Praca zaliczeniowa z laboratorium sieci komputerowych
Tomasz Kaproń
gr. 7.3, r. 97/98
VRML - rozszerzenie standardu HTML, perspektywy, przyszłość
Dzięki nowej wersji języka VRML już wkrótce strony WWW zyskają „prawdziwy” trzeci wymiar. Taką możliwość zapewnia nowa wersja języka Virtual Reality Modeling Language - VRML 2.0, za pomocą którego nie są tworzone dokumenty HTML, lecz znacznie bardziej złożone struktury - strony WWW prezentujące trójwymiarowe wirtualne światy. Pod nazwą VRML kryje się specyfikacja, opisująca niezależny od systemu operacyjnego zestaw komend języka, pozwalającego na definiowanie i umieszczanie na stronach WWW trójwymiarowych obiektów graficznych. Sposób opisu tych elementów pozwala przedstawiać także większe ich grupy - sceny, zwane też krajobrazami. Język VRML określa się jako „język opisu sceny” bądź „język modelowania wirtualnej rzeczywistości”. Do budowy scen używa się specjalnych pakietów, będących kombinacją aplikacji graficznej i narzędzia programistycznego. Rezultat pracy zapisywany jest przez program w pliku z kodem źródłowym w języku VRML, opisującym obiekty występujące w danym krajobrazie. Opis sceny określa tylko początkowe położenie obiektów oraz ich domyślne właściwości; wszelkie zmiany (np. przesunięcie obiektu przez użytkownika) dokonywane są przez interpreter języka VRML zainstalowany na stacji roboczej i odbywają się bez konieczności wymiany danych z serwerem. Dzieje się tak do momentu, kiedy następuje przejście do nowej sceny (wtedy jej opis „ściągany” jest z serwera).
Intencją twórców VRML 1.0, Marca Pesce'a i Tony'ego Parisi, nie było zastosowanie go do tworzenia trójwymiarowych wirtualnych światów na stronach WWW. Większość aplikacji wykorzystuje ten język właśnie do takich potrzeb. Autorzy VRML 1.0 chcieli dostarczyć konstrukcje językowe, które uproszczą proces tworzenia interfejsów graficznych aplikacji przy jednoczesnym zwiększeniu ich funkcjonalności. „VRML powstał w celu usprawnienia obsługi dwuwymiarowych stron WWW” wg. Marca Pescea. Gwałtowny wzrost popularności Internetu w ostatnich latach sprawił, że zaczęto poszukiwać bardziej zaawansowanych systemów umożliwiających trójwymiarową graficzną prezentację informacji. Niestety, język VRML 1.0 okazał się do tego celu zbyt statyczny, gdyż praktycznie nie pozwalał użytkownikowi wpływać na to co dzieje się na ekranie.
Na początku 1996 roku zespół projektowy VAG (VRML Architecture Group) skierował apel do wszystkich miłośników grafiki i Internetu, aby przedstawili swoje pomysły odnośnie specyfikacji nowej wersji VRML. W ciągu jednego miesiąca dostarczono sześć projektów, których autorami były m.in. tak znane firmy, jak Microsoft (projekt ActiveVRML) i Apple (QuickDraw). Jako punkt wyjścia do dalszej dyskusji wybrano w końcu projekt Moving Worlds, w którego tworzeniu uczestniczyło ponad 50 firm, m.in. Adobe, Borland, Bryce-Metatools, IBM, Macromedia, Netscape i Sega. Kierownictwo nad pracami projektowymi powierzono Silicon Graphics oraz Sony.
