化结构极易扩充，并且能与QTVR-、iPix-和XML-等标准集成。它的目标是e-commerce。该技术的最大特色是与XML集成。
● Cult3D:
开发了e-commerce的全套解决方案，已经有450个e-commerce网站使用了
Cult3D技术，有近1万个商业模型。它也在向娱乐领域扩充，提供全面解决方案，同时提供最稳定可靠的渲染引擎。
● Shockwave3D:
这是Macromedia公司的Flash插件，有着极为广大的用户群（据说世界上有1.3亿人安装），更引人注目的是Intel把它的web3d图形集成到S­hockwave中。Intel
web3d的图形极具特色：动态调节3D内容的分辨率，采用了曲面光滑技术和照片级逼真材质，并可制作各种特色效应。
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一、什么是“城市仿真”(Urban Simulation)
城市仿真(Urban
Simulation)对大多数人来说，还是一个比较陌生的概念。简单来说，“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年，城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。
需要说明的是，真正的虚拟现实，除了应用软件和计算机外，还需要借助一定的硬件设备，如大视角投影系统、数据头盔、位置跟踪器、立体眼镜、数据手套等，来实现真正沉浸式环境中的人机交互体验。而“城市仿真”既可以显示在大型虚拟现实系统中，如PowerWall，也可以显示在一般的计算机显示器上，并不一定要求有“沉浸感”(Immersive)。
城市仿真技术的特点为：交互式实时三维(Interactive
Realtime
3D)。“交互式”即指人机互动——人有输入，机器立即有相应的输出；“实时”是“在当时立即发生”。三维就不用多说了。“实时三维”要求计算机在仿真程序运行时要有30－60Hz的图形更新率，也就是说，将当前三维场景渲染为一幅画面的时间仅在0.03-0.16秒。这是什么概念呢？想一想动画软件渲染出一幅图需要多长时间吧！
这对机器的硬件提出了非常高的要求，特别是其图形显示能力。以往虚拟现实应用只能在SGI高端图形系统的基础上实现，但近年来，随着PC机计算能力、图形显示能力的迅猛提升，高端的NT图形工作站已基本能够满足要求。从另一角度，当机器图形显示能力既定时，则需要考虑当前三维场景的复杂程度和优化程度。从经验而言，当前最顶级的WindowsNT图形工作站，当前屏可显示的多边形数一般在8－15万。
二、与传统方法的比较
传统的建筑设计/表现方法基本包括以下4种：
人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图、建筑动画。
其中，人工手绘（或非真实渲染-NPR）只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。
建筑效果图、建筑动画、建筑模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟，单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。在这方面，水晶石公司(效果图/动画)、斯伟、建境（建筑模型）比较有代表性。
这三种方法虽然流行，但它们各自的不足还是很明显的。
制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小，因此只能获得建筑的鸟瞰形象，无法以正常人的视角来感受建筑空间，无法获得在未来建筑中人的真正感受；常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验；三维动画虽然有较强的动态三维表现力，但不具备实时的交互性，人是被动的，而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算，几天甚至几周后才能看到结果。
而在城市仿真应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，如：行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。
三、城市仿真技术的重点
1、在一定软硬件的基础之上，创建尽可能真实的场景
在城市仿真中，场景的真实感是最为关键一个一个因素。而如前面已提到过的，由于实时三维渲染的要求及硬件显示能力的限制，场景的复杂程度不能太高。同时，由于实时仿真技术的限制，一些比较费时的渲染选项，如动态阴影、Bump
map等实现起来还有一定困难。这些都会直接影响场景的真实感。
在硬件渲染能力的限制下，为创建尽可能真实的场景，一方面需要发掘各种软件的功能，进行优化组合；另一方面，要发展更为高级的算法，如程序几何（Procedural
Geometry）和分形算法（Fractal Mathematics）。
但“发展算法”不是一件简单的事，非个人所能为，只能是由某家公司开发出相应的软件，我们再来应用。
所以，从一般的制作者而言，要创建真实场景还是在于充分利用各种已存在的软件工具。从实际的开发经验来看，主要有以下几种软件：
主创软件：
实时三维模型创建软件：Multigen Creator；
MultiGen-Paradigm公司的Creator建模平台是所有实时三维建模软件中的佼佼者，它的数据库格式OpenFlight已成为仿真领域事实上的业界标准，它在专业市场的占有率高达80%
以上，是虚拟现实/仿真业界的首选产品。
Creator是一个功能强大、交互的三维建模工具。在它所提供的“所见即所得”(WYSIWYG)建模环境中，你可以建立你所期望的、优化的三维模型。
纹理处理软件photoshop
由于模型精细程度的限制，场景的真实感很大程度上要靠纹理来体现。在城市仿真中，纹理占据着非常重要的地位。
实时场景管理/驱动软件Vega
Vega是MultiGen-Paradigm
公司应用于实时视景仿真、声音仿真、虚拟现实及其他可视化领域的世界领先的软件环境。
Vega和其他同类型软件的相比较，除了其强大的功能外，它的LynX图形用户界面是独一无二的。在Vega的LynX图形用户界面中只需利用鼠标点击就可配置/驱动图形，在一般的城市仿真应用中，几乎不用编任何源代码就可以实现三维场景漫游。
同时，Vega还包括完整的C语言应用程序接口API，在NT下以VC6.0为开发环境，以满足软件开发人员要求的最大限度的灵活性和功能定制。
辅助软件：
建模方面可以用3dsmax/maya辅助，Maya有免费的flt文件(Multigen
Creator格式文件)输入/输出插件,3DsMax则要通过Okino
Polytrans软件来进行格式转换(www.narkii.com）；
在三维纹理贴图方面，可用DeepPaint 3D和Deep UV辅助；
在灯光效果贴图方面，可用Lightscape;
AutoCAD用于接收用户原始DWG文件，预览并输出DXF。
在项目之初，就要详细规划、分配任务，根据任务思考如何充分利用上述各种软件达到最终效果！
除了从这几个方面着手以外，我们所能期待的就只能是计算机硬件显卡能力的迅速提高了。
2、在三维漫游的基础之上，开拓新功能
不满足于仅仅简单的三维场景漫游，在此基础之上进行人机互动效果的开发，并和用户应用紧密结合！如在Vega/VC下开发数据库点击查询、三维/二维结合、多媒体结合、3D
GIS(地理信息系统)等！
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发表于 2011-12-19 14:22:15
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