基于Cult3D技術的網(wǎng)絡化工程制圖虛擬模型室的研究

□天津科技大學 劉合榮 劉明濤 任旭輝

基于Cult3D技術的網(wǎng)絡化工程制圖虛擬模型室的研究

□天津科技大學 劉合榮 劉明濤 任旭輝

針對工程制圖精品課程建設以及網(wǎng)絡化遠程教育的需要，對網(wǎng)絡化虛擬模型室的建立進行了研究。簡述了Cult3D技術的應用領域和優(yōu)點，運用三維CAD技術，結合3DMAX、Cult3D和Dreamweaver8．0軟件，開發(fā)了一套瀏覽便捷、生動形象的工程制圖虛擬模型室，為遠程教學和學生自主學習提供了極大的方便。

工程制圖；虛擬模型室；Cult3D

多媒體技術改變了傳統(tǒng)的教學方式，網(wǎng)絡技術發(fā)展促進了網(wǎng)絡化遠程教育的發(fā)展，但對于一些實踐性較強的課程，網(wǎng)絡教學無法體現(xiàn)現(xiàn)實教學中的真實場景，使授課效果受到了極大的限制。隨著網(wǎng)絡技術的進一步發(fā)展，虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術呈現(xiàn)了較快的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)了用計算機模擬虛擬的現(xiàn)實場景，為網(wǎng)絡教學、網(wǎng)絡商品展示，網(wǎng)絡數(shù)字化城市、虛擬展會等提供了較好的平臺［1］。

工程制圖是高校機械專業(yè)和近機類專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎課，立體模型在本課程的教學中是不可缺少的教學工具。但實物教學模型一般只能在課堂上使用，而現(xiàn)實的模型室也不能全天候向學生開放，不僅在較大程度上影響了教學效果，同時也限制了網(wǎng)絡授課的實現(xiàn)。為解決這一實際的問題，結合工程制圖精品課程的建設，筆者研究開發(fā)了基于Cult3D技術的網(wǎng)絡化虛擬模型室，為教師授課和學生自主學習提供了方便。

一、Cult3D軟件技術簡介

1．Cult3D的優(yōu)點

在Web使用的可視化3D產(chǎn)品中，Cult3D是市場的主導者。與其他同類技術相比，Cult3D具有以下優(yōu)點：

（1）能在PPT、PDF文檔以及Director多媒體演示產(chǎn)品中使用。

（2）能在低帶寬（low－bandwidth）網(wǎng)速上高質量的渲染3D對象。

（3）終極Cult3D產(chǎn)品模型以加密的文件格式存放，故文件不能被刪改。

（4）流技術的采用使得用戶不用等到最后全部文件下載完后才可以觀看3D文件，在下載的同時就可以觀看它的外觀，這對于網(wǎng)速較慢時候看3D文件很合適。

（5）由于Cult3D是使用java語言開發(fā)出來的，所以它生成的文件可以無縫地鑲嵌到網(wǎng)頁中。

2．應用Cult3D必備的插件［2］

應用Cult3D需要具備以下三個重要插件：

（1）Cult3D Export pulgin：這個插件是針對3DMAX、MAYA等三維軟件的，通過它將3D模型輸出為Cult3D所需的C3D格式。

（2）Cult3D Designer：Cult3D的制作工具，具有實現(xiàn)模型的旋轉、縮放、移動等交互性的特性。

（3）Cult3D Viewer pulgin：實現(xiàn)與其他軟件之間的交互。

二、工程制圖虛擬模型室開發(fā)

1．虛擬模型室開發(fā)流程

虛擬模型室的開發(fā)需要應用三維CAD軟件、3DMAX軟件、Cult3D軟件、Dreamweaver網(wǎng)頁設計軟件相結合來完成整個設計開發(fā)，整個開發(fā)流程如圖1所示。

