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Web3D是VRML技术进一步发展和成熟的结果,是网络三维的简称。相对于传统的VRML而言,它具有更强的视觉表现力和交互性,更适合虚拟教学环境和课件制作。EON Studio是一款比较成熟,具有明显技术优势的全新虚拟现实开发展示工具,本文试图应用它进行“氨分子结构”教学实例的开发,对EON Studio在网络教学课件开发中的应用进行探索性和实验性的研究。
一、EON Studio软件简介
(一)软件的功能及用途
EON Studio是一款基于Web3D技术,用来研发和制作交互式3D多媒体应用程序的全新可视化软件工具。利用EON Studio,开发人员不需要很多的编程经验就能快捷方便地制作出复杂、高品质的三维互动模拟程序。目前,EON Studio主要应用于商业产品的展示、发布和性能特点介绍以及网络三维互动课件开发和制作等方面。
(二)EON Studio的技术优势
1.3D档案输入容易,支持十多种3D模型结构软件(如3DS MAX、VRML),提供应用范围广泛的物体及贴图,操作非常简单。所有的bitmaps(textures)输入后,都会被转换成适当的贴图格式(jpg、png、ppm),制作出来的文件很小,非常适合在网络中使用。
2.超过100个预先设定好的功能节点,无需撰写程式,只要用鼠标拖动的方式即可让原本死板的物体活起来。
3.网页发布EON 提供简易的计算机图形操作接口,使用者可经由网页发布精灵中简易的程序轻易地将互动性高的EON档案发布成网页。
4.高质量的EON应用程序可以同时提供逼真的视觉和交互效果。
5.高灵活性与实用性,J-script、VB-script支持的脚本功能节点使程序语言的互动以及研发简单化。
二、使用EON Studio制作虚拟演示型课件
(一)制作和发布EON Studio作品的基本流程
1.制作三维模型。通常用第三方三维建模软件,如3D Max,Maya或VRML语言编辑三维模型,可以创建新的模型,也可以读取已有的模型。
2.将三维模型输出为EON Studio能够识别的特定文件格式。如用3D Max完成建模后,输出的文件格式应为(.3ds)。
3.使用EON Studio来导入已经保存和建立好的三维模型。
4.使用EON Studio进行三维场景设计和对象编辑,如添加节点和行为、设置交互和测试优化EON程式。
5.发布EON应用程式。将三维场景输出为可在线浏览的文件格式,即EON作品(课件)。
(二)三维交互课件的具体制作过程
1.课件的设计思路和功能设计
(1)使用帮助功能的设计。通过对EON Studio中Textbox节点相关属性的设置,使与课件运行流程和使用操作相关的说明文字出现在程序运行视窗中,其功能是为学习者提供指导课件使用的文字帮助信息。
(2)分子立体展示功能的设计。可以对氨分子的物理结构进行立体仿真展示。当鼠标移动到氨分子模型上面时,可以出现其分子式和化学键的文字说明。在氨分子模型上单击鼠标左键时,分子模型按照特定的轴方向旋转,再次单击时则停止转动。右键单击氨分子模型时,分子可以从由远及近的视觉关系逐渐独立地出现在窗口之中,拖动鼠标可以实现多角度观察分子的结构,再次右键单击分子模型时,恢复到初始状态。
2.课件功能的具体开发和实现过程
(1)三维建模
利用3D Max软件对氨分子结构模型进行建模。在此过程中,为了便于后期展示时对分子模型进行观察,可以为氮原子和氢原子设定不同的颜色和大小加以区分。最后将导出格式为.3ds的文件保存,输出的文件名为NH3.3ds文件。其中,氮原子模型名为N,氢原子模型名为H,氮氢之间的化学键名为N-H。三维建模是整个课件制作的前提和基础,同时也是关键所在。
(2)课件制作过程中所使用的节点和原形介绍
框架节点(Frame):用来群组存放多个节点,使模拟树的结构清晰、明了。提示节点(Tooltip):在模拟物体上加上辅助文字说明。旋转节点(Rotate):使父系节点下的所有模型物体转动。单击传感节点(Clicksensor):当对象被点击时,它被触发,从而触发与之有关联的其他功能节点。开关节点(latch):利用布尔数值来触发控制运算(0为false,1为true)。文字节点(Textbox):可以加入一个文字方块于模拟程式中,用来提供用户相关咨询。对象导航原形(ObjectNav):可以使使用者全方位观察三维对象的运动模型,利用鼠标和键盘,使用者可以在任意方位旋转、平移、缩放三维对象。对象导航选取原型(ObjectNavSelector):全方位观察三维对象时,为其中一个对象添加ObjectNav原型,其他对象节点添加ObjectNavSelector原型。它将父系节点的信息传递给ObjectNav原型,用来确定对象重心的位置,并以它作为ObjectNav原型运动的节点。漫游节点(Walk):用来实现在三维环境中漫游行走,一般用鼠标来控制。
