国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势

浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势

国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D,

Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等……

一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍

VRML技术

虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美

国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。

以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现

实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的

应用前景。重大的发展过程如下：

VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，

首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布

了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以

在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态

世界。

1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的

VRML2.0标准。它在 VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动

态境界Moving Worlds提案为基础的。比 VRML1.0增加了近 30个节点，增强了静态世界，

使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。

1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO

批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础

进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。

1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JAVA、

流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对

数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。

2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布

了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关

3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。

Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、

Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、

NASA、Nvidia、France Telecom等等。

其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各

自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，

Mov、Avi等视频文件， Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash

动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，

VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发

展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，

以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下： ,

应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）

应用的画面：房地产的应用

以上是以虚拟现实工业标准为代表的主流技术，随着技术的不断完善，与其它技术的相

互融合，宽带互联网时代的到来，它应用的广泛性、重要性会日益体现出来。由于现在技术

的局限性，如带宽不够，需要下栽插件浏览，文件量大，真实感、交互性需要进一步加强等

原因，有一些公司以其它技术为基础，开发了目前比较实用的VR技术。

Flash技术

严格意义说是是基于二维的应用。由于它文件量小，形式新颖动人，在互联网上颇受青

睐。

1．模拟物体的三维展示

分别拍摄展示物体在某个二维平面里的各个角度照片，一般拍摄十几幅即可，当然拍的