2．模型室的界面設計

采用Dreamweaver網(wǎng)頁設計技術，對整個模型室的布局進行合理的設計，按工程制圖教材的章節(jié)來放置各章的立體模型，并為模型的添加和更新提供室內(nèi)空間。為配合工程制圖精品課的建設，本模型室作為精品課中的一個子結構進行設計，將其載入校園網(wǎng)工程制圖精品課網(wǎng)站中。整體模型室頁面設計如圖3所示。

3．三維實體模型建模

三維實體模型是模型室的主體，也是整個設計的關鍵，隨著三維CAD軟件技術的逐漸成熟，三維實體建模也變得越來越簡單化。模型室的所有模型均可應用AutoCAD、UG或Pro/E等繪圖軟件來創(chuàng)建，然后利用它們和3DMAX軟件之間的接口導入到3DMAX中，進行顏色的渲染。

4．模型交互設計和網(wǎng)上信息發(fā)布

將3DMAX渲染處理后的三維實體模型，利用“Cult3D Export pulgin”專用插件導出為后綴名為“．C3D”的文件（在導出時的所有設置項均采用缺省值）。之后將生產(chǎn)的“．C3D”文件導入Cult3D Designer（交互設計軟件）生成“．C3P”工程文件。Cult3D Designer是一個圖形化（G語言）編程環(huán)境，通過功能圖標可直觀的完成交互功能的設計。交互設計過程如圖2所示，鼠標左鍵實現(xiàn)圖形的旋轉，鼠標中間實現(xiàn)圖形的平移，按下鼠標右鍵通過向屏幕上方和屏幕下方移動實現(xiàn)圖形的放大與縮小。

圖2 模型交互設計界面

交互設計完成后，將模型保存為后綴名為“．CO”文件。為便于網(wǎng)上瀏覽，應用前述的Cult3D專業(yè)擴展插件“Cult3D．mxp”將“．CO文件”以控件的形式發(fā)布到Dreamweaver設計的網(wǎng)頁上，完成模型室中模型的放置，如圖3所示。

5．模型網(wǎng)上瀏覽

當用戶需要查看三維模型時，可以直接登陸校園網(wǎng)工程制圖精品課網(wǎng)站，進入虛擬模型室界面，然后，按章節(jié)進行查詢所需的三維模型，即可瀏覽到所需模型，通過鼠標的左、右鍵可以進行模型的任意旋轉，縮放和平移功能，從而便捷地觀看到模型的整體內(nèi)外結構。與此同時，還可以通過選取對應按鈕觀看到整個二維工程圖的繪制過程，為同學們自主學習提供了極大的方便。

本文介紹了基于Cult3D技術創(chuàng)建網(wǎng)絡化虛擬模型室的方法，該方法簡單可行，且占用內(nèi)存空間較小。網(wǎng)絡虛擬模型室的建立，為教師教學和學生自主學習時快捷地查看三維實體模型提供了方便，同時，實現(xiàn)了工程制圖的網(wǎng)絡化教學，尤其對一些空間思維能力較差的學生提供了極大的幫助。與實際模型室相比，虛擬模型室在提供便捷的基礎上，不僅極大地節(jié)約了學校管理模型的成本，也使更新?lián)Q代和管理都顯得輕松便捷，此外，也有效地節(jié)約了存放實體模型的空間。

[1]阿新工作室.任我虛擬Cult3D/3ds max 4.2/Maya 4三維產(chǎn)品設計與互動教程[M].北京：希望電子出版社,2002.

[2]翟彤.基于Web3D的Cult3D的應用與實踐[J].武漢工業(yè)學院學報，2005（1）：41－43．

[3]葉琳.機械制圖虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡模型室的建立[J].工程圖學學報，2002（3）：202－206．

[4]吳蘭岸.基于網(wǎng)絡三維技術的虛擬模型系統(tǒng)設計與開發(fā)[J].玉林師范學院學報：自然科學版，2008（3）：139－142．

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