基于Cult3D技术的网络化工程制图虚拟模型室的研究

□天津科技大学 刘合荣 刘明涛 任旭辉

基于Cult3D技术的网络化工程制图虚拟模型室的研究

□天津科技大学 刘合荣 刘明涛 任旭辉

针对工程制图精品课程建设以及网络化远程教育的需要，对网络化虚拟模型室的建立进行了研究。简述了Cult3D技术的应用领域和优点，运用三维CAD技术，结合3DMAX、Cult3D和Dreamweaver8．0软件，开发了一套浏览便捷、生动形象的工程制图虚拟模型室，为远程教学和学生自主学习提供了极大的方便。

工程制图；虚拟模型室；Cult3D

多媒体技术改变了传统的教学方式，网络技术发展促进了网络化远程教育的发展，但对于一些实践性较强的课程，网络教学无法体现现实教学中的真实场景，使授课效果受到了极大的限制。随着网络技术的进一步发展，虚拟现实（Virtual Reality）技术呈现了较快的发展趋势，实现了用计算机模拟虚拟的现实场景，为网络教学、网络商品展示，网络数字化城市、虚拟展会等提供了较好的平台［1］。

工程制图是高校机械专业和近机类专业非常重要的一门专业基础课，立体模型在本课程的教学中是不可缺少的教学工具。但实物教学模型一般只能在课堂上使用，而现实的模型室也不能全天候向学生开放，不仅在较大程度上影响了教学效果，同时也限制了网络授课的实现。为解决这一实际的问题，结合工程制图精品课程的建设，笔者研究开发了基于Cult3D技术的网络化虚拟模型室，为教师授课和学生自主学习提供了方便。

一、Cult3D软件技术简介

1．Cult3D的优点

在Web使用的可视化3D产品中，Cult3D是市场的主导者。与其他同类技术相比，Cult3D具有以下优点：

（1）能在PPT、PDF文档以及Director多媒体演示产品中使用。

（2）能在低带宽（low－bandwidth）网速上高质量的渲染3D对象。

（3）终极Cult3D产品模型以加密的文件格式存放，故文件不能被删改。

（4）流技术的采用使得用户不用等到最后全部文件下载完后才可以观看3D文件，在下载的同时就可以观看它的外观，这对于网速较慢时候看3D文件很合适。

（5）由于Cult3D是使用java语言开发出来的，所以它生成的文件可以无缝地镶嵌到网页中。

2．应用Cult3D必备的插件［2］

应用Cult3D需要具备以下三个重要插件：

（1）Cult3D Export pulgin：这个插件是针对3DMAX、MAYA等三维软件的，通过它将3D模型输出为Cult3D所需的C3D格式。

（2）Cult3D Designer：Cult3D的制作工具，具有实现模型的旋转、缩放、移动等交互性的特性。

（3）Cult3D Viewer pulgin：实现与其他软件之间的交互。

二、工程制图虚拟模型室开发

1．虚拟模型室开发流程

虚拟模型室的开发需要应用三维CAD软件、3DMAX软件、Cult3D软件、Dreamweaver网页设计软件相结合来完成整个设计开发，整个开发流程如图1所示。

2．模型室的界面设计

采用Dreamweaver网页设计技术，对整个模型室的布局进行合理的设计，按工程制图教材的章节来放置各章的立体模型，并为模型的添加和更新提供室内空间。为配合工程制图精品课的建设，本模型室作为精品课中的一个子结构进行设计，将其载入校园网工程制图精品课网站中。整体模型室页面设计如图3所示。

3．三维实体模型建模

三维实体模型是模型室的主体，也是整个设计的关键，随着三维CAD软件技术的逐渐成熟，三维实体建模也变得越来越简单化。模型室的所有模型均可应用AutoCAD、UG或Pro/E等绘图软件来创建，然后利用它们和3DMAX软件之间的接口导入到3DMAX中，进行颜色的渲染。

4．模型交互设计和网上信息发布

将3DMAX渲染处理后的三维实体模型，利用“Cult3D Export pulgin”专用插件导出为后缀名为“．C3D”的文件（在导出时的所有设置项均采用缺省值）。之后将生产的“．C3D”文件导入Cult3D Designer（交互设计软件）生成“．C3P”工程文件。Cult3D Designer是一个图形化（G语言）编程环境，通过功能图标可直观的完成交互功能的设计。交互设计过程如图2所示，鼠标左键实现图形的旋转，鼠标中间实现图形的平移，按下鼠标右键通过向屏幕上方和屏幕下方移动实现图形的放大与缩小。

图2 模型交互设计界面

交互设计完成后，将模型保存为后缀名为“．CO”文件。为便于网上浏览，应用前述的Cult3D专业扩展插件“Cult3D．mxp”将“．CO文件”以控件的形式发布到Dreamweaver设计的网页上，完成模型室中模型的放置，如图3所示。

5．模型网上浏览

当用户需要查看三维模型时，可以直接登陆校园网工程制图精品课网站，进入虚拟模型室界面，然后，按章节进行查询所需的三维模型，即可浏览到所需模型，通过鼠标的左、右键可以进行模型的任意旋转，缩放和平移功能，从而便捷地观看到模型的整体内外结构。与此同时，还可以通过选取对应按钮观看到整个二维工程图的绘制过程，为同学们自主学习提供了极大的方便。

本文介绍了基于Cult3D技术创建网络化虚拟模型室的方法，该方法简单可行，且占用内存空间较小。网络虚拟模型室的建立，为教师教学和学生自主学习时快捷地查看三维实体模型提供了方便，同时，实现了工程制图的网络化教学，尤其对一些空间思维能力较差的学生提供了极大的帮助。与实际模型室相比，虚拟模型室在提供便捷的基础上，不仅极大地节约了学校管理模型的成本，也使更新换代和管理都显得轻松便捷，此外，也有效地节约了存放实体模型的空间。

[1]阿新工作室.任我虚拟Cult3D/3ds max 4.2/Maya 4三维产品设计与互动教程[M].北京：希望电子出版社,2002.

[2]翟彤.基于Web3D的Cult3D的应用与实践[J].武汉工业学院学报，2005（1）：41－43．

[3]叶琳.机械制图虚拟现实网络模型室的建立[J].工程图学学报，2002（3）：202－206．

[4]吴兰岸.基于网络三维技术的虚拟模型系统设计与开发[J].玉林师范学院学报：自然科学版，2008（3）：139－142．

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