网络环境下三维虚拟展示技术的应用研究

摘要：该文重点研究了网络环境下的三维虚拟展示技术，分别探讨了伪三维与web3D技术各自的优点与不足，并对两种展示方式进行分析与比较。在伪三维技术中对比了三维动画技术、360度全景图像技术和Flash3D技术。在Web3D技术中对VRML、Viewpoint、Cult3D和Java3D进行阐述和对比。最后指出了web环境下三维虚拟展示技术的发展方向。

关键词：虚拟展示；全景技术；伪三维技术；Web3D

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)27-6741-02

Three-dimensional Virtual Environment Network Display Technology Applied Research

HOU Rong-xu, YANG Qing-lin

(Computer Center, Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 110136, China)

Abstract: This paper focuses on the three-dimensional virtual environment network display technology, respectively, of the pseudo three-dimensional and web3D advantages and disadvantages of each technology, and two display methods for analysis and comparison. In contrast to the pseudo three-dimensional technology in three-dimensional animation technology, 360-degree panoramic imaging technology and Flash3D technology. In Web3D technologies for VRML, Viewpoint, Cult3D and Java3D to elaborate and compare. Finally a web environment, the three-dimensional virtual display technology development.

Key words: virtual show; panorama technology; pseudo three-dimensional technology; Web3D

网络技术的进步极大的促进了电子商务的发展，人们只需要轻轻活动鼠标、键盘，足不出户即可随心所欲地选购到自己所喜爱的各种商品。电子商务正在改变着人们的消费方式，已经悄无声息地渗入每个家庭。与之同时，有调查显示，近超过一半的消费者在到商场购物之前都会首先利用互联网查询相关商品的信息。因此对于商家而言，这既是扩大贸易机会、同时也在面临着新的挑战。要求商家在网络上不但要及时产品信息，而且要栩栩如生地展示产品的各种性能参数及各个技术细节，以便于吸引消费者眼球、激起购买欲望。

受多种原因的限制，目前著名的网络交易平台(如淘宝、当当、阿里巴巴等)，主要通过一些二维的图形图像配以必要的文字说明来展示商家的产品。消费者通过照片得到商品的外观信息，而对于商品的质感和结构则难以观察清楚，若想对商品有个全面了解，必须查看多张图片，充分发挥消费者想象力，同时还要详细阅读商品的相关文字信息。

由此应运而生了基于web平台的三维产品虚拟展示技术，使广大消费者在Internet购物时能像商场购物一样从不同的角度观察商品相类似，并且可以适当的与之交互操作，实现足不出户的商场购物梦想。现在网络环境下的虚拟展示技术大致分为两类，一类是基于图像的伪三维技术，另一类是基于Web3D的三维技术。

1 伪三维技术

伪三维虚拟展示是指通过多张图像合成三维全景图像的动画技术，国内目前比较典型的应用有“都市圈”、“E都市”等电子地图网站。主要通过一张大图的移动和缩放来实现近似三维的效果，没有真正的空间概念，既无法多角度浏览，更无法实现人机交互式漫游。伪三维技术主要有动画技术和360度全景技术。

1.1 三维动画技术

三维动画技术是设计师利用三维动画软件在计算机中建立虚拟世界，按照设计师要表现的对象的形状尺寸等建立模型以及场景，再根据展示目的设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，辅以灯光，最后由计算机自动运算后生成的画面。

1) 三维动画技术：三维动画技术是模拟真实物体的工具。主要应用在影视广告制作、电影特效制作，如爆炸、特技、广告产品展示、片头动画等等。这种技术以视频文件通过播放器观看，只能根据设计者预先设计制作的路径浏览，用户无法操控功能，更无法参与其中，缺乏互动功能。另外三维动画文件体积较大，不适合网上传输，在者压缩以后严重影响画面质量无法满足要求。

2) 三维flash：三维flash则是利用计算机图形学技术，将需要展示的产品先进行逼真的三维模拟运行演示，然后再通过专业软件压缩转换成一个完全适合在网页上流畅运行的flash文件，可以设置功能按钮，各个按钮可对产品操作不同的功能演示操作；三维flash在网页上运行很流畅，无需插件支持。

1.2 全景技术

360度全景图技术是一种仿三维技术，它是通过在某个固定位置架设相机，并将前、后、左、右、上、下6个方向的图片通过一段程序代码或专用的播放软件编辑后生成的图像处理技术。浏览者可通过鼠标控制环视的方向，可左、右、近、远等观看物体或场景，实现定点环视的视觉效果。但是所有画面上看得到的都只是几个固定的角度，而无法更自由地旋转，更无法实现人机交互式漫游。目前用于实现该技术的软件有Quiktime、Java、Flash、VR Toolbox。是现在主流的三维虚拟技术。具体设计步骤如图1所示。

