2 Цель работы

В данной научно исследовательской работе поставлены следующие цели: во-первых, показать, что сегодня на рынке уже сложились концепции имеющихся средств передачи информации, которые достаточно успешно используются и обеспечивают эффективную передачу различного формата информации. Во-вторых, предложить разработать такое приложение, которое будет расширять или дополнять функции уже существующих, в последующем с возможностью заменить некоторые из них.

3 Объект исследования

Объектом исследования в данной работе является язык моделирования виртуальной реальности. Язык моделирования виртуальной реальности – объектно-ориентированный язык программирования, содержащий описание основных графических примитивов, текстур поверхностей, источников освещения и перемещений для построения трехмерных сцен с помощью соответствующего интерпретатора. На сегодняшний день для реализации виртуальной реальности в Web приложениях используется 2 языка: VRML и X3D.

После анализа имеющихся в настоящее время средств и ведущихся разработок мною было признано, что в наибольшей степени перечисленным требованиям удовлетворяет язык моделирования виртуальной реальности VRML. Он создавался как язык описания интерактивных моделей виртуальных сетевых миров доступных через Internet. Применение этого языка, даже без использования Web-технологии, позволяет предложить новый подход к построению ряда учебных курсов по информатике, основанных на наглядных моделях. При использовании VRML разработчик курса получает ряд дополнительных преимуществ связанных с особенностями языка. Во-первых, это независимость от платформы, т.е. представление информации в виде виртуальных миров может быть воспроизведено без всяких затруднений на любом типе компьютеров, для которого существуют программы просмотра. Во-вторых, возможность планирования интерактивного поведения, как в рамках одного виртуального мира, так и объединяя несколько. И, кроме того, всегда сохраняется возможность использования преимуществ работы в глобальных сетях — организация гиперсвязей с другими виртуальными мирами (создание распределенных миров), включение миров в гипертекстовые Web-документы.

С методической точки зрения для VRML характерно наличие нескольких уровней понятий, позволяющих строить описания с разными уровнями детализации. В зависимости от уровня математической подготовки возможно изучение разных инструментальных слоев почти без потери качества представления.

Основной структурой представления информации на VRML является граф сцены. Элементами этой структуры являются узлы различных типов. Все узлы можно разделить на пять групп. В первую входят различные формы – параметрические задания геометрических фигур (цилиндр, сфера, куб, конус, произвольные многогранник и даже текст). Во вторую группу могут быть отнесены свойства этих фигур (материалы, текстуры и др.). Узлы этой группы позволяют конкретизировать вид геометрических объектов первой группы (цвета, прозрачность, блики) или наносить на их поверхность любое изображение. К третьей группе относятся узлы преобразований (от простого вращения и параллельного переноса до произвольных линейных преобразований трехмерного пространства в матричном представлении). Узлы четвертой группы определяют положение и характеристики источников света и камеры – точки, из которой мы видим виртуальный мир. В последнюю пятую группу отнесем узлы структурирования, позволяющие создавать блоки (граф сцены), организовывать гиперсвязи миров.

Контексты блока задают некоторые общие для всех описаний свойства. Контекст может трактоваться как некоторая переменная иногда скалярная, иногда список или вектор. Контексты, как и переменные в процедурных языках программирования, могут получать значение и перекрываться во вложенных блоках. Для некоторых контекстов характерно накопление в пределах блока. По мере продвижения по тексту описания такие контекстные свойства накапливаются и если встречается вложенный блок, то создаются новые экземпляры контекстов, которые инициализируются значениями, накопленными на этот момент в охватывающем блоке.

Один из контекстов блока это контекст преобразования. Все геометрические фигуры допустимые в языке описываются с привязкой к началу координат. Например, сфера (Sphere) всегда описывается с центром в начале координат (0,0,0). Грани куба (Cube) всегда ориентированы параллельно базовым плоскостям системы координат. Для того чтобы фигуры поместить в любое место виртуального мира, используются такие преобразования, как параллельный перенос (translation) или вращение вокруг выбранной оси (rotation). Выполняющиеся преобразования накапливаются и применяются ко всем вновь описываемым фигурам. При входе в блок создается новый контекст преобразования со значением, накопленным к этому моменту в охватывающем блоке. Все преобразования, встречающиеся во вложенном блоке, будут как бы дополнять уже накопившиеся и воздействовать на все, следующие ниже по тексту, описания фигур (в пределах этого блока). После завершения вложенного блока начинает снова работать контекст внешнего охватывающего блока.

Новые версии VRML предоставят богатые возможности для моделирования поведения виртуальных объектов, включая мультипликацию, механику движений, звуковые образы и интерактивное взаимодействие в реальном времени.