面向虛擬實(shí)驗(yàn)的WebGL開發(fā)框架的研究
發(fā)布時(shí)間:2021-09-17 12:10
隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及以及WebGL技術(shù)的發(fā)展,在Web瀏覽器上開發(fā)高性能的虛擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為可能。然而不同學(xué)科的應(yīng)用場景對虛擬實(shí)驗(yàn)有著不同的需求,并且WebGL技術(shù)復(fù)雜性較高,這就導(dǎo)致了應(yīng)用開發(fā)效率低、周期長等問題。因此,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款面向虛擬實(shí)驗(yàn)的WebGL開發(fā)框架,具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。本文首先研究了虛擬實(shí)驗(yàn)的功能特點(diǎn),從功能性和非功能性兩個(gè)角度對面向虛擬實(shí)驗(yàn)的WebGL開發(fā)框架進(jìn)行需求分析,明確了框架的設(shè)計(jì)目標(biāo)。接著介紹了WebGL技術(shù)的理論基礎(chǔ),對比分析常用WebGL開發(fā)框架,結(jié)合當(dāng)前虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)中存在的問題,指出已有框架的不足之處,并提出了基于Three.js框架進(jìn)行組件化封裝的解決方案。然后使用MVVM模式對虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用架構(gòu)進(jìn)行分層,通過事件驅(qū)動(dòng)模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、事件和業(yè)務(wù)邏輯之間的分離,形成了基于組件化集成的開發(fā)框架總體架構(gòu),詳細(xì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)所需的基本組件和功能模塊。最后在已完成的框架基礎(chǔ)上,開發(fā)了多種不同類型的虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)例,并對其進(jìn)行功能性和非功能性測試,結(jié)果表明,使用該框架開發(fā)出的虛擬實(shí)驗(yàn)在瀏覽器上運(yùn)行流暢,體驗(yàn)感較強(qiáng),能夠很好地滿足用戶需求。本文設(shè)...
【文章來源】:北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:63 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
PC端瀏覽器對V沁bCL的支持情況
第三章WebGL關(guān)鍵技術(shù)研究??3.1?WebGL?概述??WebGL是一種3D繪圖標(biāo)準(zhǔn),是一套免費(fèi)、跨平臺(tái)的API,它在HTML中??以3D繪圖上下文的形式實(shí)現(xiàn)了?OpenGLES?2.0的功能,并以底層文檔對象模型??接口?(D0M)的形式將開發(fā)接口暴露出來,它使用OpenGL著色器語言GLSL?ES,??并且可以與頁面上的其他內(nèi)容(以分層的形式疊加在3D繪圖區(qū)域的上方或下方)??無縫融合,它非常適用于使用JavaScript編程語言構(gòu)建的3D?Web動(dòng)態(tài)應(yīng)用,并??將被現(xiàn)代瀏覽器完美支持[41]。??目前,大部分主流瀏覽器均能夠支持WebGL正常運(yùn)行[42],包括PC端Internet??Explorer?11+、Mozilla?Firefox?4+、Google?Chrome?8+、Apple?Safari?5.1+、Opera??12.1+、Microsoft?Edge,以及移動(dòng)端的?iOS?Safari、Chrome?for?Android、Firefox??for?Android等,除此之外,WebGL的一些特性也需要用戶硬件設(shè)備的支持,比??如顯卡等,具體情況如圖3-1和圖3-2所不:??
