The X3D Application of Dynamic Simulation on the Internet

X3D （ Extensible 3D ）是 Web3D Consortium 基於現有的虛擬實境建模語言 VRML （ Virtual Reality Modeling Language ）所制定的新一代三維圖形之標準，使用 XML （ Extensible Markup Language ）語法並相容於 MPEG-4 規格。由於 X3D 屬於開放標準的檔案格式，並具有跨平台及模組化的特性，因而能輕易的整合至網路環境或其他的應用程式之中，可望成為目前分歧的三維圖形技術中統一的工業標準。本文研究之範圍除探討 X3D 現有的相關軟體技術，包含： X3D 規範書（ X3D Specification ）、 XML 、 VRML 、創作及瀏覽工具之外，並以 J2EE 的平台結合原生型 XML 資料庫開發一套原型管理系統，提供使用者線上管理原型的檔案及撰寫說明文件。最後並實際應用 X3D 於網路環境中，包含動力學的 3D 模擬教材與駁船重型機件吊運模擬系統，提供能與外部應用程式相連結而動態產生 X3D 檔案的範例。X3D（Extensible 3D）is the next-generation open standard for 3D on the web which is developed by Web3D Consortium. In addition to close ties with XML（Extensible Markup Language）, X3D is the technology behind MPEG-4's 3D support and backwards-compatible with VRML(Virtual Reality Modeling Language). X3D is intended for use on a variety of hardware devices and in a broad range of application areas and is expected to be an universal interchange format for integrated 3D graphics and multimedia. The software technologies included in this research are X3D Specifications, XML, VRML, Authoring tools, X3D browsers and Java technology. In this paper, we will combine the relating technologies to develop a prototype management system which is designed for managing prototypes by a WWW browser in order to speed up 3D scene development. Some applications, including teaching materials for e-Learning and a simulation system of transporting heavy mechanical equipments on a barge, are also shown.致謝 摘要 Abstract 目錄 表目錄 圖目錄 英文縮寫 第一章 緒論 1 1.1 VRML 的發展 1 1.1.1 VRML 1.0 1 1.1.2 VRML 2.0 2 1.1.3 X3D 3 1.2 X3D 的功能及目的 4 1.3 相關組織 5 1.3.1 Web3D Consortium 5 1.3.2 W3C 6 1.3.3 MPEG 7 1.3.4 OpenGL ARB 8 1.4 研究動機及目的 9 第二章 X3D 簡介 11 2.1 X3D 的規範 11 2.1.1 ISO/IEC 19775:200x 11 2.1.2 ISO/IEC 19776:200x 12 2.1.3 ISO/IEC 19777:200x 12 2.2 X3D 的模組化 12 2.3 場景圖的概念 15 2.4 X3D 的瀏覽工具 16 2.5 X3D 的編輯工具 18 2.6 X3D 的優點 21 第三章 相關技術 22 3.1 XML 22 3.2 DTD 與 XML Schema 23 3.3 XHTML 與 CSS 24 3.4 MathML 25 3.5 XPath 25 3.6 JDOM 25 3.7 原生型 XML 資料庫 26 3.7.1 原生型 XML 資料庫的簡介 26 3.7.2 Apache Xindice 27 3.8 JSP 27 3.9 ECMAScript 28 第四章 原型的管理 30 4.1 何謂原型 30 4.2 原型管理系統的架構 32 4.3 原型的新增及刪除 34 4.4 原型的查詢 38 4.5 原型的修改 40 4.6 原型程式碼的產生 42 第五章 X3D 在 e-Learning 上的應用 44 5.1 虛擬實驗室的優點 44 5.2 事件傳遞模型 45 5.3 場景設計流程 – 以拋體運動為例 46 5.4 教學示範網頁 56 第六章 X3D 在駁船重件吊運模擬系統的應用 60 6.1 設計目標 60 6.2 計算核心引擎 – Archimedes 61 6.3 系統架構 62 6.4 使用者介面 63 6.5 模擬結果 66 第七章 結論與未來展望 67 參考文獻 69 附錄一 陸海二號駁船之幾何外型資料檔 72 附錄二 陸海二號駁船之輸入指令批次檔 78 附錄三 X3D 規範中所定義的資料型態 81 附錄四 X3D 規範中的內容模型 83 附錄五 X3D 規範中的基本節點 8