W sierpniu 1996 roku koncepcja Moving Worlds została ostatecznie wybrana jako podstawa nowej wersji języka opisu sceny - VRML 2.0. Na rynku dostępnych jest stosunkowo niewiele aplikacji wykorzystujących możliwości VRML 2.0. Jedną z nich jest plug-in do Netscape Navigatora 3.0 - Community Place Browser 2.0 firmy Sony. Kolejnymi programami wykorzystującymi język opisu sceny w wersji 2.0 są: przeglądarka wirtualnych światów Cosmo Player 1.0 firmy Silicon Graphics
oraz program Liquid Reality firmy Dimension X. Wchwili obecnej język VRML 2.0 znajduje się w końcowej fazie projektowej. Istnieją tylko propozycje formalnej specyfikacji, które będą jeszcze poddawane pod dyskusję. Istnieje wiele aplikacji, wykorzystujących różne dialekty VRML 2.0. Jak dotąd elementy tego języka zastosowano w systemach 3D Chat umożliwiających prowadzenie „pogawędek” z wieloma osobami w wirtualnych światach za pośrednictwem komputera podłączonego do Internetu. VRML 2.0 został także wykorzystany w „trójwymiarowej” bazie danych Knowledge Browser znajdującej się na serwerze WWW w Poczdamie. Inne zastosowanie język ten znalazł w pełnotekstowym systemie wyszukiwawczym LyberWorld, umieszczonym na stronach WWW towarzystwa matematyczno-informatycznego w Darmstadt. Mechanizmy zastosowane przez autorów powyższych systemów już w niedalekiej przyszłości umożliwią intuicyjne wyszukiwanie informacji, bez konieczności poznawania systemu zapytań stosowanego w konkretnej bazie danych.
Użytkownik, który po raz pierwszy obejrzy scenę opisaną w języku VRML 2.0 i wyświetloną przez przeglądarkę WWW, zauważy od razu dużo większe „bogactwo” graficzne. Trójwymiarowy świat może teraz posiadać zdefiniowane przez użytkownika tło oraz podłoże. VRML 1.0 sprawiał, że poszczególne sceny były zwykle „zawieszone” w przestrzeni, a motyw podłoża trzeba było pracochłonnie tworzyć z różnych figur geometrycznych. Nowa wersja języka pozwala już np. zdefiniować zachmurzone niebo, dzięki czemu dana scena staje się bardziej naturalna. W wersji 2.0 VRML możliwe jest także uzyskanie takich efektów specjalnych jak mgła, para czy dym. Projektanci wirtualnych scen mogą je obecnie wzbogacać elementami dźwiękowymi, animacjami oraz sekwencjami wideo. Język VRML 1.0 nie dysponował takimi możliwościami, w związku z czym użytkownicy zmuszeni byli wędrować po wymarłych miastach, w których nie dało się zaobserwować nawet najmniejszego ruchu. W tekstach wykorzystywanych w wirtualnych scenach można teraz używać symboli specjalnych, np. narodowych znaków diakrytycznych. Do tej pory można było stosować wyłącznie podstawowy zestaw ASCII (symbole o kodach nie wyższych niż 127). Kolejne innowacje są dostrzegalne dopiero po dłuższej wędrówce w wirtualnej krainie. Do najważniejszych nowości należą przede wszystkim rozbudowane funkcje języka przeznaczone do interakcyjnej „współpracy” obiektów z użytkownikiem. Projektant wirtualnego świata może zaopatrywać jego elementy w tzw. sensory, wrażliwe na każde kliknięcie myszą lub samo zbliżanie się innego obiektu. Takie mechanizmy pozwalają systemowi wykorzystującemu VRML 2.0 odpowiednio reagować na akcje podejmowane przez użytkownika. VRML 2.0 umożliwia dołączanie do opisu sceny fragmentów kodu źródłowego w innych językach programowania. Można je wykorzystać np. do obsługi zdarzeń generowanych przez użytkownika lub obiekty sceny. Jak dotąd zdefiniowano odpowiednie interfejsy dla okrojonych wersji Javy oraz C. Jednak sama możliwość osadzania kodu programów w innym języku pozwala na różnorodne wykorzystywanie tych aplikacji. Obiekty sceny mogą także „wymieniać” informacje z elementami wirtualnych krajobrazów umieszczonych na zdalnych komputerach. Takie rozwiązanie pozwoli np. na spotkanie w tym samym miejscu cyberprzestrzeni Japończyka z Tokio i Hiszpana z Barcelony, wymieniających ze sobą informacje. W jaki jednak sposób miałaby odbywać się taka „rozmowa”, pozostaje na razie zupełną tajemnicą. Nie istnieje jeszcze bowiem żadna formalna specyfikacja standardu wymiany danych pomiędzy użytkownikami „osadzonymi” w wirtualnym świecie. W celu możliwie jak największego skrócenia czasu transmisji danych przesyłanych np. podczas przejścia z jednej sceny do drugiej, kiedy to ładowany jest z serwera opis kolejnego krajobrazu, programy wykorzystujące język VRML 2.0 muszą oprócz trybu tekstowego (ASCII) poprawnie interpretować binarny sposób przesyłania informacji. Jako podstawę tej formy transmisji danych wykorzystano specyfikację formatu QuickDraw 3D Metafile firmy Apple.
