【引言】

 

　　你在互联网上见过这样的模型吗？一辆汽车缓缓驶入屏幕，然后作360°旋转；按住鼠标左键移动，可以任意旋转汽车，从任意角度观察该车；按住右键移动，汽车的大小随着鼠标的移动而变化；同时按住左、右键，汽车的位置随着鼠标拖动移动；左键点击各个车门，车门随之打开；再次点击，车门关闭；点击前（后）盖，前（后）盖随之打开；再次点击，随之关闭……

 

　　这就是神奇的实时三维网络技术，截图如下。

 

 

　（示例来自“http://www.cult3d.com/gallery/yaris/index.html”）”）

 

　　物理学的研究离不开各种模型。从现实中抽象出的物理模型千姿百态：大到宇宙天体，小到分子原子；复杂如DNA，简单如小球斜面。在教学中，我们可以用手画出简单模型，也可以看书本上的图片，还可以从网络搜索下载，在大屏幕上展示。但这些都是平面和静态的。

 

　　本文使用实时三维网络技术，提供一种简易的模型制作方法，使得我们能从网络直接浏览动态的三维模型，并且能轻易移动、旋转和缩放该模型，给初学者提供实实在在的“视觉盛宴”。

 

　　【正文】

 

　　本文以“地磁场”模型为例，介绍从模型制作、发布到网络和浏览的全过程。（文件浏览地址：“http://wgslz.vicp.net/zgl/互动物理网络资源/cult3d/地磁场/地磁场.html”）

 

　　一、建立模型

 

　　启动《3DSMAX8》，制作出下图所示模型。

 

　　1．造“地球”

 

　　选择标准几何体中的“球体”，在前视图中拖出一个“球”，作为“地球”，如左下图所示。

 

　　2．“贴图”

 

　　在网上搜索出一幅“世界地图”图片，保存到电脑中。选中“地球”，打开“材质编辑器”，将“世界地图”图片“贴”到“地球”上，右下图所示。

 

　　

 

贴图前的地球　　 　　  　　世界地图图片　　　　　　　　贴图后的地球

 

　　3．造“磁感线”

 

　　为了看能到“地球”内外的磁感线，将“地球”以线框方式显示。

 

　　用线条造出两条“磁感线”，用两个圆锥体作为箭头，表示磁感线的方向，拖动、旋转到相应位置。

 

　　将两条磁感线和两个箭头组合在一起，并将组合体的中心移到地球球心。

 

　　选择“阵列”工具，将两条磁感线组合体沿y轴旋转并复制12份，形成地磁场的磁感线，如下图所示。

 

　　

 

　　4．造“南北极”

 

　　选择文字工具，分别输入“N”和“S”，制作地磁场南北极的符号。

 

　　用extrude略为修改一下，避免笔画空心。将其分别移动到地磁场的南北极位置。

 

　　将所有对象组合为一个整体，命名为“地磁场”，保存文件。

 

　　二、导出文件

 

　　1．打开刚才制作好的模型文件，选择文件→导出，弹出保存文件和路径对话框。在打开的保存类型对话框中选择“*．c3d”文件类型，输入文件名并保存，打开Cult 3D Exporter输出设置对话窗口，如下图所示。

 

 

　　2．在此对话框中，左侧树形分支列表将显示当前场景的所有输出对象以及他们之间的层级结构，右侧显示了左边选中对象的属性信息。一般情况下，可保留默认值，执行“save”命令即可。

 

　　3．单击上图中预览按钮“Viewer”，预览生成的效果。用鼠标拖动对象，即可实现多角度、多侧面浏览了，如下图所示。

 

　

 

　　注意：在安装Cult 3D过程中，安装程序会提示将Cult 3D Exporter输出插件安装到3D MAX的Plug目录中，如果你没有这个插件，可以到www.cult3d.com去下载并安装。

 

　　三、导入文件到Cult3D Designer中编辑

 

　　1．导入文件

 

　　启动Cult 3D并进入其主界面窗口，执行主菜单“文件/添加 Cult3D Designer 文件”命令，打开刚才生成的．c3d文件，这时就可以将Cult 3D Designer文件载入到Cult3D Designer编辑器中了，如下图所示。

 

 

　　2．设置自动旋转

 

　　将事件规划图中的“世界启动”拖放到右边窗口中，在事件规划图中出现名为“WorldStart_1”的图标。

 

　　再将动作窗口中的“对象运动”展开，将“旋转xyz”拖放到事件规划图中，叠放在“WorldStart_1”图标上。

 

　　将场景图表中的“根节点”展开，将“地磁场”拖放到事件规划图中，叠放在图标上。

 

　　以上三步表示该场景被浏览器调用浏览时，自动让地磁场模型产生匀速旋转，情形如下图所示。

 

