基于网络和虚拟现实的画法几何模型库教学系统的研究与实现

摘要

立体模型是画法几何机械制图教学中不可缺少的教学工具.以往教学模型的使用受到时间和空间的限制,无法最大限度地发挥其作用.随着虚拟现实技术及日益普及的校园网络,结合VRML-Java技术为解决制图模型问题找到了新的途径.VRML(Virtual Reality Modeling Language)是一种在网络环境下描述虚拟三维模型空间、能进行交互操作的、跨平台开放式解释性文本语言.由于VRML是一种解释性文本语言,需要通过网络传输的只是一个很小的描述文件,大量的计算和场景生成由浏览器完成,而不像视频节目那样需要大量的存储量和网络带宽,这就使得在目前低带宽的Internet上就可以实现虚拟三维场景的传输、显示以及交互.因此VRML可作为一种适于网络传输的画法几何和机械制图教学模型的制作方法.讨论了CAI基本教学理论,VRML-Java技术,研究了Java通过VRML的外部编程接口EAI对虚拟场景中的节点对象进行精细交互控制的原理、方法和实现过程,同时利用VRML的多维造型生成、动画功能和实时交互技术,实现构建基于网络和虚拟现实的画法几何教学模型库的关键技术.建立了基于网络和虚拟现实的画法几何模型库包括近200个与现行教材配套模型.并可方便地适时扩充,模型库中的三维模型造型逼真,控制灵活.该模型库可在校园网上浏览,也可供学生单机使用.使用者可在浏览器中自由操纵模型从各个角度进行观察并可控制模型的显示效果.虚拟现实模型库的建立,有望从根本上解决学生对模型的需求.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

1.绪论

1.1论文选题及主要研究工作

1.1.1选题背景

1.1.2论文主要工作

1.2本章小结

2.VRML概念

2.1 VRML技术发展回顾

2.1.1虚拟现实技术

2.1.2 VRML的诞生和发展

2.2 VRML2.0语法与功能特性描述

2.2.1 VRML2.0语法特性

2.2.2 VRML2.0功能特性

2.3 VRML的潜力和发展

2.3.1 VRML扩展

2.3.2 X3D—在XML基础上重新构建的VRML

2.3.3二进制文件格式

2.3.4 Java3D

2.3.5其他形式的VRML扩充

2.4本章小结

3.CAI基本教学理论与教学设计

3.1 CAI基本理论

3.1.1计算机辅助教育

3.1.2计算机辅助教学(CAI)

3.1.3 CAI的基本模式

3.2 CAI的教学设计原理

3.2.1教学设计的基本原理

3.2.2 CAI模式与媒体的选择

3.3多媒体网络教学

3.3.1多媒体网络教学系统的基本特性

3.3.2网络教学的设计原则

3.3.3网络教学的教学模式

3.4本章小结

4.VRML在基于网络和虚拟现实的画法几何模型库教学系统中的应用模式

4.1 VRML应用于基于网络和虚拟现实的画法几何模型库教学系统的优势

4.1.1 VRML与建构主义切合的“3I”特性

4.1.2 VRML与具体教学模式的切合

4.2 VRML在基于网络和虚拟现实的画法几何模型库教学系统的适用模式

4.2.1 VRML的应用优势

4.2.2 VRML的使用范围

4.3本章小结

5.Java技术简介以及Java和VRML虚拟场景通信方式的研究

5.1 Java简介以及Java语言的特点

5.1.1 Java简介

5.1.2 Java语言的特点

5.2 Java与Web

5.3 Java Applet

5.3.1概述

5.3.2 JavaApplet程序结构

5.3.3浏览器API

5.3.4 EAI简介

5.4 Java程序和VRML场景的两种通信方式简介

5.4.1方式一：通过Script节点和路由(Route)实现Java程序与VRML的通信

5.4.2方式二：通过外部编程接口(EAI)来直接操控VRML世界

5.5两种通信方式的比较

5.6本章小结

6.基于网络和虚拟现实的的画法几何模型库教学系统的设计与实现

6.1三维虚拟模型的造型技术

6.1.1 VRML中3D图形建模方法研究

6.1.2用3D Studio MAX建立三维基本模型

6.1.3画法几何模型库展示模型的创建

6.1.4 VRML和Java交互实例及将VRML文件嵌入JavaApplet工程

6.2模型数据库的管理

6.3本章小结

6.4结论

6.5展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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