Trabalho acadêmico sobre a linguagem VRML

1. VRML
Virtual Reality Modelling Language
Unicarioca
Aluno: Milton Ferreira de Andrade Filho
Matr.: 1072160001 Turma: 12223
Prof.: Carlos Alberto Pereira Bahiana

2. Introdução à VRML
A Internet é uma rede de computadores que conecta Universidades, Empresas, Centros
de Pesquisa, Lares e Departamentos do Governo. Pode­se pensar na Internet como a
maior rede de computadores do mundo, e como uma poderosa ferramenta de
comunicação. Atualmente um dos recursos mais utilizados da Internet é a WWW (World
Wide Web), que provê uma forma de acesso e recuperação de informações através de
links a documentos, onde um link corresponde a uma conexão entre pontos da rede que
permite que sejam feitas referências a outros documentos, outras seções do próprio
documento ou figuras nas páginas de um serviço de informações na WWW. Pode­se
caracterizar WWW como um conjunto de informações distribuídas pela Internet, onde o
usuário "navega" através dos diversos sites.
VRML (Virtual Reality Modelling Language) é uma linguagem de descrição de cenas ou
mundos 3D, usada para criar ambientes tridimensionais que podem ser transmitidos
através da Internet. VRML é atualmente o formato de compartilhamento de descrições
tridimensionais mais difundido na Internet, assim como o HTML é o formato mais
difundido para descrição de páginas hipermídia. Arquivos com extensão *.wrl contêm
descrições compactas de mundos virtuais (cenas) que podem ser transferidas através da
Web e visualizadas através de navegadores VRML. Ao permitir que objetos em um
mundo tridimensional possam referenciar outros mundos e recursos da Web, VRML cria
espaços de interação multidimensionais.
Figura 1: Cubo 3D

3. A VRML não trata de realidade virtual, pois, não modela experiências imersivas em
mundos 3D nas quais são usadas, por exemplo, capacetes, luvas e outros sensores,
embora nada impeça que aplicações de realidade virtual possam se utilizar de VRML
como suporte à descrição de cenas e suas propriedades interativas.
Outro aspecto importante sobre VRML é que ele não é um modelo multiusuário. O
esquema de documentos, códigos ou mundos virtuais sob demanda, obtido com o suporte
de HTML, Applets Java e VRML, respectivamente, não oferece suporte natural ao
compartilhamento simultâneo de um mesmo mundo virtual por várias pessoas. No caso
de VRML cada usuário da Web interage individualmente com sua própria cópia isolada do
mundo virtual, alheio às explorações empreendidas por outros usuários que podem estar
naquele mesmo instante utilizando outra cópia daquele mesmo mundo.
Figura 2: Capacete 3D
Figura 4: Ambiente Multiusuário
Figura 3: Luva 3D

4. Ambiente Virtual Distribuído – DVE
Existem atualmente projetos que intergrado ao VRML permite um ambiente virtual
compartilhado ou ambiente virtual distribuído (DVE ­ Distributed Virtual Environment). O
DVE é uma simulação em tempo­real de um mundo real ou imaginário, onde usuários
estão simultaneamente presentes e podem navegar e interagir com objetos e outros
usuários.
Um ambiente virtual distribuído (DVE) necessita das seguintes características:
 Permitir que um grupo de usuários separados geograficamente possam interagir
em tempo real;
 Permitir um número elevado de usuários simultaneamente conectados;
 Precisa ser tridimensional para os olhos e ouvidos. Movimentos no ambiente
mudam a perspectiva visual e auditiva do usuário;
 Os usuários são representados por avatares (personagens representativos no
mundo virtual);
 Precisa mudar com a movimentação dos usuários (entrada, saída e movimentação
no ambiente), criando com isso uma dificuldade adicional;
 Permitir simulações computacionais podendo ir além da imitação com o mundo
real;
 Permitir comunicação verbal (microfone e fone de ouvido/caixa de som);
 Possibilidade de ser executado em equipamentos (hardware) acessíveis e redes de
acessos mais populares e com banda suficiente.
Estes itens não são características necessárias para o funcionamento da DVE, mas é
necessário para que atinja o grande público, para viabilizar os projetos.
Exemplos de Ambiente Virtual Distribuído – DVE
DIVE (Distributed Interactive Virtual Environment), um ambiente desenvolvido pelo
Swedish Institute of Computer Science. Trata­se de um sistema de realidade virtual
multiusuário baseado na Internet onde participantes navegam em um espaço 3D e vêem,
encontram e interagem com outros usuários e aplicações.
NPSNET, um ambiente desenvolvido pelo Instituto Naval dos EUA que simula uma
batalha.
MASSIVE, sistema desenvolvido pela Universidade de Nottingham. Na versão 3 este
sistema incorporou testes para teleconferência.