?__?__??圖3-3普通HTML頁面和WebGL頁面的結(jié)構(gòu)比較??可以看出,WebGL頁面更加復(fù)雜,需要同時(shí)使用JavaScript和GLSL?ES語??言編寫WebGL內(nèi)容,而開發(fā)人員通常會(huì)先使用JavaScript語言對WebGL底層內(nèi)??容進(jìn)行功能封裝,然后直接使用WebGL開發(fā)框架編寫WebGL內(nèi)容,這就使得??大多數(shù)WebGL頁面與普通HTML頁面一樣,只包括HTM1、CSS和JavaScript??文件,具體結(jié)構(gòu)如圖3-4所示:??WebGL頁面??(???????I?HTML?JavaScript?j??!?css?WebGL開發(fā)框架?I??■??■?一?^?^?一-〇-一一一一一?一?—?^?一?d??圖3-4使用WebGL開發(fā)框架的頁面結(jié)構(gòu)??在WebGL開發(fā)中,幾乎所有的交互操作都發(fā)生在3D場景里,渲染器對場??景里某個(gè)角度看到的內(nèi)容進(jìn)行渲染,然后使用domElement元素掛載到頁面上顯??示
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于Cesium的三維電網(wǎng)WebGIS開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J]. 馬洪成,錢建國,楊戈. 測繪與空間地理信息. 2018(11)
[2]“NB生物初中版”構(gòu)建生物學(xué)教學(xué)體驗(yàn)環(huán)境[J]. 徐益苗,趙曉燕. 生物學(xué)教學(xué). 2018(10)
[3]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 劉德建,劉曉琳,張琰,陸奧帆,黃榮懷. 開放教育研究. 2016(04)
[4]Web 3D技術(shù)綜述[J]. 艾達(dá),喬明明,李敏. 微型機(jī)與應(yīng)用. 2014(02)
[5]虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)思考與建議[J]. 王衛(wèi)國. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2013(12)
[6]虛擬實(shí)驗(yàn)的“熱”現(xiàn)狀與“冷”思考[J]. 王濟(jì)軍,魏雪峰. 中國電化教育. 2011(04)
[7]基于MVC的通用型模式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 劉亮,霍劍青,郭玉剛,袁泉,王曉蒲. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[8]虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]. 孫燕蓮,文福安. 現(xiàn)代教育技術(shù). 2009(04)
博士論文
[1]基于WebGL的EAST可視化系統(tǒng)[D]. 夏金瑤.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
碩士論文
[1]事件驅(qū)動(dòng)的分布式服務(wù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 孫華棟.北京郵電大學(xué) 2018
[2]基于Unity3D高中化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)[D]. 王金磊.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2018
[3]高中物理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D]. 李林林.東北石油大學(xué) 2018
[4]基于Unity 3D的高職院校虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[D]. 師亞媛.陜西師范大學(xué) 2018
[5]基于虛擬實(shí)驗(yàn)的中學(xué)地理探究式教學(xué)研究[D]. 吳燕芳.華中師范大學(xué) 2018
[6]面向智慧校園的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 黃教強(qiáng).廣東工業(yè)大學(xué) 2018
[7]基于WebGL的VR留言簽到系統(tǒng)[D]. 武文齊.北京郵電大學(xué) 2018
[8]多用戶管理系統(tǒng)的web前端框架研究[D]. 彭逸帆.北京郵電大學(xué) 2018
[9]基于WebGL的虛擬編排系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 鄒永勝.浙江理工大學(xué) 2018
[10]虛擬實(shí)驗(yàn)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用和評價(jià)研究[D]. 曾凡偉.贛南師范大學(xué) 2017
本文編號(hào):3398696
【文章來源】:北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:63 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
PC端瀏覽器對V沁bCL的支持情況
第三章WebGL關(guān)鍵技術(shù)研究??3.1?WebGL?概述??WebGL是一種3D繪圖標(biāo)準(zhǔn),是一套免費(fèi)、跨平臺(tái)的API,它在HTML中??以3D繪圖上下文的形式實(shí)現(xiàn)了?OpenGLES?2.0的功能,并以底層文檔對象模型??接口?(D0M)的形式將開發(fā)接口暴露出來,它使用OpenGL著色器語言GLSL?ES,??并且可以與頁面上的其他內(nèi)容(以分層的形式疊加在3D繪圖區(qū)域的上方或下方)??無縫融合,它非常適用于使用JavaScript編程語言構(gòu)建的3D?Web動(dòng)態(tài)應(yīng)用,并??將被現(xiàn)代瀏覽器完美支持[41]。??目前,大部分主流瀏覽器均能夠支持WebGL正常運(yùn)行[42],包括PC端Internet??Explorer?11+、Mozilla?Firefox?4+、Google?Chrome?8+、Apple?Safari?5.1+、Opera??12.1+、Microsoft?Edge,以及移動(dòng)端的?iOS?Safari、Chrome?for?Android、Firefox??for?Android等,除此之外,WebGL的一些特性也需要用戶硬件設(shè)備的支持,比??如顯卡等,具體情況如圖3-1和圖3-2所不:??
