隨著互聯(lián)網(wǎng)應用的普及以及WebGL技術的發(fā)展,在Web瀏覽器上開發(fā)高性能的虛擬實驗已經(jīng)成為可能。然而不同學科的應用場景對虛擬實驗有著不同的需求,并且WebGL技術復雜性較高,這就導致了應用開發(fā)效率低、周期長等問題。因此,設計并實現(xiàn)一款面向虛擬實驗的WebGL開發(fā)框架,具有重要的研究意義和應用價值。本文首先研究了虛擬實驗的功能特點,從功能性和非功能性兩個角度對面向虛擬實驗的WebGL開發(fā)框架進行需求分析,明確了框架的設計目標。接著介紹了WebGL技術的理論基礎,對比分析常用WebGL開發(fā)框架,結合當前虛擬實驗開發(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框架進行組件化封裝的解決方案。然后使用MVVM模式對虛擬實驗應用架構進行分層,通過事件驅(qū)動模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)、事件和業(yè)務邏輯之間的分離,形成了基于組件化集成的開發(fā)框架總體架構,詳細設計并實現(xiàn)了虛擬實驗開發(fā)所需的基本組件和功能模塊。最后在已完成的框架基礎上,開發(fā)了多種不同類型的虛擬實驗應用實例,并對其進行功能性和非功能性測試,結果表明,使用該框架開發(fā)出的虛擬實驗在瀏覽器上運行流暢,體驗感較強,能夠很好地滿足用戶需求。本文設... 

【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

PC端瀏覽器對V沁bCL的支持情況

第三章ＷｅｂＧＬ關鍵技術研究??３．１?ＷｅｂＧＬ?概述??ＷｅｂＧＬ是一種３Ｄ繪圖標準，是一套免費、跨平臺的ＡＰＩ，它在ＨＴＭＬ中??以３Ｄ繪圖上下文的形式實現(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編程語言構建的３Ｄ?Ｗｅｂ動態(tài)應用，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頁面的結構比較??可以看出，ＷｅｂＧＬ頁面更加復雜，需要同時使用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ和ＧＬＳＬ?ＥＳ語??言編寫ＷｅｂＧＬ內(nèi)容，而開發(fā)人員通常會先使用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ語言對ＷｅｂＧＬ底層內(nèi)??容進行功能封裝，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，具體結構如圖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)框架的頁面結構??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??景里某個角度看到的內(nèi)容進行渲染，然后使用ｄｏｍＥｌｅｍｅｎｔ元素掛載到頁面上顯??示

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Cesium的三維電網(wǎng)WebGIS開發(fā)與實現(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”構建生物學教學體驗環(huán)境[J]. 徐益苗,趙曉燕.  生物學教學. 2018(10)
[3]虛擬現(xiàn)實技術教育應用的潛力、進展與挑戰(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技術綜述[J]. 艾達,喬明明,李敏.  微型機與應用. 2014(02)
[5]虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J]. 王衛(wèi)國.  實驗室研究與探索. 2013(12)
[6]虛擬實驗的“熱”現(xiàn)狀與“冷”思考[J]. 王濟軍,魏雪峰.  中國電化教育. 2011(04)
[7]基于MVC的通用型模式的設計與實現(xiàn)[J]. 劉亮,霍劍青,郭玉剛,袁泉,王曉蒲.  中國科學技術大學學報. 2010(06)
[8]虛擬實驗教學的探索與實踐[J]. 孫燕蓮,文福安.  現(xiàn)代教育技術. 2009(04)

博士論文
[1]基于WebGL的EAST可視化系統(tǒng)[D]. 夏金瑤.中國科學技術大學 2017

碩士論文
[1]事件驅(qū)動的分布式服務系統(tǒng)的研究與設計[D]. 孫華棟.北京郵電大學 2018
[2]基于Unity3D高中化學模擬實驗的開發(fā)[D]. 王金磊.內(nèi)蒙古師范大學 2018
[3]高中物理虛擬實驗平臺的設計與應用研究[D]. 李林林.東北石油大學 2018
[4]基于Unity 3D的高職院校虛擬實驗系統(tǒng)的開發(fā)與應用研究[D]. 師亞媛.陜西師范大學 2018
[5]基于虛擬實驗的中學地理探究式教學研究[D]. 吳燕芳.華中師范大學 2018
[6]面向智慧校園的虛擬實驗平臺研究與實現(xiàn)[D]. 黃教強.廣東工業(yè)大學 2018
[7]基于WebGL的VR留言簽到系統(tǒng)[D]. 武文齊.北京郵電大學 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 2018
[9]基于WebGL的虛擬編排系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 鄒永勝.浙江理工大學 2018
[10]虛擬實驗在高中生物教學中的應用和評價研究[D]. 曾凡偉.贛南師范大學 2017



本文編號：3398696