5. NICE (Narrative­based, Immersive, Construtivist/Collaborative Environment), é um
sistema onde crianças constroem e cultivam ecossistemas virtuais simples, colaboram,
via rede, com outras crianças remotamente localizadas e criam histórias a partir de suas
interações nos mundos real e virtual. Foi desenvolvido pela Universidade de Illinois e
utiliza tecnologia Cave.
HISTORICITY é um ambiente virtual colaborativo distribuído que mostra a história da
antiga Cingapura. Esta aplicação utiliza uma arquitetura cliente­servidor que particiona o
mundo virtual em comunidades, distribui essas comunidades entre um conjunto de
servidores e migra os clientes de um servidor para outro à medida que os clientes se
movimentam através das comunidades. Essa arquitetura busca reduzir o tráfego entre os
servidores.
GORILLA WORLD é um ambiente virtual colaborativo que auxilia no aprendizado e
estudo do comportamento dos gorilas que vivem no zoológico de Atlanta.
LRVChat3D, está sendo desenvolvido pela Universidade Federal de Santa Catarina para
suporte ao ensino à distância.
RING, um sistema que utiliza algoritmo de visibilidade para determinar potenciais
interações visuais entre entidades e com isso reduzir o número de mensagens enviadas.
CMW ­ Collaborative Medical Workbench, um sistema de projeção desenvolvido na
Alemanha para planejamento de cirurgias e treinamento.
AVC­MV, um ambiente virtual colaborativo multi­usuário para a Internet, que dá suporte
ao ensino e envolve o desenvolvimento de ferramentas para possibilitar a criação de
mundos virtuais por crianças e adolescentes, de maneira colaborativa e de acordo com o
modelo construtivista de ensino­aprendizagem. Este ambiente está sendo desenvolvido
como parte do Projeto Museu Virtual, por pesquisadores dos Centro de Pesquisas de São
Carlos, Fundação Eurípedes de Marília e Universidade Federal de Santa Catarina.
Versões de VRML
A versão 1.0 de VRML, concebida em 1994, apresenta muitas limitações, principalmente
no que se refere à modelagem de interação. Diversas empresas que desenvolveram
navegadores para VRML 1.0 fizeram extensões proprietárias na linguagem, de modo a
contornar estas limitações, o que contribuiu para que as várias versões diferentes de
VRML 1.0 se tornassem incompatíveis entre si. Tal fato limitou bastante a disseminação
de VRML 1.0 através da Web. A versão de VRML que promete ser mais adotada é VRML

6. 97, que constitui um ligeiro aprimoramento de VRML 2.0 Moving Worlds. VRML 97 é
suportada pelo Web3D Consortium (Web3D Consortium, 1999), antes chamado de VRML
Consortium. VRML 97 já é um padrão controlado pela ISO ­ International Standards
Organization.
VRML 1.0
VRML 1.0 suporta basicamente a especificação de um mundo 3D estático. Objetos VRML
são chamados de nós, e quando organizados hierarquicamente constituem um grafo de
cena. Em VRML 1.0 existem três tipos de nós:
• forma ­ descreve a geometria primitiva de um objeto: cubo, esfera, cilindro ou
cone;
• propriedade ­ modifica a geometria original de um nó, acrescentando outras
características como textura, luminosidade, etc., ou aplicando transformações
como translação, rotação e escala, colocação de luzes direcionais, pointlight e
spot­light;
• agrupamento ­ agrupa um conjunto de nós e faz com que propriedades (e
transformações) sejam aplicadas a todo o grupo.
VRML 97
VRML 97 oferece substancial melhoria ao padrão VRML, capazes de torná­la um formato
3D bem sucedido na Web. VRML 97 é uma linguagem dinâmica, apta a incorporar futuras
características, cujos principais aspectos inovadores com relação a VRML 1.0 são o
suporte à:
Figura 5: Objeto VRML 1

