VRML Virtual Reality Modeling Language. Che cos’è il VRML E’ un linguaggio di programmazione che consente la simulazione di mondi virtuali tridimensionali

VRML

Virtual Reality Modeling Language

Che cos’è il VRML

E’ un linguaggio di programmazione che consente la simulazione di mondi virtuali tridimensionali.

E’ possibile descrivere ambienti virtuali contenenti oggetti, sorgenti luminose, immagini, suoni, filmati.

Questi mondi possono essere

• animati

• presentare interattività e link a URL remoti


E’ costituito da file .wrl, semplici file di testo (caratteri ASCII)

E’ un formato standard che descrive scene tridimensionali.

Un file VRML pubblicato su Internet è accessibile da qualsiasi macchina indipendentemente dalla piattaforma (richiede solo un plug-in).


http://www.bbc.co.uk/history/3d/iron/ironbridge.wrl

http://www.bbc.co.uk/history/3d/viking/ribble.wrl

http://www.bbc.co.uk/history/3d/bridge/lon_bridge.wrl

http://www.bbc.co.uk/history/3d/abbey/abbey.wrl

http://www.bbc.co.uk/history/3d/fort/fort.wrl

http://www.smeenk.com/vrml/elevators/elevatorshigh.wrl

http://collections.ic.gc.ca/rondes/vrml/parcours/wrl/final.WRL

http://www.int3d.com/data/savoye.wrl

http://www.int3d.com/scenes3d.html

http://www.int3d.com/models3d.html

http://www.3dcafe.com/asp/textures.asp

http://www.3dcafe.com/asp/vrml.asp

http://www.ocnus.com/models/models.html

http://eureka.lucia.it/vrml/p_indice.html

Esempi:

Informazioni e plug-in reperibili presso il sito virtuworlds (http://www.virtuworlds.com)

Ad esempio:• Cortona 3.1- Parallel Graphics• Contact 5.0- Blaxxun• OpenWorlds Horizons - DRaW Computing• Viscape 5.6x• Cosmo Player 2.1.1 - Computer Associates• WorldView - Computer Associates

I player per il VRML

Cortona VRML Client: sul CD cortvrml.exe

http://www.virtuworlds.com/

I player per il VRML

Controlli per muoversi, ruotare, fare una panoramica, ecc.

I tools per lo sviluppo del VRML

1. Editor: VRMLPad

Sul CD: vpad20.exe


2. Authoring: Internet Space Builder

Sul CD: isben.exe


3. Authoring: CiteMap

Sul CD: 3DCMB10a.exe


4. Authoring: VGE

Sul CD: VGE.exe

Il primo file VRML

#VRML V2.0 utf8 # sfera VRML

Shape { appearance Appearance {

material Material { emissiveColor 1 0 0 } }

geometry Sphere { radius 1 }}

obbligatoria

nodo Shape

due campi: appearence geometry

colore

raggio

Il primo file VRML

Quindi:Shape è un nodo che può contenere due campi: appearance e geometry.In ciascuno di questi campi si può dichiarare un nodo:- per appearance si può dichiarare il nodo Appearance;- per geometry se ne possono dichiarare diversi: Box, Cone, Cylinder, ElevationGrid, Extrusion, IndexedFaceSet, IndexedLineSet, PointSet, Sphere, TextCiascuno di questi nodi può contenere diversi campi (ad esempio: Sphere può contenere solo radius, Appearence può contenere material, texture e textureTransform).Per material si può definire il nodo Material, che può contenere diversi campi, tra i quali emissiveColor.I campi emissiveColor e radius sono quelli per i quali si definisce il valore.

em issiveColo r 1 0 0

M aterial

m aterial

Appearence

appearence

radius 1

Sphere

geom etry

Shape

Il primo file VRML

I nodi e i loro campi

Esistono molti nodi (node): alcuni (come Shape) possono esistere indipendentemente, altri (come Sphere) solo come “property node” di un campo (field) di un altro nodo.

