基于Web3D的虚拟现实网络平台的对比与分析

林晓芬，杨玉辉

(1.浙江师范大学信息化办公室，浙江金华321004;2.浙江大学 现代教育技术中心，浙江 杭州310007)

基于Web3D的虚拟现实网络平台的对比与分析

林晓芬1，杨玉辉2

(1.浙江师范大学信息化办公室，浙江金华321004;2.浙江大学 现代教育技术中心，浙江 杭州310007)

虚拟现实网络平台在远程教育中有着广泛的应用前景，但目前在技术上还欠成熟，加之许多教育工作者对虚拟现实网络平台缺乏了解，从而制约了该技术的应用。针对这一现状，本文介绍了分布式虚拟网络平台的研究现状，分析和比较了两款Web3D虚拟场景的分布式网络平台，提出了分布式网络平台的改进方法并阐述了其在远程教育中的应用。

Web3D技术;分布式虚拟现实;ABNet平台;BS Collaborate平台

1 Web3D虚拟网络平台的研究现状

Web3D是在互联网上应用的虚拟现实技术。Web3D技术是把握未来网络、多媒体、游戏设计、人性化动画设计、信息处理及人工智能的关键技术。分布式虚拟现实(Distributed VR)技术使多个地理上相互独立的用户实时地通过计算机网络连接在一起，共同分享一个虚拟空间，一起体验虚拟经历，使虚拟用户达到一个更高的境界［1］。基于Web3D的分布式虚拟现实网络平台就是一种将VRML/X3D等技术构建的虚拟现实场景，同所有用户的虚拟替身整合在一个虚拟环境中，使用户能够共同体验虚拟环境，通过交流合作来完成各项任务的通用性网络平台。

当前基于Web3D分布式虚拟现实网络平台的使用已经相当成熟，并且已经商业化，甚至用于游戏的开发。如:ABNet、BS Collaborate、Blaxxun Platform 7、Twinity、VastPark、Active Worlds 等。利用 Web3D虚拟现实网络平台支持各种虚拟现实开发软件制作的虚拟场景实现了多用户的虚拟体验共享，交流协作式的任务完成模式，达到对现实的高层次虚拟仿真，在虚拟旅游、网上电子教育、电子商务、企业内部交流/远程协作等方面有良好的应用。但是，利用Web3D虚拟现实网络平台构建网络虚拟学习环境的应用却不多，教育工作者对这方面的尝试也不够充分。

2 Web3D虚拟现实网络平台

Web3D虚拟现实网络平台可以将不同地域的用户合成在一个虚拟环境中，借助虚拟环境可以进行相互交流、协作、共同学习，应用于教育可以大大提高教育的娱乐性和趣味性。比较有名的Web3D虚拟现实网络平台主要有KimballSoftware的ABNet和Bitmanagement公司的BS Collaborate平台。

(一)ABNet虚拟现实网络平台

ABNet是一款KimballSoftware软件，是由美国Rick团队所开发。主要用来支持Web3D技术开发的Web3D虚拟环境，并将其转化为分布式的多用户环境，实现用户的相互交流和协作。它是一款通用性平台，可以任意地更换三维场景，选择不同的虚拟替身，并支持语音文本通信和虚拟替身的动作［2］。

1、ABNet平台的系统架构与运行环境

图1 ABNet平台的系统架构

ABNet平台分为ABNet服务器和ABNet客户端两个部分，网络服务器中需要安装ABNet服务器，在客户端需要安装ABNet客户端。由ABNet客户端向ABNet服务器发送虚拟替身的操作信息，如虚拟替身的运动、各种动作、文本通信等，ABNet服务器将个人客户端发送的各种操作信息广播给所有的客户端，从而实现虚拟环境中各种信息数据的及时更新。

2、ABNet平台的功能

(1)自由更换虚拟环境和虚拟替身。通过ABNet平台的主页面，用户只需要在登陆页面输入Web3D格式的三维虚拟环境和用户使用的虚拟替身的网络地址，就可以自由地更换三维虚拟环境和用户的虚拟替身。在三维虚拟环境中，用户也可以点击任务列表，选择平台提供的虚拟替身。系统将访问同一个虚拟环境的用户合成在同一个虚拟空间中。在同一个虚拟环境中，他们可以一起浏览虚拟环境中存在的事物，相互之间可以交流、协作和通信，能使用户产生一种身临其境的感觉。