7. • Criação de mundos estáticos mais realistas ­ cenários celestes e de terreno
(montanhas, nuvens, nevoeiro), terrenos irregulares, nós geradores de som (grilos
na mata, vidros que se quebram), etc.;
• Interação ­ inclusão de sensores de aproximação, sensores de tempo e detectores
de colisão;
• animação ­ interpoladores de animação, para criar, por exemplo, objetos que
modificam de cor quando se movendo;
• scripting e eventos ­ nós especiais contém scripts que encapsulam e
automatizam tratadores de eventos. Eventos são roteados entre complexas
estruturas de tratamento de eventos, programadas em Java ou JavaScript ;
• prototipagem ­ permite encapsular grupos de nós como um novo tipo, de modo
que possa ser reutilizado em outros mundos.
Do VRML97 ao X3D
X3D é o acrônimo para eXtensible 3D. X3D pode ser considerado como a evolução
natural do padrão VRML97. Foi concebido para intercâmbio de conteúdo 3D com base na
Web, sendo que este conteúdo é expresso como um documento XML (Extensible Markup
Language). Com isto se combinam interoperabilidade e flexibilidade para se estabelecer
um intercâmbio e executar aplicativos em diferentes plataformas computacionais através
da Web.
X3D é um padrão aberto para distribuir conteúdo 3D. O X3D não é uma API de
programação, nem tão pouco um formato de arquivo para troca de geometrias. Combina
ambos, geometria e descrições de comportamentos instantâneos num simples arquivo
que tem vários formatos de arquivos disponíveis para isso, incluindo o Extensible Markup
Language (XML).
Figura 6: Cenário VRML 97 Figura 7: Ambiente tridimensional
VRML97

8. O X3D surgiu de uma revisão da especificação ISO VRML97, e incorpora os avanços dos
recursos disponíveis nos últimos dispositivos gráficos comerciais e também incorpora
melhorias na sua arquitetura. O núcleo da especificação do X3D está em permanente
desenvolvimento pelo X3D Specification Working Group (http://www.web3d.org/).
O X3D possui diversos níveis de funcionalidades através das várias definições de perfis.
Um desses perfis é chamado de Interchange e é dirigido especificamente para
ferramentas de criação de conteúdo digital (DCC) como AutoCAD, 3DMax e Maya.
Quais as principais diferenças entre X3D e o VRML
Existem algumas diferenças entre os dois padrões. O X3D como surgiu do VRML,
aproveita o trabalho desenvolvido no VRML apresentando melhorias. Começaram por
alterar as premissas básicas que foram desenvolvidas para promover uma maior
flexibilidade. Essas mudanças iniciaram pela especificação que sofreu um completo ajuste
e que se dividiu em três especificações separadas:
 Conceitos Abstratos;
 Formato de codificação para arquivos;
 Acesso a linguagem de programação.
Outras modificações foram implementadas para incluir a maior precisão com a iluminação
e modelo de eventos e a troca de nomes de campos para criar uma maior consistência.
As maiores e mais importantes melhorias foram:
 Modelo de programação de aplicações revisto e unificado;
Figura 8: Modelo VRML 97 e X3D

9.  Vários formatos de codificação, para descrever o mesmo modelo abstrato,
incluindo o XML;
 Arquitetura modular que permite uma variedade de níveis a ser adaptado e
suportado por diversos tipos de interesses;
 Estrutura da especificação expandida.
O X3D só tem uma interface de programação de aplicações (API), o que difere do VRML
que possui uma API de script interna e mais uma API externa. O fato de o X3D ter uma
única API resolve diversos problemas que existiam no VRML97, o que leva que X3D
tenha uma implementação mais robusta e confiável.
O X3D também suporta vários tipos de codificações de arquivos, incluindo o VRML e o
XML. A codificação XML permite uma integração com serviços Web e arquivos de
transferência de dados entre plataformas. Cada uma das codificações tem as suas
vantagens para diferentes aplicações. Todas as codificações suportam todo o conjunto de
características de X3D.
O X3D possui uma arquitetura modular para promover uma maior extensibilidade e
flexibilidade. A maioria das aplicações não necessitam de todos os recursos do X3D, e
nem todas as plataformas suportam a totalidade das funcionalidades definidas na
especificação. Os recursos do X3D são agrupados em componentes que podem ser
suportados pela implementação em uma mistura de capacidades para atingir as
necessidades de uma plataforma em particular. O X3D também introduz o conceito de
perfis ­ um conjunto de componentes que normalmente são encontrados em certos
domínios de aplicações, plataformas, ou um cenário de uso, por exemplo, trocas de
geometrias entre ferramentas de modelagem.
Diferente do VRML 97, onde é requerido um completo suporte das suas funcionalidades
para que esteja em conformidade, o X3D permite vários níveis de suporte do padrão para
atingir uma variedade de necessidades.
VRML e o Ciberespaço
Como no ambiente virtual distribuído (DVE), alguns fatores que restringem o uso prático
das tecnologias de mundos virtuais 3D na Internet são:
 Poder computacional. Mesmo considerando­se o avanço crescente dos
computadores, as plataformas capazes de criar interações 3D em tempo­real ainda
são dispendiosas e complexas. Por outro lado, experiências focalizadas na solução
de problemas mais restritos produzem efeitos satisfatório, como por exemplo, na
criação de Shoppings Virtuais.