1) 产品拍照。对于虚拟旅游业、房地产、宾馆、酒店、场景漫游等全景可采用转动相机角度前后左右上下全视角拍摄多张照片。而对于电子商务中的普通商品，如服装、鞋帽、家电、工艺品等，在拍摄时以固定相机，转动商品的形式拍摄，且保持被拍物品的中心位置不变，每转动一个角度拍摄一张照片，以便拍出完整有序的实景商品照片。

2) 图像处理。利用图像处理软件(如Photoshop、FireWork等)对照片进行后期加工处理。调整照片的尺寸、亮度、对比度及色相饱和度等。

3) 全景制作。在VR Toolbox、Quiktime等工具中进行全景制作。将处理好的图片导入相应全景工具中，然后进行相关的设置及调整，最后进行输出。

2 Web3D技术

三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。目前基于Internet的Web3D技术包括VRML、Viewpoint、Cult3D、Java3D，这些工具基本都是首先借助3Dmax等三维建模软件建立商品模型，然后导出模型文件，最后在相应的工具中进行装载的技术。商品展示流程如图2所示。

各个工具简述如下：

1) VRML(Virtual Reality Modeling Language)即虚拟现实建模语言。是一种用于建立真实世界场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言,是目前Internet上基于WWW的三维互动网站制作的主流语言。VRML的对象称为结点，通过子结点的集合可以构成复杂的物体。结点可以通过实例得到复用。对它们赋以名字，进行定义后，即可建立动态的虚拟世界。缺点是需要相应的浏览器组件支持。

2) Viewpoint技术是Java环境下的3D模型，它具有互动功能，可以真实地还原现实中的物体，可以创建照片级真实的3D影像。它使用独有的压缩技术，把复杂的3D信息压缩成很小的数字格式，同时借助插件可以很快的将这些压缩信息解释出来。传送方式与Flash，QuickTime，Real media等流行媒体一样，使用了流式播放方式。

3) Cult3D是一种崭新3D网络技术。Cult3D由编写3D素材和解读3D素材两部分组成，将最终结果无缝地嵌入到Html中。利用Cult3D技术可以制作3D立体产品，可以通过不同的事件和功能的体现互动性，交互能力比较强。采用文件流的形式传输，虽然文件比较小(20K-200K)，却有近乎完美的三维质感表现，效果较好，可以旋转，放大，缩小。对于基于internet的商品展示，Cult3D是最好的解决方案之一。同样对于一般的浏览器需要插件支持才能浏览。

4) JAVA3D是建立在JAVA2基础之上，由于JAVA语言的简单性使JAVA3D得到了快速推广成为可能。它从高层次为开发者提供对三维实体的创建、操纵和着色，简化开发工作。同时JAVA 3D的低级API是依赖于现有的三维图形系统的，如Direct 3D、OpenGL、QuickDraw 3D和XGL等，它可以帮助我们生成简单或复杂的形体、贴图、光照、处理判断能力(键盘、鼠标、定时等)、变形生成三维动画，可以编写非常复杂的应用程序，用于各种领域。Java3D技术产品通过JavaBean封装，可在浏览器上直接浏览，不需要任何插件，非常适合电子商务及虚拟商品展示方面的应用。对照表如表1所示。

3 伪三维与Web3D的比较

Web3D技术是计算机视觉，计算机图形学，计算机辅助设计的核心。利用该技术生成的效果图立体感、空间感强，具有良好的交互性。技术较成熟且能准确地显示商品外观及质感，可操控性高。但是开发时间长，特别是大量的三维模型的创建部分工作量很大。对设计人员的技术能力要求较高。在对已知物体(如建筑物)建模时缺乏精度，需要额外的测量工作。

而基于图片的伪三维技术制作周期短，制作成本低；真实感强，是基于真实图片拍摄制作生成的，相比建模生成的对象更真实可信；文件尺寸小便于网上传播。可对不满足要求的图片或对未开发出的新产品则不能采用该技术完成。

4 结束语

本文重点阐述了网络环境下虚拟三维展示技术，并对伪三维虚拟展示和Web3D虚拟展示技术的优点及缺点作了描述。随着三维建模技术及网络技术的发展，web3D势必完全取代伪三维技术成为电子商务中商品展示的主要手段，消费者在Internet购物时能像在商场中从不同的角度观察实际商品相类似，必将带来电子商务的一场革命。

参考文献：

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