?__?__??圖3-3普通HTML頁面和WebGL頁面的結(jié)構(gòu)比較??可以看出,WebGL頁面更加復(fù)雜,需要同時(shí)使用JavaScript和GLSL?ES語??言編寫WebGL內(nèi)容,而開發(fā)人員通常會(huì)先使用JavaScript語言對WebGL底層內(nèi)??容進(jìn)行功能封裝,然后直接使用WebGL開發(fā)框架編寫WebGL內(nèi)容,這就使得??大多數(shù)WebGL頁面與普通HTML頁面一樣,只包括HTM1、CSS和JavaScript??文件,具體結(jié)構(gòu)如圖3-4所示:??WebGL頁面??(???????I?HTML?JavaScript?j??!?css?WebGL開發(fā)框架?I??■??■?一?^?^?一-〇-一一一一一?一?—?^?一?d??圖3-4使用WebGL開發(fā)框架的頁面結(jié)構(gòu)??在WebGL開發(fā)中,幾乎所有的交互操作都發(fā)生在3D場景里,渲染器對場??景里某個(gè)角度看到的內(nèi)容進(jìn)行渲染,然后使用domElement元素掛載到頁面上顯??示
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于Cesium的三維電網(wǎng)WebGIS開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J]. 馬洪成,錢建國,楊戈. 測繪與空間地理信息. 2018(11)
[2]“NB生物初中版”構(gòu)建生物學(xué)教學(xué)體驗(yàn)環(huán)境[J]. 徐益苗,趙曉燕. 生物學(xué)教學(xué). 2018(10)
[3]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 劉德建,劉曉琳,張琰,陸奧帆,黃榮懷. 開放教育研究. 2016(04)
[4]Web 3D技術(shù)綜述[J]. 艾達(dá),喬明明,李敏. 微型機(jī)與應(yīng)用. 2014(02)
[5]虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)思考與建議[J]. 王衛(wèi)國. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2013(12)
[6]虛擬實(shí)驗(yàn)的“熱”現(xiàn)狀與“冷”思考[J]. 王濟(jì)軍,魏雪峰. 中國電化教育. 2011(04)
[7]基于MVC的通用型模式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 劉亮,霍劍青,郭玉剛,袁泉,王曉蒲. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[8]虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]. 孫燕蓮,文福安. 現(xiàn)代教育技術(shù). 2009(04)
博士論文
[1]基于WebGL的EAST可視化系統(tǒng)[D]. 夏金瑤.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
碩士論文
[1]事件驅(qū)動(dòng)的分布式服務(wù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 孫華棟.北京郵電大學(xué) 2018
[2]基于Unity3D高中化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)[D]. 王金磊.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2018
[3]高中物理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D]. 李林林.東北石油大學(xué) 2018
[4]基于Unity 3D的高職院校虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[D]. 師亞媛.陜西師范大學(xué) 2018
[5]基于虛擬實(shí)驗(yàn)的中學(xué)地理探究式教學(xué)研究[D]. 吳燕芳.華中師范大學(xué) 2018
[6]面向智慧校園的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 黃教強(qiáng).廣東工業(yè)大學(xué) 2018
[7]基于WebGL的VR留言簽到系統(tǒng)[D]. 武文齊.北京郵電大學(xué) 2018
[8]多用戶管理系統(tǒng)的web前端框架研究[D]. 彭逸帆.北京郵電大學(xué) 2018
[9]基于WebGL的虛擬編排系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 鄒永勝.浙江理工大學(xué) 2018
[10]虛擬實(shí)驗(yàn)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用和評價(jià)研究[D]. 曾凡偉.贛南師范大學(xué) 2017
本文編號(hào):3398696
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