(3)使用帮助功能的实现
在Scene节点下添加Frame节点,再向Frame节点中添加Textbox节点,双击Textbox节点,打开它的属性框,输入想要显示的说明文字。此外可以修改文字的颜色和字体以及背景颜色,以便获得更好的视觉效果。
(4)分子立体展示功能的实现
步骤一:在Scene节点下添加一个Frame节点和ObjectNav原型,将Frame节点起名为NH3。将先前转换好的NH3.3ds文件导入到名为NH3的Frame节点下,并在其下面添加Tooltip、Rotate、Clicksensor和Latch 节点。双击Tooltip节点,打开它的属性框,添加分子式和化学键的文字说明。将Latch的初始值设为False。然后对ObjectNav原型进行编辑,设置其ResetZoom的属性值为8,ResetOri的属性值为-40、30、10。将Clicksensor节点和ObjectNavSelector原型加入到NH3框架节点下,设置Clicksensor节点的Button属性值为Right,ObjectNavSelector原型的ObjectNavName属性值为ObjectNav,使其与ObjectNav原型同名。
步骤二:将Rotate、Clicksensor和Latch 三个节点拖拉至路径视窗,在路径视窗中建立以下的关联性,其功能为对氨分子模型进行旋转(见表1)。
下面对上表中三个节点之间的关联执行流程简要地说明。当单击氨分子模型时,Clicksensor节点触发Latch节点的Toggle域,使Latch节点的初始值由F变为T,OnSet输出域将T值传递给Rotate节点的SetRun输入域,Rotate节点开始工作,氨分子模型开始转动。当再次单击氨分子时,Clicksensor节点触发Latch节点的Toggle域,使Latch节点的初始值由T变为F,Onclear输出域将T值传递给Rotate节点的SetRun_输入域,Rotate节点停止工作,氨分子模型停止转动。
步骤三:同样将ObjectNav、ObjectNavSelector原型和Clicksensor节点拖拉至路径视窗,在路径视窗中建立以下的关联性,其功能为对氨分子模型进行独立全景展示(见表2)。
上表中节点和原型所执行程序的流程为:当单击氨分子模型时,Clicksensor节点触发ObjectNavSelector原型的Select输入域,然后ObjectNav原型作用在该分子的运动上。此时,ObjectNav原型属性中的NavIsActive输出域的值由F变为T,并将其值传递给Walk节点的SetRun_输入域,Walk节点停止工作。学习者可以更方便、更容易地独立近距离观察氨分子结构模型。
步骤四:利用EON Studio自带的网页发布精灵,可以将制作好的作品很容易地发布到网上,并且它提供了很多种模版以供选择。通过以下六个步骤,就可以轻松发布EON作品。1)启动发布精灵:选择file->create web distribution。2)选择适合自己的模版。3)选择输入/输出事件。4)设置背景。5)进行页面设置。6)设置存储位置。
EON Studio凭借人性化、可视化的操作界面,简单的操作性,强大的交互功能,大大简化和降低了网络三维互动课件开发和制作的过程和技术难度。本文利用EON Studio制作氨分子结构虚拟演示课件是对课件制作方式的一种革新和尝试,相信对其在网络三维互动课件开发中应用方面研究的不断深入,定会为学习者开发和创设出丰富多彩、生动逼真的网络三维教学资源和教学情境。
参考文献
[1]蒋燕萍,夏旺盛,黄心渊.击中Web 3D技术的比较.北京工业大学学习报[J].2003.15(1).
[2]邓文新. Web3D 技术的教学应用研究[J].现代教育技术. 2002,(4).
[3]赵经成.网络教学课件制作[M].北京:人民邮电出版社.2004.
