基于3D XML的Web 3D技术的研究

　　1、引言

　　 Web 3D技术是一种将多媒体技术、网络技术和三维图像显示技术相结合的虚拟展示技术，通常用于网络化的三维展示。但就目前而言，比较成熟而且已经投入实用的Web 3D文件格式是3D XML。2005年6月Dassault System（法国达索系统集团）推出3D XML，它是一种完全建立在XML基础上的Web 3D图形格式标准，它是一种轻量级的，使用多层图像表示(multi-representational)方法建构的3D数据结构、对复杂精密的几何数据有较好的压缩能力，而且生成的3D图形精度非常高，转换后的模型可以保持原有CAD模型的各种描述如产品结构、材质、尺寸、特征草图信息和特征等，目前达索公司的Catia、Enovia、Delmia和Solidworks这些设计软件都能够支持3D XML文件。

　　2、3D XML概述

　　2.1 3D XML的体系结构

　　(1)引用与实例（References and Instances）

　　 引用是一个可以被重用（Reuse）的对象。实例是一个引用的实现（Instantiation）。实例通常携带一些额外信息，比如相对位置（使用位置矩阵来描述）。实例与引用是一种聚合关系。引用与实例是对象结构图的关键要素，通过这种机制可以将对象结构图描述成一个有向无环图（DAG），这样可以避免产生重复的实例，从而减少3DXML文档的体积。

　　(2)多层图像Tulaoshi.com表示(Multi-Representation)

　　 引用不带有几何造型相关的数据，它利用一个或多个图像表示（Represen-tation）来展现。图像表示由3D数据或文本数据组成，它是一个XML实体（Entity），包含一个指向几何数据的容器（Containers）。通常，多个图像表示可以聚合到同一个引用，这些图像表示之间可以各不相同。这种能力为我们对同一个引用对象建模出不同的图像表示提供了强有力的支持。例如，对于一个车轮的引用，我们可以根据车轮所承受的压力级别这个特性来展示这个车轮，也可以根据车轮所承受的温度这个特性来展示该车轮，每种图像表示可以根据需要使用不同的方式来展示同一个引用，如图1所示。

　　 如果一个引用自身已经聚合了若干实体，那么该引用可以不直接与图像表示发生关联，而是利用被聚合的实体所关联的图像表示。

　　图1. 使用多层图像表示

　　(3)对象结构图（Product Structure）

　　 对象结构图是3DXML所描述的模型的逻辑结构。对象结构图聚合了实例、引用及关联的图像表示。一个对象结构图是一个有向无环图（DAG），它描述了构成对象的所有部件之间的组织结构。图2是一个玩具车示意图（QUAD），图3是其对应的对象结构图。

　　图2. 玩具车示意图

　　图3. 对象结构图

　　(4)对象结构树（Unfolded Tree）

　　 对象结构图没有显示的展现出对象的各个组成部分，这样可以避免数据的冗余，缺点是对象的组织构成少了直观性。

　　 a) 对象结构树的定义

　　 所有被重用的引用在对象结构图中只出现一次。图3中，一个Wheel（车轮）在四个地方被用到了，但Wheel Reference（车轮引用）只有一次出现在DAG图里。为了得到Wheel的实体，必须从DAG图的根节点出发，对能够到达该Wheel的所有路径进行遍历。遍历过程中产生的树状结构就是对象结构树，树中10的结点称为Occurrence（具现实体）。由图3所产生的对象结构树如图4所示。