1 引言
虚拟现实(Virtual Reality)是通过多媒体技术与仿真技术相结合,生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境,用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。然而当前的电子商务大多是基于Web的,要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互虚拟现0实是极其困难的(一是技术原因,二是资金原因)。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日趋成熟和完善,这些以Web 3D技术为基础的网络虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标,在相当程度上高效、经济地实现了虚拟现实系统的目标。
由于网络虚拟现实技术的出现,不仅促进了虚拟现实技术的普及应用,而且也给电子商务带来了新的应用空间,有效地提高了电子商务的质量。因此,充分认识虚拟现实技术在电子商务中的重要性、研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律,从而进一步促进电子商务的发展,已成为当前电子商务中的一个重要课题。
2.1虚拟现实技术的特点。
临场感:用户感觉到沉浸于在浏览器中所呈现的虚拟环境中。
交互性:用户能以接近自然的习惯,用常规的输入、输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈。
高效率:虚拟环境中三维空间的建立和显示不过分依赖客户机的硬件性能并可实时渲染,所需传输的数据量小且可流式传输。
2.2虚拟现实在电子商务中的作用。由于网络虚拟现实技术的上述特点,它在电子商务中正起着独特的作用:
真实感强:缩小网上购物与真实购物环境间的差别,是一个接近现实场景的虚拟智能购物商城。
激发购买热情:网上产品展示的目的不仅仅是展示产品,而更重要的是通过让客户更多地了解产品而提高产品的购买率。通过网络虚拟现实技术可将用户在购买过程中产生的假设进行虚拟,呈现相应的结果或效果。这样有利于激发用户的购买热情。
拓展电子商务的内涵:INTERNET作为有效的商业信息的交通通道被广为接受,网络虚拟现实技术的应用使电子商务的内涵被大大地拓宽和延伸了。
3 网络虚拟现实技术
目前网络虚拟现实技术大多是基于Web 3D[1] [2] [3]技术的,而Web 3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型,一种是基于几何模型,另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点,前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间,但计算量大,因而对硬件要求较高,对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模,开发成本低,计算量小且效果逼真,但数据量较大。
各种网络虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展,都不仅具有鲜明的技术特点,而且也都尽量扬长避短,形成了各自的技术风格,这也为我们在电子商务中针对不同展示内容选用最为合适的网络虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此,研究和对比分析各种主流网络虚拟现实技术是十分必要的。
3.1VRML(Virtual Reality Modeling Language——虚拟现实建模语言)[4]是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言,它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型,也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览,即沿三轴方向移动场景和旋转场景,同时还可以建立与其他3D空间的超链接。
VRML文件是文本文件,它可以用文本编辑器编写生成,其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格,靠人工编写VRML文件工作量极大,因此一些三维建模工具(如3DS MAX)以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件,提高了开发效率,但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。
VRML适用于构造虚拟三维环境,而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。
3.2QuickTime VR。QuickTime是Apple公司开发的数字图像影视技术规范,它包含多种媒体数据的压缩/解压缩技术。QuickTime VR是其中一种新的媒体数据格式。它包含了对象影视(Object Movie)、全景影视(Panoramic Movie)和多节点影像(Multi-Node Scene)等几种形式,其文件扩展名是.mov。
由于过去QuickTime是Mac系列机上的数字视频规范,因而制作QuickTime VR的开发工具大多在Mac机上运行,缺少PC机Windows上的开发工具,而现在已出现了许多Windows上的QuickTime VR的专业开发工具,如VR ToolBox等,使得开发用于电子商务的QuickTime VR影视更为便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java开发的网络虚拟现实技术,它具有独特的渲染方式,可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件,所产生的文件(.co)数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图,并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音,特别适合于在网络上表达3D对象。
Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力,它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型,并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DS MAX 和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3D Designer中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。
Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的网络虚拟现实技术,其正式名称是VET(Viewpoint Experience Technology),它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的虚拟现实文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图,因此被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率,因此它对网络带宽适应能力较强。
通常开发Viewpoint的虚拟现实文件是从3DS MAX中导出ASE文件,在Viewpoint的核心应用程序Viewpoint Scene Builder中导入ASE文件,并对相应3D场景的有关元素(如:材质、动画、交互动作和场景定义信息)进行编辑和设计,最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件(.mts和.mtx)。
3.5Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flash动画采用网上流式播放技术,在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flash动画。在Flash中制作动画时,不仅可在开发环境中绘制矢量对象,而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画,然而用它也可进行网络虚拟现实的开发。
用Flash开发虚拟现实数据文件,主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互,进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行虚拟现实交互控制的灵活性较大,因此所开发的虚拟现实数据文件也具有较强的个性,同时因为Flash并非专门用于开发虚拟现实的,所以开发时的步骤较为复杂些。
4.1 电子商务模型的建立。网络虚拟场景的建立和图形工作站中的场景的建立有着很大的区别,它首先强调的是模型的简单化,这是由虚拟现实的实时性要求决定的。在响应速度和场景的真实性发生冲突时,应牺牲一定的真实性,只要能在视觉上达到基本真实即可。因此,常用一些简单的框架来代替复杂模型,但为了保证一定的真实性,可采用贴图的方式来弥补视觉上的不足。贴图有以下两种制作方法:一种是使用绘画软件进行手工绘制、另一种是对建筑物的各个观察面进行拍照,然后用扫描仪扫描成相关贴图材质。第一种方法的颜色可限定在256色内,其压缩的比例较大,贴图文件较小,生成的场景文件也较小,适合网上传递和实时性的要求。后一种方法视觉效果好,但文件的压缩比例较小,贴图文件较大,生成的场景大,在网上传递和实时性方面不如前一种方法好。无论用哪一种方法都需考虑贴图的分辨率和尺寸,为了便于下载和渲染,在质量和大小允许的情况下,一幅贴图限为320×240(或240×320)像素、分辨率为72dpi,用JPEG压缩(采用最高压缩比)后约为20K字节。
根据以上所述的贴图制作方法,虚拟场景中的对象模型可分为以下几类:①由简单几何体组成的简单模型:该类模型常用作远处物品的替身,在LOD方法中采用;②赋予手绘贴图的模型;③赋予照片材质的模型;④ 赋予手绘和照片混合材质的模型;⑤具有全部细节的精致模型。
4.2电子商务交互查询功能的建立。为电子商务模型加入交互和查询功能可采用两种方法:通过编程加入相应的交互和查询功能,利用VRML的辅助工具来完成交互和查询功能的加入[5]。后一种方法比较适合普通的用户。
Kinetix制作了特殊的VRML输出嵌入程序,可以输出场景,包括几何、材质、动画制作等,嵌入程序也可制作特殊的VRML辅助工具来规定场景的交互元素。运行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安装VRML嵌入程序。
Anchor:可将某一实体作为热点,当被点击时取出网上所指定的文件。若为VRML场景文件,则该场景被下载显示。若为其他类型文件,由浏览器决定如何处理;
TouchSensor:对从指定设备的输入产生相应的事件,这些事件表示用户是否指向特定几何体,同时也表示用户何时何处按下定位设备的按钮;
ProxSensor:接近感知器,指定当用户进入、离开或在立方体的区域内移动时产生的事件;
TimeSensor:在时间变化是发出事件,可用来控制动画,也可用于某一时刻进行某项活动,或于某一时间间隔中产生事件;
NavInfo:描述有关观察者和观察模式的物理特性;
Sound:设定声音片段的有效范围,以产生随距离改变的音响效果;
Billboard:是某一对象随用户一起旋转,以使之始终面向用户;
LOD:允许浏览器在物体表示的不同层次细节间自动切换;
Inline:可在文件中引入外部文件的场景,避免重复制作。
通过以上辅助工具,就可制作出电子商务场景及其交互和查询功能。
4.3多分辨率渐进传输。服务器接收了用户端的请求后,通过网络把三维几何数据传送到浏览器进行显示,最理想的方式是渐进式传输[7] [8],这样客户端在下载完最简单的一级模型数据后就可以进行显示与交互,而不用整个模型传输完毕。渐进式几何传输要求模型具有多分辨率表示形式,这对网络的传输和客户端的绘制都有很多好处。
本文将3D场景数据组织成一个统一的数据结构,实现递进的传输不同类型的模型表示。本文利用分布式虚拟环境中通用的递推算法(DR)来预测视点的运动算法[6]来预测用户的位置,该方法简单而通用,并且能有效的减少网络上的数据流量,结合Benefit累积和方法, 实现了有限的网络带宽下的优化3D场景传输的一个有效的策略。考虑到网络的不稳定性和网络的传输质量,作者采用了自适应流控技术,以保证不同质量的网络连接下不同场景绘制质量的仿真的顺利进行。另外本文考虑了传输动态物体和不同表示形态的静态物体到多个用户的问题。本文的内容集中在3D数据组织管理和优先传输排序策略以及3D图形传输协议上,目的在于实现服务器和客户端之间高效的3D场景传输。
5 总结
本文介绍了虚拟现实技术在电子商务领域的应用。相关技术包括虚拟场景的构造、系统结构、网格数据的传输以及客户端的交互查询方式。与传统的电子商务系统相比,本系统具有更好的沉浸感和交互性,虽然目前离理想的虚拟现实境界仍有较大差距,但交互性强、触发事件种类多、动态渲染及显示质量高、可任意链接URL或其他3D空间、适宜网上应用、虚拟现实数据文件共享性强以及开发效率高等技术特征,现已成为网络虚拟现实技术发展的趋势。随着网络虚拟现实技术的不断发展,将为系统的开发提供更大的空间和更完善的功能。
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