Vedi Node Reference (sul cd)

Esempio:Shape { appearance NULL # exposedField SFNode geometry NULL # exposedField SFNode }

Esercizi

#VRML V2.0 utf8 # sfera VRML

Shape { appearance Appearance {

material Material { emissiveColor 1 0 0 } }

geometry Sphere { radius 1 }}

1. Provare il primo esempio con VRMLPad.

2. Cambiare il colore.

3. Cambiare le dimensioni.

Esercizi

4. Modificare la figura geometrica:

• Box { size x y z }• Cone { bottomRadius r height h }• Cylinder { radius r height h }

n.b.: al posto di x, y, z, r, h si devono usare dei valori numerici

5. Nel field geometry si può usare anche un nodo Text:• Text { string “Buongiorno” }

x

y

z

Posizione e orientamento degli oggetti

Gli oggetti vengono automaticamente posizionati nell’origine degli assi (0,0,0). Inserendo più oggetti nella stessa pagina questi vengono tutti posizionati nello stesso modo. Es.:Shape {

appearance Appearance { material Material { emissiveColor 1 0 0 } } geometry Cylinder { radius 2 height }}Shape { appearance Appearance { material Material { emissiveColor 0 1 0 } } geometry Sphere { radius 2.5 }}


Per spostare un oggetto in un’altra posizione si deve inserirlo in un nodo Transform:

Transform { translation 0 2 0 children [ Shape { appearance Appearance { material Material { emissiveColor 1 0 0 } } geometry Sphere { radius 2.5 } } ] }

Shape è contenuto come argomento del campo children (parentesi quadre)


Lo spostamento di un oggetto dipende da:

I tre valori indicano lo spostamento lungo gli assi x, y e z.

translation 2 2 0

x

y

z

2

2


E’ possibile orientare un oggetto: nel nodo Transform è possibile usare un campo rotation:Transform { rotation 1 1 0 –1,56 children [ Shape { appearance Appearance { material Material { emissiveColor 1 0 0 } } geometry Box { size 2 2 2 } } ] }

Valori del campo rotation:

i primi tre indicano l’asse (o gli assi) attorno a cui effettuare la rotazione,

il quarto l’angolo di rotazione (in radianti)

x

y

z


rotation 1 0 0 .78

rotation 1 0 0 -.78

rotation 0 0 1 -.78

rotation 1 1 0 .78

Esempi di rotazione


E’ possibile utilizzare translation e rotation in un unico Transform E’ possibile anche inserire una Transform in una Transform E’ possibile realizzare un oggetto complesso, composto da più oggetti, alcuni dei quali spostati (o ruotati) con una Transform e inserire il tutto entro un’altra Transform che lo ruoti o lo spostiTransform {

translation …… rotation ….. children [ ……… ] }

Esercizi

1. Realizzare i seguenti oggetti complessi

2. Realizzare e ruotare i seguenti oggetti complessi

Creare oggetti complessi

Per realizzare oggetti più complessi è necessario usare i nodi IndexedLineSet e IndexedFaceSet.

Esempio (un quadrato):Shape { appearance Appearance { material Material {emissiveColor 1 .5 0 } } geometry IndexedLineSet { coord Coordinate { point [ 0 0 0, 0 1 0, 1 1 0, 1 0 0, 0 0 0] } coordIndex [ 0 1 2 3 0 ] }}

Coordinate dei puntiNumero

dei vertici

x

y

z

0

1 2

3

Creare oggetti complessi

Esempio (una piramide):Shape { appearance Appearance { material Material {emissiveColor 1 .5 0 } } geometry IndexedFaceSet { coord Coordinate { point [-1 0 1, 1 0 1, 1 0 -1, -1 0 -1, 0 2 0 ] } coordIndex [ 0, 3, 2, 1, -1

0, 1, 4, -1 1, 2, 4, -1 2, 3, 4, -1 3, 0, 4, -1 ]

}}

Coordinate dei 5 punti

Elenco delle facce (5), elenco dei vertici (in senso antiorario) delle facce (-1 conclude la faccia)

x

y

z

0 1

23

4

Le luci

Negli esempi finora non erano presenti luci: gli oggetti erano visibili perché c’era il campo emissiveColor (che è luminoso).E’ possibile invece utilizzare un materiale diffuseColor, aggiungendo un nodo DirectionalLight:

Per le direzioni: si riferiscono agli assi (x y z), 1 nella direzione dell’asse, -1 nella direzione opposta

DirectionalLight { direction 1 -1 0 }

…

material Material { diffuseColor 1 0.5 0 }

Le luci

Un altro nodo “luminoso” è SpotLight, che deve anche essere posizionato (per default è nell’origine):Transform { translation 3 0 0 children [ SpotLight { direction 1 1 0 location -2 1 2 radius 12 beamWidth 1 cutOffAngle 1 } ]}

Posizione dello spot

Le luci

Un altro nodo “luminoso” è PointLight, che emette in tutte le direzioni:PointLight { radius 6 location 0 0 0 }

Esercizi

1. Riprendere alcuni file degli esercizi precedenti e modificare il materiale degli oggetti, usando:

diffuseColor (colori a piacere)verificarne la visibilità.