(2)通信功能。在ABNet平台构建的虚拟环境中，用户可以通过选择姿势列表，利用简单的身体语言来进行通信。用户也可以通过发送文本信息进行通信，支持多种国家的语言，并且采用了TTS(Text To Speech)技术，将用户之间的文本信息转化为语音，使用户之间的交流和沟通更加便利。

(3)用户信息显示。在ABNet平台构建的虚拟环境中，通过用户信息窗口可以显示，当前虚拟环境中存在的用户的用户名，用户访问的虚拟环境名称，以及系统中链接的虚拟环境列表。通过用户信息窗口还能在虚拟环境里以web页面的形式显示当前虚拟环境的介绍信息。用户还可以更换各种颜色的界面风格。

(二)BS Collaborate虚拟现实网络平台

BS Collaborate平台是由Bitmanagement Software公司所开发，是一款可以将任何基于WEB3D虚拟场景和多用户替身整合在一起的虚拟网络平台。

1、BS Collaborate平台的系统构架与运行环境

BS Collaborate平台由客户端、服务器和数据库组成。客户端插件同时也是最新的基于VRML虚拟现实的浏览器插件，必须是BS Contact VRML－X3D 7.1版本以上。它用来显示虚拟现实场景和服务器端的信息，接受用户和虚拟环境的各种动作交互，以及将用户的各种操作和交互、交流行为反馈给服务器［3］。服务器(BS Collaborate Server)主要用来接受用户的登陆和离开，将所有的用户虚拟替身整合在一个虚拟环境中，响应客户端的请求和客户端发送的所有用户的更新信息，并将所有用户的各种实时更新信息广播给所有的用户，也可以通过查阅服务器，将服务器的信息发送给所有的用户，从而实现了虚拟环境的分布式。BS Collaborate平台运行环境需要利用IIS服务，通过网页来进行远程的操作和交互。

图2 BS Collaborate平台的系统架构

2、BS Collaborate平台的功能

(1)实现了VRML/X3D虚拟场景的分布式。所有用户可以通过自己的计算机远程浏览共同的三维虚拟场景，跨越时空，实现对逼真的现实模拟和非现实虚拟的体验。

(2)多用户虚拟替身的共同体验。所有用户存在于同一个虚拟现实环境里，共同来进行虚拟体验，如旅游观光、学习、教学实验等等，增加了平台的趣味性和沉浸性。

(3)多用户动虚拟替身动作交互的分布式。所有用户的虚拟替身可以通过简单的肢体语言来进行交流，虚拟替身也可以与虚拟现实环境中的其他事物进行交互，如虚拟替身相互打招呼，鞠躬，虚拟环境中门的开关等等。

(4)文字协作交流功能。通过BS Collaborate平台的交流模块，所有用户可以进行文字的交流，信息的发送。在虚拟现实环境里可以借助交流模块，可以实现用户的相互帮助协作来共同完成一项任务以及虚拟体验的交流等等。

3 两款Web3D虚拟现实网络平台的对比与分析

(一)两款Web3D虚拟网络平台优缺点的比较分析

本文从ABNet和BS Collaborate平台的平台构建的配置、技术支持、信息交流的便捷性、以及使用的复杂程度等方面，对两种平台的优缺点进行了分析，为教育工作者的使用提供指导。

表1 ABNet平台和BS Collaborate平台对比分析

如表1所示，在平台的构建方面，ABNet与BS Collaborate相比比较简单，只需要安装客户端和服务器的安装包，然后将IIS信息服务虚拟路径设置为ABNet服务器安装包的文件夹即可，而BS Collaborate平台需要修改平台的一些文件。在技术支持上，他们都采用了当前流行的JAVA多线程技术，并且都支持多用户功能;利用ABNet的登陆页面、平台中的虚拟替身列表、用户信息列表，用户可以很方便地浏览和更换虚拟替身和虚拟环境，而BS Collaborate平台需要修改虚拟环境文件和虚拟替身文件。在通信方面，ABNet平台支持各种语言的文本通信，并且采用TTS技术将文本转化为语音，在工作列表还可以通过身体语言来交流，充分调动了人们的视觉、听觉和触觉多种感官，为人们的交流提供了极大的便利，而BS Collaborate平台只提供了文本通信，支持的语言有限，只有简单的几个动作。值得高兴的是这两种平台都是免费平台。