[4]李垂标,朱波,陈力生,李世停.基于EON Studio 5.0 的核级安全阀虚拟维修训练系统[J].阀门.2005,(4).
[5]EON详细基础教程[EB/OL] http://www.86vr.com/teach/cursor/200506/5858.html.2005-6-10.
一、EON Studio软件简介
(一)软件的功能及用途
EON Studio是一款基于Web3D技术,用来研发和制作交互式3D多媒体应用程序的全新可视化软件工具。利用EON Studio,开发人员不需要很多的编程经验就能快捷方便地制作出复杂、高品质的三维互动模拟程序。目前,EON Studio主要应用于商业产品的展示、发布和性能特点介绍以及网络三维互动课件开发和制作等方面。
(二)EON Studio的技术优势
1.3D档案输入容易,支持十多种3D模型结构软件(如3DS MAX、VRML),提供应用范围广泛的物体及贴图,操作非常简单。所有的bitmaps(textures)输入后,都会被转换成适当的贴图格式(jpg、png、ppm),制作出来的文件很小,非常适合在网络中使用。
2.超过100个预先设定好的功能节点,无需撰写程式,只要用鼠标拖动的方式即可让原本死板的物体活起来。
3.网页发布EON 提供简易的计算机图形操作接口,使用者可经由网页发布精灵中简易的程序轻易地将互动性高的EON档案发布成网页。
4.高质量的EON应用程序可以同时提供逼真的视觉和交互效果。
5.高灵活性与实用性,J-script、VB-script支持的脚本功能节点使程序语言的互动以及研发简单化。
二、使用EON Studio制作虚拟演示型课件
(一)制作和发布EON Studio作品的基本流程
1.制作三维模型。通常用第三方三维建模软件,如3D Max,Maya或VRML语言编辑三维模型,可以创建新的模型,也可以读取已有的模型。
2.将三维模型输出为EON Studio能够识别的特定文件格式。如用3D Max完成建模后,输出的文件格式应为(.3ds)。
3.使用EON Studio来导入已经保存和建立好的三维模型。
4.使用EON Studio进行三维场景设计和对象编辑,如添加节点和行为、设置交互和测试优化EON程式。
5.发布EON应用程式。将三维场景输出为可在线浏览的文件格式,即EON作品(课件)。
(二)三维交互课件的具体制作过程
1.课件的设计思路和功能设计
(1)使用帮助功能的设计。通过对EON Studio中Textbox节点相关属性的设置,使与课件运行流程和使用操作相关的说明文字出现在程序运行视窗中,其功能是为学习者提供指导课件使用的文字帮助信息。
(2)分子立体展示功能的设计。可以对氨分子的物理结构进行立体仿真展示。当鼠标移动到氨分子模型上面时,可以出现其分子式和化学键的文字说明。在氨分子模型上单击鼠标左键时,分子模型按照特定的轴方向旋转,再次单击时则停止转动。右键单击氨分子模型时,分子可以从由远及近的视觉关系逐渐独立地出现在窗口之中,拖动鼠标可以实现多角度观察分子的结构,再次右键单击分子模型时,恢复到初始状态。
2.课件功能的具体开发和实现过程
(1)三维建模
利用3D Max软件对氨分子结构模型进行建模。在此过程中,为了便于后期展示时对分子模型进行观察,可以为氮原子和氢原子设定不同的颜色和大小加以区分。最后将导出格式为.3ds的文件保存,输出的文件名为NH3.3ds文件。其中,氮原子模型名为N,氢原子模型名为H,氮氢之间的化学键名为N-H。三维建模是整个课件制作的前提和基础,同时也是关键所在。
(2)课件制作过程中所使用的节点和原形介绍
框架节点(Frame):用来群组存放多个节点,使模拟树的结构清晰、明了。提示节点(Tooltip):在模拟物体上加上辅助文字说明。旋转节点(Rotate):使父系节点下的所有模型物体转动。单击传感节点(Clicksensor):当对象被点击时,它被触发,从而触发与之有关联的其他功能节点。开关节点(latch):利用布尔数值来触发控制运算(0为false,1为true)。文字节点(Textbox):可以加入一个文字方块于模拟程式中,用来提供用户相关咨询。对象导航原形(ObjectNav):可以使使用者全方位观察三维对象的运动模型,利用鼠标和键盘,使用者可以在任意方位旋转、平移、缩放三维对象。对象导航选取原型(ObjectNavSelector):全方位观察三维对象时,为其中一个对象添加ObjectNav原型,其他对象节点添加ObjectNavSelector原型。它将父系节点的信息传递给ObjectNav原型,用来确定对象重心的位置,并以它作为ObjectNav原型运动的节点。漫游节点(Walk):用来实现在三维环境中漫游行走,一般用鼠标来控制。