Aggiungere quindi delle luci di tipo diverso, posizionate a piacere.

Le superfici

Per rendere più realistiche le superfici è possibile utilizzare il campo texture di Appearence:

come ImageTexture si può usare un file .gif o .jpg

Shape { appearance Appearance { material Material { } texture ImageTexture { url "mondo.jpg“ } } geometry Sphere { radius 2 }}

Le superfici

Si possono usare anche immagini trasparenti (.gif) e animate:

Shape { appearance Appearance { material Material { } texture MovieTexture { url “movie.mpg“ loop TRUE startTime 1 } …

Le superfici

Per una corretta gestione delle Texture è possibile utilizzare un campo del nodo Appearence: textureTransform, che contiene il nodo TextureTransform con i campi:• scale (modifica la dimensione dell’immagine)• rotation (ruota l’immagine)• center (posizione del centro di rotazione• translation (trasla l’immagine)

Esempio:

textureTransform TextureTransform {

scale 2 2}

scale 2 2 scale 2 1 center 0 0 translation 0.2 0.2 rotation .78

Le superfici

Senza textureTransform

Lo spazio

Per creare spazi più realistici si possono dare dei colori allo sfondo, oppure utilizzare immagini, utilizzando il nodo BackGround, che ha i seguenti campi:

BackGround { backUrl [ “nome”]bottomUrl [ “nome”]frontUrl [ “nome”]leftUrl [ “nome”]rightUrl [ “nome”]topUr [ “nome”]skyAngle [ angoli ]skyColor [ colori ]groundAngle [ angoli ]groundColor [ colori ]

}

Lo spazio viene considerato come l’interno di un box

Lo spazio viene considerato come l’interno di una sfera

Esercizi

1. Riprendere alcuni file degli esercizi precedenti e aggiungere delle texture e degli sfondi.

La navigazione

E’ possibile definire diversi punti di vista (gestiti con il menù contestuale) con il nodo Viewpoint:Viewpoint{ position 0 -1.25 7.5 orientation 0 0 0 0 description "Distante"}

Posizione dello sguardo

Con il nodo NavigationInfo è posssibile definire alcune caratteristiche del “visitatore” del mondo:NavigationInfo { avatarSize [ 3.8, 3, 0.5 ] headlight FALSE speed 1 type "WALK" visibilityLimit 10}

Raggio di collisione, altezza occhi, massimo salto

LuceVelocit

à Modalità di navigazioneLimite di

visibilità

La navigazione

Con il nodo Collision si può evitare che l’utente passi le superfici; il nodo Collision deve contenere tutti gli oggetti che si vuole rendere solidi:

Collision {children [

…]

}

La navigazione

Con il nodo Anchor è possibile realizzare link: si possono collegare url anche remoti, aprire altri file .wrl, aprire altri file html in un altro frame, ecc.Anche Anchor deve contenere tutti gli oggetti attivi:

Anchor {url “nomefile”description “descrizione”parameter “target=nometarget”children [

…]

}

Esercizi

1. Riprendere alcuni file degli esercizi precedenti e effettuare le seguenti modifiche:

• aggiungere dei viewpoints• rendere solide le superfici

2. Creare un file .wrl che funzioni da menu per aprire altri file .wrl

3. Inserire un file .wrl che funzioni da menu in una pagina html, e utilizzarlo come menu per aprire altre pagine html in un altro frame.

n.b.: per inserire un file .wrl in una pagina html:

<embed src=“miofile.wrl" width=100% height=100%>

DEF e USE

Con il comando DEF è possibile realizzare dei nuovi nodi (in genere oggetti complessi), da duplicare poi con USE. Ad esempio:

DEF Casa […]

Transform { translation -12 0 30 children [

USE Casa ]

}

Animazione

Per realizzare un’animazione è necessario per prima cosa introdurre il “tempo”, con il nodo TimeSensor:

DEF Tempo TimeSensor { cycleInterval 5 enabled TRUE loop TRUE startTime 1

} E’ necessario poi poter modificare i valori di qualche campo degli oggetti (es. posizione, colore, ecc.).Un nodo Interpolator si preoccupa di calcolare valori diversi di un campo (ad es. la posizione) in funzione dei valori di un altro campo (di solito il campo time di un nodo di tipo TimeSensor)

Animazione

Si possono usare 6 nodi interpolatori per effettuare i cambiamenti dei valori dei campi:• ColorInterpolator, • CoordinateInterpolator, • NormalInterpolator, • OrientationInterpolator, • PositionInterpolator,• ScalarInterpolator Per ciascuno di questi nodi si possono definire i campi key (i tempi del cambiamento, almeno 2), keyvalue (i valori dei punti chiave), set_fraction (riceve il valore di un evento), value_changed (il risultato del cambiamento)

Animazione

Quindi:1. TimeSensor scandisce il tempo2. Un nodo Interpolator fornisce i valori da

cambiare3. Con il comando ROUTE si passa il

contenuto di un nodo ad un altro:

ROUTE campo sorgente TO campo destinazione

Animazione

Esempio (una sfera si sposta lungo l’asse x):DEF SferaBlu Transform { translation 0 0 0 children [

Shape { appearance Appearance {material Material { diffuseColor 0 0 1 } } geometry Sphere { radius 1.4 }

} ] }DEF Tempo TimeSensor {

cycleInterval 4 enabled TRUE loop TRUE startTime 1 }

DEF Posizione PositionInterpolator { key [0 .5 1] keyValue [-3 0 0, 3 0 0, -3 0 0] }

ROUTE Tempo.fraction_changed TO Posizione.set_fractionROUTE Posizione.value_changed TO SferaBlu.set_translation

Tempo scandisce il tempo;Posizione fornisce i tempi del cambiamento e i valori di posizioneROUTE mette in comunicazione Tempo con Posizione e Posizione con SferaBlu

Esercizi

1. Modificare l’animazione precedente in modo da avere un precorso più complesso (più punti nel campo keyValue) e con velocità diverse per i diversi tratti (frazioni di tempo uguali nel campo key e distanze diverse, o viceversa).

2. Realizzare un movimento circolare (quasi).

3. Realizzare un movimento contemporaneo di più oggetti.

Animazione

Esempio (un orologio):

Viewpoint { position 0 1.5 2 }# il quadranteDEF orologio Transform { translation 0 1.5 -1 children [ Transform { rotation 1 0 0 1.57 children [ Shape { appearance Appearance { material Material {diffuseColor .55 .55 .60} } geometry Cylinder { radius 1 height .1 } } ] }

Animazione

# sfera che funge da perno per la lancetta dei secondi DEF perno_secondi Transform { children [ Shape { appearance Appearance { material Material { diffuseColor 1 0 0 } } geometry Sphere { radius .05 } }# lancetta dei secondi Transform { translation 0 .25 .15 children [ Shape { appearance Appearance { material Material { diffuseColor .75 .25 0 } } geometry Box { size .01 .75 .001 } } ] } ] } ] }# i tre sensori di tempoDEF secondi TimeSensor { cycleInterval 60 enabled TRUE loop TRUE }DEF minuti TimeSensor { cycleInterval 3600 enabled TRUE loop TRUE }DEF ore TimeSensor { cycleInterval 86400 enabled TRUE loop TRUE}# i 3 interpolatoriDEF rotsec OrientationInterpolator { key [0 .25 .5 .75 1] keyValue [0 0 1 0, 0 0 1 -1.57, 0 0 1 -3.14, 0 0 1 -4.71, 0 0 1 -6.28]}DEF rotmin OrientationInterpolator { key [0 .25 .5 .75 1] keyValue [0 0 1 0, 0 0 1 -1.57, 0 0 1 -3.14, 0 0 1 -4.71, 0 0 1 -6.28]}DEF rotore OrientationInterpolator { key [0 .25 .5 .75 1] keyValue [0 0 1 0, 0 0 1 -1.57, 0 0 1 -3.14, 0 0 1 -4.71, 0 0 1 -6.28]}# indirizzamento gli eventi in uscita ROUTE secondi.fraction_changed TO rotsec.set_fractionROUTE rotsec.value_changed TO perno_secondi.set_rotation

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