互联网上的三维技术：Web3D

互联网上的三维技术：Web3D

Wed3D技术发展前景

虽然，Wed3D技术将有好的发展前景，但仍然不可乐观，它面临下述问题：

网络带宽仍然是Wed3D主要瓶颈：当前处理器的速度与网络的带宽只能初步满足Wed3D图形联机操作的要求，随着Cable modems 和DSL 连接的应用，网络带宽将有更大的改进，当一个10MB左右的Wed3D模型文件只需要几秒钟下载时，Wed3D图形的质量将有很大的改善，而现在的带宽还不能满足要求。

Flash作为2D动画在互联网上的成功的关键是只有唯一的技术和标准。现在的Wed3D 图形是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Wed3D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有一定的优势：

X3D：由Web 3D Consortium制定，得到大学，政府机构及一些Wed3D图形公司的支持，由于它是VRML97下一代新的国际标准，有比较广泛的社会基础。

Pulse3D：在游戏娱乐领域内领先，使用它的技术的游戏网站有100多个，它得到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 and RealPlayer。

Viewpoint：前身是MetaCreations（3D图形应用软件开发商），它卖掉了所有的其他软件产品，改名为Viewpoint，专们从事Wed3D图形技术。其渲染引擎的模块化结构极易扩充，并且能与QTVR-, iPix-, and XML-等标准集成。它的目标是e-commerce。它的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 e-commerce网站使用了Cult3D技术，近10000个商业模型，它也在向娱乐领域扩充，提供全面解决方案，提供最稳定可靠的渲染引擎

Shockwave3D：这是Macromedia公司Flash插件，有着极为广大的用户群（据说世界上有1亿3千万人安装），更引人注目的是Intel把它的Wed3D 图形集成到Shockwave。IntelWed3D图形极具特色：动态调节3D内容的分辨率，曲面光滑技术，照片级逼真材质及各种特色效应。

在今年的SIGGRAPH 2002世界计算机图形会议上,Intel宣布建立Wed3D/CAD工作组, 其主要目标是：建立一个统一的，开放的文件格式，用于在Web上显示实时的3D图形。与此同时Wed3D Consortium在SIGGRAPH 2002会议上了发布X3D最终工作草案。X3D 是一个成熟的标准,是VRML的下一代标准，但是Intel完全没有提到它，如果Intel重新制定另外一个新标准，X3D的将面临尴尬，就Intel公司的实力和威望，X3D很难成为真正的国际标准。Intel公司很可能将左右新标准的制定与推行。

预测未来谁是最后的胜利者是困难的，也许很长一段时间内将是多种技术同时共存而又相互竞争。而Intel和微软都具有左右Wed3D发展前景的实力。

现在我们应该思考一下，我们国内应该如何发展我们自己的Wed3D图形技术?

互联网的出现及飞速发展使IT业的各个领域发生了深刻的变化，它必然引发一些新技术的出现。3D图形技术并不是一个新话题，在图形工作站以至于PC机上早已日臻成熟，并已应用到各个领域。然而互联网的出现，却使3D图形技术发生了和正在发生着微妙而深刻的变化。Wed3D协会（前身是VRML协会）最先使用Wed3D术语，这一术语的出现反映了这种变化的全貌，没有人能严格定义Wed3D，在这里我们把Wed3D理解为：互联网上的3D图形技术，互联网代表了未来的新技术，很明显，3D图形和动画将在互联网上占有重要的地位。

那么，什么是Wed3D？它是如何发展起来的？它的最新发展怎样？用于哪些应用？还存在哪些问题？下面我们一一道来。

VRML——互联网3D图形的开放标准

VRML是3D图形和多媒体技术通用交换的文件格式，它基于建模技术，描述交互式的3D对象和场景，不仅应用在互联网上，也可以用在本地客户系统中，应用范围极广。由于网上传输的是模型文件，故其传输量大大小于视频图像。VRML97使任何一个3D图形爱好者能制作可在互联网上实时渲染的3D场景模型。

形形色色的互联网3D图形软件

制作互联网3D图形的软件并没有完全遵循VRML97标准，许多公司推出了它们自己的制作工具，使用专用的文件格式和浏览器插件，类似的软件大约有三十几种之多。这些软件各有特色，都比VRML有了进步，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有都胜过VRML之处。

互联网3D图形的关键技术——实时渲染引擎

实时渲染引擎的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。互联网3D图形软件厂商目前通常把实时渲染引擎做成一个插件，在观看前需要先下载并安装在IE浏览器上。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、以及它能提供的交互性都直接反映其解决方案的优劣。

