基于X3D的虚拟植物建模与可视化研究

　　关键词：X3D(Extensible 3D)  虚拟现实  虚拟植物  植物建模  可视化

　　论文摘要：本文在阐述 X3D虚拟现实技术的基础上，介绍并分析了基于X3D虚拟植物建模的关键技术和优势，进一步探讨了基于 X3D虚拟现实技术植物建模的原理与方法，最后，针对国内外应用现状，提出了应用中出现的问题，并为未来的研 究方向进行了展望。

　　1 X3D虚拟现实技术概述

　　虚拟现 实 (Virtual Reality)是20世 界 80年代初由VPL Research公司创始人 Jaron Lanier提出的。已广泛应 用于科 学研 究与可 视化 、军事 模拟 、工程 应用、、商业、及娱乐等领域。X3D虚拟现实技术 是 目前虚 拟现实技 术 中最前 沿 的科技，2004年10月正式通过 ISO／IEC审议成为网络三维国际通用标准 ISO／IEC19775。X3D虚拟现实技术整合了 XML、JavaSeript、Java、Java3D和流技术等世界先进技术．具有更强大、更高效的三维计算 能力、渲染质量 和传输速度。它克服 了以往其它虚拟 现实存在兼容性及可扩展性差、对浏览器的依赖过强、编程能力弱等缺点，将其应用于信息领域，显示其巨大的发展潜力，前景十分广阔。

　　1．1 X3D虚拟现实技术的关键技术

　　(1)XML编码

　　X3D采用 XML编码 ，使其具 有通用性 、易于 页面集成 、与下一代 Web融合等诸多优势．并引入了基于组件的结构．具有兼容性 、可扩展性 、轻量化 的内核等特点。XML编码为创建与 XML兼容的 VRML代码 ，提供了一组 XML通 用 实体 和元 素 类 型声 明 。VRML2OOX规范草案包含一个完整的 DTD，它定义了X3D的 XML标记 与这些标记 功能实现之 间的联系。而 DOM为程序和脚本动态的访问和更新 XML文档的内容 、结构样式提供 了与平台 、语言无关的接口。

　　(2)构件思想

　　X3D体系结构的设计是以构件技术为的，这里构件是指功能相关 的一个或多个节点类型的一个集合 ，一个构件扩展 内核在某一 特定领域的功能 。X3D首 先将 VRML的关键特性封装为一个 小型可扩展的 内核 。然后通过特性 集扩 展内核 ，实现复杂 的或是应用程序定义的功能。构件思想带来的好处主要有：精巧的内核 、扩展能力 、减少 了对资源 的占用。

　　1．2 X3D虚拟现实技术的优势

　　X3D被定义为可交互操作、可扩 展 、跨平台的网络三维内容标准。X3D中添加了新的功能组件 ，推出Java、XML通用平台下的开放原代码工具包，在 X3D中需要使用特殊 的功能时 ，可以调用由 Java等编写的程序 ，由于Java平 台无关性 ，这样可在不同的硬件和软件平台上实现浏览 ，拓宽了信息共享 范围。在组件优化的结构下 ，X3D扩展新的功能将更快捷。X3D的内容是模块化的和可重 复使用 的 ，根据可扩展 和模块化的结构 ，浏览器可以只需支持需要 的概貌 。X3D支持也提供了一种MPEG一4支持的方式。 X3D 是MPEG一43D渲染的基础。