[纯净版] 【论文范文】基于Web3D技术的机电产品虚拟设计及其应用

--> 　论文关键词 ：Web3D技术，机电产品，Cult3D技术，汽车，虚拟现实。

论文摘要：主要介绍 了 Web技术和 3D技术相结合的产物一Web3D技 术的基本概念、特点及实现技术．并以实例的方式详细阐述了web3D技术之一的 Cult3D技术 ．在机 电产品虚拟设计 中的工作流程，从而可以有效地提高机电产品的信息传达效果，为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式，最终提 高企业的竞争力。

0 引言  
随着数字化设计技术 的发展 ．人们已不再满足在网上浏览一些静态的、文本类 、二维的产品图片，而对那些具有动态的、三维可视化效果的产品需求越来越迫切。以计算机网络和计算机三维图形学为基础的Web3D技术以其特有的形象化展示功能、强大的交互性能和对现实世界的模拟功能在电子商务 、远程教育 、工程技术 、计算机辅助设计等领域已经获得 了广泛的应用。利用此技术设计的产品可以做到全方位展示 、色彩设计实时装配等 ，从而提高用户的参与性 。增强体验感。  
1 Web3D技术概述  
1．1 Web3D技术的基本概念  
虚拟现实 VR (Virtual Reality)技术是一种逼真地模拟人在 自然环境中的视觉 、听觉、运动等行为的人机界面技术，Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式 [21。Web3D还可以简单地被看成是 Web技术和 3D技术相结合的产物 。实际上也就是本机的 3D图形技术 向互联网的扩展．网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。它与本机的3D图形技术的主要差别在于：第一，实时渲染 ：它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的；第二，具有无限的交互性：因为是实时渲染，这就为交互性提供了基础；第三，优化和压缩：由于网络带宽的限制 ．文件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用 Web3D技术 ，用户可以在 网上浏览以三维形式表现的物体 ，并对其进行交互性操作 以体验身临其境 的奇妙感受。  
1．2 Web3D技术的实现手段  
Web3D的实现技 术主要分成三大部分 ．即建模技术、显示技术 、三维场景中的交互技术 [31。建模技术是虚拟现实技术的基础。把建立 的三维模型描述转换成人们所见到的图像，就是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类 ：一是基于几何模型的实时建模与动态显示 ：二是基于图像的实时建模与动态显示 。交互技术是 Web3D的关键技术 ，交互功能的强弱 由 Web 3D软件本身决定 。但用户可以通过适当的编程来弥补软件的某些不足。  
在众多的 Web3D软件系统中 。基 于 JAVA内核的Cult3D技术因其在交互性能、文件体积和画面质量等方面的优越性而得到用户 的普遍欢迎 ，现已广泛应用于众多电子商务网站的 3D机电产品展示中。  
2 CuIl3D技术及其开发流程  
Cuh3D是一种全新的 Web3D技术 ．它有一纯 软件跨平 台的渲染引擎 ，主要包含 Cult3D Exporter plug—in、Cuh3D Designer和 Cuh3D Viewer plugin三大部分。 开发设计人员可 以使用 3D设计领域广泛使用的 3DSMAX或 MAYA来设计 产 品 3D模 型 ．使 用 Cuh3D Exporterplug—in来转换设计模型 ，在 Cuh3D Designer中为模 型加入交互 、音效等其它效果 ，再无缝隙地嵌入到 HTML页面和其他应用程序中 [41。其开发流程如图1所示。用户 即可在网上实时观看3D模型 ，还可通过 鼠标对其进行旋转 、放大或缩小等操作。

3 Cult3D‘技术在产品虚拟设计中的应用实例
3．1 创建汽车 Cult3D对象  
为方便输 出，必须使 用一个 三维模 型制 作 软件f3DMAX或 MAYA1制作物体 的三维模型。制作前必须先下载插件 Cult 3D Exporter for 3DMAX或 Cult 3D Exporter for MAYA。只 有安 装好 输 出插 件 ，3DMAX或MAYA才可以将 3D模型输出成 Cult 3D Design的 C3D格式。在制作模型的细节、真实度上多下点功夫，尽量用最少的面来做模型，以控制好模型的大小。太多的面不仅会加长网络传送的时间 ，更是对浏览者机器 的考验。最后输出成 C3D格式的 3D模型 。
3．2 对汽车 Cult3D对象进行交互设置
Cuh3D对象的交互设计就是在 Cuh3D Designer的事件地图窗 口中建立事件、动作和场景的相互关系，使浏览者触发某个事件或某个事件 自动做出相应的动作 ，并将可视化的过程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。

汽车的时间地图如图2所示，它可以通过鼠标控制实现汽车任意角度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在Cult3D Designer中完成设计后，需将CulturalD对象导出为可发布的CO格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、声音等特征进行进一步压缩。
3.3 发布汽车Cult3D对象
可发布Cult3D对象的程序有多种，其中基于网络的发布应用较为广泛，用户可以通过网络或在本地机种用IE或Netscape浏览器查看。基于网络的发布需要编写想应得网页，在编写网页时，有两项主要工作：
（1）在网页中编写语句嵌入Cult3D对象。IE浏览器是通过ActiveX组件来发布cult3d对象。IE使用