越多越精细。然后把这些序列照片处理好以后导入到FLASH中作成一个MC，然后在场景

中，通过按扭和ACTIONSCRIPT控制MC的播放，达到使物体前后旋转的效果，还可以加

上放缩和鼠标交互功能。

2．模拟场景的三维展示

分别拍摄展示场景在环视360度里的各个角度照片，一般拍摄十几幅即可，然后把这些

序列照片处理成一张前后连续的图片，导入到FLASH中作成一个MC，然后在场景中，通

过按扭和ACTIONSCRIPT控制MC的位置，达到使场景前后旋转的效果，还可以加上放缩

和鼠标交互功能。

3．点线面的三维模拟

在FLASH中通过精确控制点的位移来达到模拟三维空间的真实效果，还可以加上贴图

显得更加真实，较为复杂。

视频的播放在网络上播放专业视频，一直让人头痛，FLASH支持*.MOV视频的导入，

再配上声音，也能以假乱真。

相关网址：

FLASH中虚拟现实的应用：

Webmax技术（基于互联网的虚拟现实技术）

Webmax是国内第一个完全自主知识产权的[三维网页]虚拟互动软件技术，属国家发明

专利（专利号:CN101067827）。与国外同类技术相比，互动性更强、压缩比更高、运算速度

更快。

网络三维互动技术是下一代互联网展示技术的核心，是目前互联网技术的换代与升级。

上海创图网络科技发展有限公司是国内第一家实现三维网页虚拟技术的公司，目前市场

上尚未有同类技术。三维网页技术的应用领域非常广泛，它可用于数字城市建设、企业展示、

产品营销、远程教育、旅游推广、文博展览、企业宣传、军事模拟等。

经过市场的初步反馈及前期市场调研认为：该技术可以从构建国内首个[三维网络企业

信息平台]为市场切入点，通过一至两年的市场运营，初步形成网上电子商务的三维互动模

式。在此基础上拓展为数字城市平台，全面实现信息的三维可视化。

软件名称：三维引擎网格软件

软件类型：内核引擎

用 途：在互联网上运行Webmax应用时后台自动运行的程序

开发公司：上海创图网络科技发展有限公司

WEBMAX与国外主流参数对比

三维网页虚拟互动技术通过建立一个虚拟空间来实现人机互动漫游，通过与数据库接口

来实现数据的搜索和管理，通过浏览器或客户端来实现三维场景的浏览及互动。

三维网页虚拟互动技术的研发国内起步较晚，目前还没有与WEBMAX类似的技术出

现。

国外与WEBMAX的同类技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel

Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools。

WEBMAX在运算速度、文件压缩比、以及网络性能上与国外同类技术相比，有很大优

势。

WEBMAX与国际国内其它类似技术的比较

WEBMAX技术采用三维实时分布式渲染技术来实现无限大规模场景的实时渲染，与三

维网络游戏的核心技术类似，但又有所不同。WEBMAX技术在三维网络游戏技术的基础上

增加了压缩和网络流式传输的功能，三维数据不需要事先下载到本地，便可以直接在网页内

边浏览边下载。

近两年，国内出现了多种仿三维的二维技术，比较典型的有E都市、城市圈、城市猎

人等网站。这种技术通过一张大的图片的平移和缩放来实现类似三维的效果，但没有空间概

念，无法多角度浏览，更无法实现人机交互式漫游。

360度全景图技术目前比较流行，它通过在某个固定位置架设相机，并将前、后、左、

右、上、下6个方向的图片无缝拼接，实现了定点环视的视觉效果，可以在拍摄点多角度浏

览，但无法实现人机交互式漫游。

WEBMAX技术研发难度大、研发成本高，短期内无法模仿复制。上述类似技术门槛较

低，容易被竞争对手复制，没有技术独特性。

Viewpoint技术

Viewpoint技术是由真正的3D模型建立的，它具有完全的互动功能，可以真实地还原

现实中的物体功能。可以创建照片级真实的3D影象，并且可以和其它高端媒体(rich media)

综合使用。对于窄带应用上，Viewpoint所提供的技术也是最好的解决方案之一。它使用独

有的压缩技术，把复杂的3D信息压缩成很小的数字格式，同时也保证我们的浏览器插件可

以很快的将这些压缩的信息重新解释出来。在3D贴图上，我们使用JPEG的压缩格式，保

证文件的贴图不会使3D文件加大。并且它传送给用户的方式像Flash、Quicktime、Realmedia

等流行媒体一样，使用了流式播放方式，这就使用户不用下载完所有的文件即可看到。

相关网址：

viewpoint的展示如下：

Cult3D技术

Cult3D 是一种崭新 3D 网络技术，并不在新的语言上有所创新，而是利用现有的技术。

Cult 3D由两部分组成，一部分编写3D 素材，另一部分用于解读3D素材, 将最终结果无缝

地嵌入到Html中。它让你把图象质量高和速度快并有实时交互的物体送到所有的因特网用

户手上。是全新的Web3D技術，一个跨平台的3D引擎，其目的是在网页上建立互动的3D

物件。利用Cult3D技術可以制作出3D立体的产品，利用Cult3D可以以视觉的方式呈現不

同的事件和功能的互动性，交互能力强，采用流的形式，文件较小，效果较好。可以旋转，

放大，縮小，体现真实的物体属性。对于窄带网的应用，Cult3D展示产品最好的解决方案

之一，Cult3D的文件量非常小(20K-200K)，却有近乎完美的三维质感表现。对于一般的浏

览器只需安装一个插件，即可即时浏览。

展现公司产品的主要有以下公司：

Dior,Acer,Compaq,CNN,Boeing, NEC,Yamaha, ATI, Nikon,Jvc,Nokia, ABB等等多达60余

个。

相关网址:

Compaq的mp3产品。

JAVA技术（360度环视）

利用JAVA技术，可以轻松的创建360度实景物体和场景展示，并能模拟三维空间。JAVA

技术产品可在浏览器上直接浏览，不需要任何插件。主要是运用JAVA的applet的嵌入网页。

主要的代表公司是APPLE(Quicktime)和Mgi公司。

相关网址: 和

360度环视的应用：

下面是两种崭新的图形格式，在不远的未来具有广泛的发展前途。

SVG

SVG是一种开放标准的矢量图形描述语言。使用SVG，可以在网页上显示出各种各样

的高质量的矢量图形，支持很多您想象得出的功能：几何图形、动画、渐变色、滤镜效果等。

最关键的是：它是完全是用普通文本来描述的！也就是说：这是一种专门为网络而设计的基

于文本的图像格式。这种文本又是基于xml（Extensible Markup Language）的！前途的确不

可限量。

今后的网络上将会有更多标准格式的图形文件存在：GIF、JPEG、PNG、SVG。SVG

标准是由众多厂商和Ｗ3Ｃ（World Wide Web Consortium）共同制定的，目的就是为了要在

网络上创建一种新的、大家认同的、可扩展的、开放的图形格式。这些厂商都是业内知名的

企业：包括Adobe、Apple、Autodesk、BitFlash、Corel、HP、IBM、ILOG、INSO、Macromedia、

Microsoft、Netscape、OASIS、Open Text、Quark、RAL (CCLRC)、Sun、Visio、Xerox等。

他们也纷纷推出了自己开发的相应的浏览软件和插件。而且他们的很多主流产品也都开始支

持SVG输入或者输出。

（１）基于xml标准

xml是公认的下一代网络标记语言，拥有无穷的生命力。SVG则是在最开始设计的时

候就基于xml，这使得它具有一种先天的优势，并且同HTML、CSS、DOM、XSL、JavaScript、

CGI一样，成为新的标准。

（２）高质量的图像

由于基于矢量，使得图像的质量得到大大的提高。放大、缩小以及各种特效都比位图的

表现 要好，在打印的时候，完全可以以印刷质量输出图片。

（３）灵活易用的文件格式

SVG主要由３个部分组成：矢量图形、位图和文字。而由于文件格式是文本的，那么

更改起来是非常方便的，在页面运行的过程中，我们也可以对很多部分做修改。而其中的图

形描述可以被任何人重复的使用。

（４）支持交互

由于支持ＳＭＩＬ（synchronized multimedia integration language），用户可以自由的同

SVG中的元素完成一些交互的动作，从而完成既定的目标，这一点是目前的图片所完成不

了的。

（５）文本就是文本

现在，您将有机会查找"图片"中的字符，是不是很不可思议呢？

（６）其它

可以内嵌字体、图片；众多开发工具支持；可以轻易的同网页上的脚本做交互；文件相

对来说，相当小等等。

JPEG2000

JPEG 全名为 Joint Photographic Experts Group，它是一个在国际标准组织(ISO)下从事

静态影像压缩标准制定的委员会。它制定出了第一套国标静态影像压缩标准：ISO 10918-1

就是我们俗称的 JPEG 了。

JPEG 2000， 正式名称为 "ISO 15444" ，同样是由JPEG 组织负责制定。

JPEG2000的原理：

JPEG 2000 与传统 JPEG 最大的不同，在于它放弃了 JPEG 所采用的以离散馀弦转换

(Discrete Cosine Transform) 为主的区块编码方式，而改采以小波转换(Wavelet transform) 为

主的多解析编码方式。小波转换的主要目的是要将影像的频率成分抽取出来。

JPEG2000的优点：

1、JPEG2000 作为JPEG升级版，高压缩（低比特速率）是其目标，其压缩率比 JPEG

高约 30% 左右。

2、JPEG2000 同时支持有损和无损压缩，而 JPEG 只能支持有损压缩。无损压缩对保

存一些重要图片十分有用。

3、JPEG2000 能实现渐进传输，这是JPEG2000的一个极其重要的特征。也就是我们

对 GIF 格式影像常说的"渐现"特性。它先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高

图像质量，让图象由朦胧到清晰显示，而不必是像现在的 JPEG 一样，由上到下慢慢显示。

4、JPEG2000 支持所谓的"感兴趣区域"特性，你可以任意指定影像上你感兴趣区域的

压缩质量，还可以选择指定的部份先解压缩。这样我们就可以很方便的突出重点了。

二. 简要综述

虚拟现实技术的发展，是在网络技术前进基础上，融合多种技术的结果。随着网络时代

宽带大规模应用的到来，市场对虚拟现实技术的应用越来越迫切。大有风雨欲来，风满楼之

势。X3D、CULT3D、VIEWPOINT、360度环视等技术将逐步被广泛应用。明年，虚拟现实

技术在国际互联网的应用，应有重大变革。X3D将孕育而出。象AUTODESK/DISCREET、

MRCROMEDIA、ADOBE等知名IT公司均保持与虚拟现实技术的紧密联系，或有接口，或

发布相关产品，加大在互联网的比重。总之，我们要紧密关注，拭目以待。