(二)改进Web3D平台的建议

以上两种平台都有待改进的地方。ABNet、BS Collaborate、Blaxxun Platform 7、Twinity、VastPark、Active Worlds等Web3D平台也都有各自的缺陷。在用户信息显示方面，可以将每一个用户名显示在每一个虚拟替身的头顶，将每一个用户发送的文本信息显示在虚拟替身的附近，以方便用户之间的人物的辨别和交流。可以增加视频交流工具，让用户都能看到对方的影像，这样将使平台变得更加丰富。在交互性方面，增加虚拟环境中交互的分布性，让每一个用户都能共享其他用户与环境中物体交互的信息。如大家可以一同看电影，阅览书籍，一起做实验等。通过对Web3D平台的改进将使Web3D平台变得更加有便利和丰富多彩，便于扩大在远程教育中的应用，使每一个学生都能感受到虚拟学习环境中的乐趣，沉浸其中，学会自主学习，从而实现“寓教于乐”的理想教育效果。

4 Web3D虚拟网络平台在教育中的应用

虚拟现实网络平台是基于Web3D的分布式虚拟学习环境构建的关键部分，通过虚拟现实网络平台才能将传统的孤立的虚拟学习环境与虚拟替身连接起来，实现大场景的分布式虚拟学习环境。［3］分布式虚拟学习环境为学生提供语音、视频和文本的实时通信功能，将分布在不同地方的学生通过虚拟替身的形式整合在一个虚拟学习环境中，进行交流协作和远程学习。这样既实现了时空的跨越，又增强了虚拟学习环境的沉浸感，能够有效地吸引学生参与学习。可见，虚拟现实网络平台蕴含着巨大的教育应用潜能。

利用虚拟现实网络平台，我们能够创设非常有效的网络学习环境，这是一种非常有发展潜力的计算机网络教育形式。国内外已有了一些很好的关于虚拟现实在远程教育中应用的案例:虚拟博物馆、虚拟教室、虚拟实验室、虚拟健身馆、虚拟校园等等。

基于Web3D的分布式虚拟学习环境通过网络使得不同地域的学生能在同一个虚拟学习环境中交流协作、共同学习、共同进步，实现了教育资源的共享，在提高教学效益的前提下有效地节约了教育成本。同时也存在着不足之处，如开发周期长，网络带宽的限制、网络服务平台构建的难度比较大等。随着计算机软件的发展和分布式虚拟现技术的不断完善，将会逐渐地分布式虚拟学习环境，为众多的教育者所接受。分布式虚拟学习环境的开发和应用已经对传统教育环境造成了冲击，为教育教学的改革提供了新的思路，也必将对现代远程教育产生深远的影响。

［1］Zhang JianPing ，Yang YuHui.Design and Implementation of Virtual Museum based on Web3D［J］.Transactions on Edutainment，2009，(2):106.

［2］佚名.What is ABNet［EB/OL］.［2011－10－25］http://vrmlworld.net/forums/viewtopic.php?t=118.

［3］佚名.BS contact［EB/OL］.［2011.10.27］http://www.bitmanagement.com/en/products/interactive－3d－clients/bs－contact.

［4］Pan Z，Cheok A D，Yang H，et al.Virtual Reality and Mixed Reality for Virtual Learning Environment［J］.Computers ＆Graphics，2009，(30):20－28.

Comparison and analysis of Web3D-based VR network platform

LIN Xiao-fen1，YANG Yu-hui2
(1.Informatization Office，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，Zhejiang，China;2.Modern Education Technology Center，Zhejiang University，Hangzhou 310007，Zhejiang，China)

This article introduces the current research status quo of Web3D-based VR network platform and 2 kinds of Web3D virtual reality network platforms，compares and analyzes them，and elaborates the application of Web3D VR network platform in online education.

Web3D technology;Distributed VR;Web3D VR network platform;ABNet;BS Collaborate

TP391.9

A

1003-8078(2012)03-0033-04

2012-02-17 doi10.3969/j.issn.1003－8078.2012.03.10

林晓芬，女，浙江苍南人，助理工程师，硕士，主要从事网络教育应用研究。杨玉辉，男，河南洛阳人，助理工程师，硕士，研究方向为数字媒体。

(李鑫)