Podsumowując można wyszczególnić kilka innowacji wprowadzonych w wersji 2.0, są to:
przenikanie - obiekty na scenie mogą być obecnie definiowane jako „możliwe do przeniknięcia” lub „niemożliwe do przeniknięcia”, dokładniejszy opis sceny - istnieje możliwość ustalenia np. rodzaju tła i podłoża oraz ustawienia źródła światła, lepsza nawigacja - możliwe są różne sposoby poruszania się po cyberprzestrzeni (latanie lub chodzenie) oraz zmiana szybkości przemieszczania się, efekty specjalne - przewidziano wykorzystanie takich efektów, jak mgła, dym czy para, wyświetlanie tekstu - w tekstach dopuszczono możliwość stosowania znaków o kodach ASCII większych niż 127, kontrola zbliżania - obiekt może reagować, gdy użytkownik lub inny obiekt znajdzie się w jego sąsiedztwie, procesy sterowane czasem - dopóki użytkownik będzie przebywał w ramach danej sceny, w określonych przedziałach czasowych mogą być uaktywniane zdefiniowane wcześniej akcje, przetwarzanie skryptów - w kodzie źródłowym VRML można osadzać sekwencje komend w innych językach programowania (C oraz Java), które są wykonywane po zaistnieniu zdefiniowanego przez użytkownika zdarzenia, interakcyjność - użytkownik może ingerować w zawartość sceny i manipulować poszczególnymi obiektami, np. zabierać i przenosić różne przedmioty.
Nowości
Mimo zalet VRML 2.0, istnieje jeszcze kilka czynników, które mogą mieć negatywny wpływ na jego popularyzację. Wśród najważniejszych można wymienić złożoność procesu rysowania sceny. Im bardziej szczegółowe dane opisujące krajobraz, tym więcej informacji musi zostać przesłanych Internetem do komputera użytkownika. Stawia to pod znakiem zapytania wykorzystanie maszyn z modemem wolniejszym niż 14 440 bps.
Drugim istotnym czynnikiem jest wydajność peceta odbierającego i interpretującego dane. W plikach z kodem źródłowym w języku VRML znajdujących się na serwerze zawarto tylko informacje o budowie, położeniu i domyślnych właściwościach obiektów wirtualnego świata. Sam obraz jest wyświetlany i animowany na komputerze klienta, który musi być odpowiednio wydajny. Ponadto nie każdy program może wykorzystywać wirtualne światy zbudowane z wykorzystaniem języka VRML. Na razie trudno bowiem wyobrazić sobie np. MS Worda jako program „trójwymiarowy”. Dlatego też producenci aplikacji wykorzystujących VRML kierują obecnie swe kroki w kierunku branży „rozrywkowej” (przeglądarki do filmów animowanych, atrakcyjne graficznie prezentacje itp.). Jaka będzie dalsza kariera VRML - dziś jeszcze nie wiadomo. Obserwując jednak rosnące zainteresowanie możliwościami udostępnianymi przez wersję 2.0 można śmiało stwierdzić, że pierwszy ważny krok w kierunku stworzenia cyberprzestrzeni w Internecie został już zrobiony.
2