 

　　现在将自动旋转的参数作具体设置。在事件规划图中双击图标，打开对话框。将旋转控制xyz中的z轴旋转角度设置为“360（度）”，时间设置为“20000（毫秒）”，执行持续选择“循环”。这表示地磁场模型将每20秒钟自动绕z轴旋转一周，并且永远循环下去。设置如下图所示。

 

 

　　3．设置鼠标控制效果

 

　　将动作窗口中的“交互”展开，将“鼠标－控制球”拖放到事件规划图中，叠放在“WorldStart_1”图标上。

 

　　将事件规划图中的“地磁场”拖动并叠放在图标上，情形如下图所示。

 

 

　　在事件规划图中双击图标，打开对话框。设置如下图所示。一般情况，可以采用默认设置。

 

 

　　参数简介：“鼠标按键功能”中，左键控制旋转；右键控制大小（即沿垂直屏幕的z轴移动）；左右键同时（或中键）控制移动。

 

　　保存文件。

 

　　四、导出和浏览

 

　　1．打开刚才保存的文件，执行主菜单“文件”中的“发布Internet文件”命令，如下图所示。

 

 

　　2．执行上图所示命令后，打开下图所示对话框。

 

 

　　3．选择保存文件路径，并输入文件名“地磁场”。注意文件扩展名为“.co”，这是发布为Cult 3D文件的专用扩展名。点击保存，打开“保存设置”对话框，如下图所示。

 

 

　　勾选“为该对象保存一个简单的HTML页面”，并在下面的文件名称中选择路径和文件名。这表示可以从该网页文件“地磁场.html”调用“地磁场.co”文件，如同调用Flash文件一样。

 

　　4．点击“几何图形”，可以参照下图将文件中的几何图形和纹理贴图进行压缩，以减小文件大小，适合于网络传播。

 

 

　　5．点击“保存”，在指定的地址中生成了两个文件：“地磁场．html”和“地磁场．co”。点击“地磁场.html”，打开浏览器窗口，出现安全提示，如下图所示。这表示此网页在调用“地磁场.co”文件可能存在风险。

 

 

　　点击安全提示部分，选取“允许阻止的内容”，再次弹出安全警告，如下图所示。

 

 

　　由于刚制作的“地磁场．co”文件并非恶意程序，点击“是”，即在浏览器中打开了“地磁场.co”文件，一个动态的三维地磁场模型赫然在目：地球缓缓旋转，你甚至可以用鼠标任意控制它的观察角度、旋转速度、位置和大小！其交互性和观赏性已达到不可思议的程度。

 

 

　　五、发布到网络

 

　　1．服务器的准备：在你的Server上添加mime-type。添加mime-type是任何不是服务器标准或者默认插件和文件格式所必须的，Cult 3d的mime-type是：“application/x-Cult3D-object”，默认的扩展名是“.co”。

 

　　2．将“地磁场.html”和“地磁场.co”两个文件直接传到服务器上。

 

　　六、从网络浏览

 

　　通过互联网打开服务器上的“地磁场.html”文件，若是首次运行“.co”控件，系统会提示安装相关插件，按提示操作安装即可。若无提示，可进入插件官方站下载页面下载安装。（官方站下载页面：“http://www.cult3d.com/download/download.asp”。）

 

 

　　安装完毕，即可看到地磁场的动态三维模型，以后再次浏览相同类型文件不需再次安装插件。

 

　　【后记】

 

　　在看惯了“Flash”平面动画和“几何画板”的数形关系后，当你赫然看到一个转动带着地磁场磁感线的实时三维地球，而且可以用鼠标控制它任意旋转和缩放，那是一种什么样的体验？其交互性和仿真度已经达到游戏级的效果，它必将引起学生的强烈兴趣。

 

　　心理学上有一个“首因效应”，即首因效应，也称为第一印象作用，或先入为主效应。第一印象作用最强，持续的时间也长，比以后得到的信息对于事物整个印象产生的作用更强。我们可以将众多模型制作成实时三维交互的形式，让学生在玩中学，在学中玩，从而提高学习的效果和效率，并且得到美的享受。

 

　　计算机硬件的快速发展，为实时三维网络技术的发展提供了必要的硬件条件，现在的主流三维动画软件在普通电脑上都能正常运行。网络的进一步普及和带宽的提升，为实时三维网络技术的传播提供了必要的外部条件。在国外，实时三维网络技术已被广泛应用于医疗、艺术、建筑构造、市场开拓、远程教育、科学计算可视化、工程技术、等领域。而在我国，cult3d的应用还不普遍，笔者希望此文能对cult3d在教育方面的应用起个推动作用。