10.  Fatores humanos. Embora nossos olhos captem uma visão 3D do mundo, a
inteligência e cognição humanas criam modelos multi­dimensionais da realidade,
onde se considera as dimensões temporais, a noção de propriedade e
comunidade, etc. Esta capacidade humana de tratar multi­dimensionalidade sugere
que o tridimensional, embora atraente aos olhos, não traz necessariamente
mudanças qualitativas e quantitativas à interação .
 Ausência de ferramentas e ambientes de desenvolvimento adequados.
Construções virtuais 3D são complexas de construir e alterar. É difícil possibilitar
ao usuário a capacidade de acrescentar contribuições ao mundo 3D que explora.
Isto contribui para transformar os mundos virtuais 3D em vitrines dispendiosas que
oferecem pouca possibilidade de explorar interações emergentes. O
desenvolvimento de projetos baseados na tecnologia Java­3D parece oferecer
soluções básicas para este problema.
Alguma categorias de aplicações 3D para WEB:
 Visualização de Produtos;
 Maquetes Virtuais para Arquitetura;
 Jogos On Line;
 Treinamento à Distância.
Para as utilizações, citadas acima, é preciso algum tipo de player, pois os sistemas
operacionais ainda não suportam 3D nativamente variando de plataforma (OpenGL,
DirectX, etc.).
Players
Os players podem ser do tipo ActiveX ou um Applet Java. No caso do Java o sistema já
possui suporte para 3D, não sendo necessário na maior parte dos casos instalar o applet.
Geralmente os players baseados em ActiveX rodam em cima do DirectX, enquanto os
applets Java utilizam o OpenGL.
Uma vez que todo sistema operacional hoje, vem com alguma versão de OpenGL. Então
não faz sentido duplicar funcionalidades se é possível utilizar a API gráfica disponível. Isto
vale também para o DirectX. São tantas as funcionalidades que muitos engines estão
abandonando as rotinas proprietárias para utilizar as rotinas existentes nas APIs.

11. Exemplos de projetos em VRML (Java 3D)
No exemplo abaixo o usuário pode “manusear” o aparelho de celular e conhecer as suas
funcionalidades antes de adquiri­lo. (http://www.mio­tech.be/en/gps­navigation­device­
Mio­A701­overview.htm)
No próximo exemplo é apresentado um conjunto de jóias. É possível intergir com os
modelos mudando a cor. Clicando­se nas jóias se escolhe o modelo. Clicando­se nas
esferas se escolhe uma cor. (http://www.mon­bijou.net/demo.html)
Figura 9: Visão perpectiva do celular Figura 10: Visão do verso do
mesmo celular
Figura 11: Visão com todas as jóias
com a escolhida em perspectiva
Figura 12: Visão da jóia escolhida
com a nova cor

12. No exemplo abaixo a proposta é a interação total do usuário permitindo construir,
virtualmente, a sua mesa de trabalho. Através de opções clicáveis escolhe­se os
elementos pré­definidos que farão parte do projeto final da mobília. A ferramenta permite
ainda rotacionar o objeto. Pode­se observar na imagem os pontos em vermelho
mostrando as opções que foram escolhidas. (http://formaspace.com/design_online.php )
Outras engines exclusivas para uso em Web como o VET player da Viewpoint
(http://www.viewpoint.com/) e Wirefusion da DeMicron
(http://www.demicron.com/gallery/index.html) já possuem ferramentas para o
desenvolvimento e a publicação de aplicações 3D para a Web.
Na galeria de exemplos da Demicron (Imagem do tenis abaixo), permite interação
(movimentação) do usuário com o produto mudando de vista.

13. Conclusão
A principal motivação para o desenvolvimento de ambientes 3D multi­usuários na Web
está na possibilidade de transformar a Web de um espaço basicamente de informação
para um lugar social, com informação e com uma comunidade de usuários que
compartilham essa informação e interagem entre si. Ainda que apenas um reduzido
número de ambientes virtuais colaborativos estejam disponíveis, estes ambientes já
mostram um grande potencial.

14. Bibliografia Utilizada
VRML
http://www.cic.unb.br/~jhcf/MyBooks/ciber/doc­ppt­html/VRML.html
http://www.cic.unb.br/~jhcf/MyBooks/ciber/doc­ppt­html/
http://www.inf.pucrs.br/~manssour/VRML/Intro.html
http://www.uff.br/mestcii/sueli1.htm
http://www.dca.fee.unicamp.br/courses/IA368F/1s1998/Monografias/alberto/
X3D
http://people.ufpr.br/~aberutti/projetos/x3d/x3d.htm
http://lmbg.blogspot.com/2007/03/visualizador­web­3d.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/X3D
Ambientes Virtuais Cooperativos e Colaborativos
http://www.inf.ufrgs.br/~nedel/cmp513/12­cooperative­vr­p.pdf
http://www2.dc.ufscar.br/~regina/apresentacoes/LDVE­USP.pdf