新一代互联网3D图形的标准——X3D

X3D标准的发布，为互联网3D图形的发展提供了广阔的前景，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软件具有互操作性。

三维建模与Wed3D图形的制作工具

手工编写VRML的场景模型文件.wrl文件是非常繁琐而复杂的工作，对于大型场景模型几乎是不可能的。近几年，许多软件厂商都使用3DS max建立场景模型，安装相应的输出插件，再直接建立场景模型文件。现在最有名的Wed3D图形软件公司，如cult3D 和viwepoint都可以在3DS max中直接输出它们的专用文件格式的场景模型文件。

JAVA在互联网上的3D图形的成功

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。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 3都支持JVM（Java 1.0.2）。因此用Java制作的3D图形几乎都可以在互联网的浏览器上显示。

互联网3D图形技术的应用

当前，互联网上的图形仍以2D图像为主流，但是，3D图形必将在互联网上占有重要地位。互联网上的交互式3D图形技术Wed3D正在取得新的进展，正在脱离本地主机的3D 图形，形成自己独立的框架。最具魅力的Wed3D图形将在互联网上有广泛应用，如电子商务、联机娱乐休闲与游戏、科技与工程的可视化、教育、医学、地理信息、虚拟社区。

Wed3D技术发展前景

虽然，Wed3D技术将有好的发展前景，但仍然不可盲目乐观，它还面临着很多问题，如带宽、处理器速度等。现在的Wed3D图形是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Wed3D图形在互联网上应用的最大障碍，而这种局面还将长时间存在。

VRML---互联网3D图形的开放标准

VRML是3D图形和多媒体技术通用交换的文件格式，它描述交互式的3D对象和场景。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：工程和科学可视化，多媒体，娱乐游戏，互联网3D图形，教育，虚拟社区等。在1996年发布VRML1.0。VRML97是最新的国际标准。VRML97的制定促进互联网上的3D图形技术的开发。由于网上传输的是模型文件，故其传输量大大小于视频图像。VRML97使任何一个3D图形爱好者能制作可在互联网上实时渲染的3D场景模型。VRML是基于建模技术的，它描述3D场景中的几何对象的尺寸和形状，色彩，材质，灯光，动画及其交互性。

然而，在97年之后，VRML3D图形进展缓慢，远远没有达到期望值。究其原因主要有以下几点：

1 互联网对3D图形的需求并不急切，到目前为止2D图像仍在HTML文件中站主导。

2 网络带宽仍然是制约网上的3D图形主要瓶颈。

3 VRML97过于庞大，它包罗万象：3D几何对象，色彩，材质，灯光，相机，动画以及提供交互性的传感器等等。

4 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3D图形。

图1用VRML制作的法国虚拟巴黎3D场景(可用鼠标实时3D漫游)

形形色色的互联网3D图形软件

国际上有一个VRML（VRML Consortium）协会，这是一个非赢利组织，主要任务是制定互联网上的3D图形标准与规范。VRML97发布后，互联网上的3D图形几乎都使用VRML 。VRML协会没有及时推出VRML97的下一代标准。

最近几年内互联网又有了长足的进展，互联网对图形、图像、视频技术的发展显然有了新的需求，特别是电子商务。互联网上的竞争十分激烈，只要有需求，有利润，就会推进新技术。制作互联网3D图形的软件并没有完全遵循VRML97标准，许多公司推出了它们自己的制作工具，使用专用的文件格式和浏览器插件，类似的软件大约有三十几种之多。这些软件各有特色，都比VRML有了进步，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有都胜过VRML之处。它们显然都瞄准了电子商务，为网上的电子商品或电子商场提供3D展示。

这里我们举出一些软件的英文简称：Cult3D，Viewpoint，GL4Java，Flatland，Fluid3D，Janet3D，Java3D，Pulse3D，Shout3D，Sumea，Superscape，V ecta3D，blaxunn3D ，OpenWorlds。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"。

图2 Wed3D的商品展示(商品可用鼠标作3D旋转和细部观看)

现在的问题是：要在互联网上观看它们的3D图形，先要下载1MB-7MB的插件，然后安装在网页浏览器上（如IE）。这是一件十分烦人的事，插件的种类之多，使人无所适从。要观看十个不同网站，您就要下载并安装十个不同厂家的插件。

互联网3D图形的关键技术——实时渲染引擎