(3)使用帮助功能的实现
在Scene节点下添加Frame节点,再向Frame节点中添加Textbox节点,双击Textbox节点,打开它的属性框,输入想要显示的说明文字。此外可以修改文字的颜色和字体以及背景颜色,以便获得更好的视觉效果。
(4)分子立体展示功能的实现
步骤一:在Scene节点下添加一个Frame节点和ObjectNav原型,将Frame节点起名为NH3。将先前转换好的NH3.3ds文件导入到名为NH3的Frame节点下,并在其下面添加Tooltip、Rotate、Clicksensor和Latch 节点。双击Tooltip节点,打开它的属性框,添加分子式和化学键的文字说明。将Latch的初始值设为False。然后对ObjectNav原型进行编辑,设置其ResetZoom的属性值为8,ResetOri的属性值为-40、30、10。将Clicksensor节点和ObjectNavSelector原型加入到NH3框架节点下,设置Clicksensor节点的Button属性值为Right,ObjectNavSelector原型的ObjectNavName属性值为ObjectNav,使其与ObjectNav原型同名。
步骤二:将Rotate、Clicksensor和Latch 三个节点拖拉至路径视窗,在路径视窗中建立以下的关联性,其功能为对氨分子模型进行旋转(见表1)。
下面对上表中三个节点之间的关联执行流程简要地说明。当单击氨分子模型时,Clicksensor节点触发Latch节点的Toggle域,使Latch节点的初始值由F变为T,OnSet输出域将T值传递给Rotate节点的SetRun输入域,Rotate节点开始工作,氨分子模型开始转动。当再次单击氨分子时,Clicksensor节点触发Latch节点的Toggle域,使Latch节点的初始值由T变为F,Onclear输出域将T值传递给Rotate节点的SetRun_输入域,Rotate节点停止工作,氨分子模型停止转动。
步骤三:同样将ObjectNav、ObjectNavSelector原型和Clicksensor节点拖拉至路径视窗,在路径视窗中建立以下的关联性,其功能为对氨分子模型进行独立全景展示(见表2)。
上表中节点和原型所执行程序的流程为:当单击氨分子模型时,Clicksensor节点触发ObjectNavSelector原型的Select输入域,然后ObjectNav原型作用在该分子的运动上。此时,ObjectNav原型属性中的NavIsActive输出域的值由F变为T,并将其值传递给Walk节点的SetRun_输入域,Walk节点停止工作。学习者可以更方便、更容易地独立近距离观察氨分子结构模型。
步骤四:利用EON Studio自带的网页发布精灵,可以将制作好的作品很容易地发布到网上,并且它提供了很多种模版以供选择。通过以下六个步骤,就可以轻松发布EON作品。1)启动发布精灵:选择file->create web distribution。2)选择适合自己的模版。3)选择输入/输出事件。4)设置背景。5)进行页面设置。6)设置存储位置。
EON Studio凭借人性化、可视化的操作界面,简单的操作性,强大的交互功能,大大简化和降低了网络三维互动课件开发和制作的过程和技术难度。本文利用EON Studio制作氨分子结构虚拟演示课件是对课件制作方式的一种革新和尝试,相信对其在网络三维互动课件开发中应用方面研究的不断深入,定会为学习者开发和创设出丰富多彩、生动逼真的网络三维教学资源和教学情境。
参考文献
[1]蒋燕萍,夏旺盛,黄心渊.击中Web 3D技术的比较.北京工业大学学习报[J].2003.15(1).
[2]邓文新. Web3D 技术的教学应用研究[J].现代教育技术. 2002,(4).
[3]赵经成.网络教学课件制作[M].北京:人民邮电出版社.2004.
[4]李垂标,朱波,陈力生,李世停.基于EON Studio 5.0 的核级安全阀虚拟维修训练系统[J].阀门.2005,(4).
[5]EON详细基础教程[EB/OL] http://www.86vr.com/teach/cursor/200506/5858.html.2005-6-10.