三维互联网技术(Web3d)标准风云录
责任编辑:Asen 时间:2011-09-10 11:43
[导读]
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“三流企业卖苦力,二流企业卖产品,一流企业卖专利,超一流企业卖标准。”当今国际上流行着这样一种理念。这深刻揭示了当今世界群雄纷争,谁制订标准,谁就掌握了话语权,谁就易赢得市场。
目前所有的三维虚拟世界及相关平台,国内外如由我世界(uWorld)、第二人生(Second Life)、Kaneva等等,还有OpenSim等开源和商业平台技术提供方(志在提供简单虚拟环境,给公司和个人满足内部搭建虚拟世界需求),以及地理环境为基础的相关的三维平台如微软的虚拟地球和谷歌的的GOOGLE地球等,都是基于已有的游戏引擎技术和已有的互联网技术的基础上进行深度开发的产品,其中有些新的开发(典型是虚拟地球和GOOGLE地球)带有系列专利。但无一例外,都没有采用统一的三维互联网技术标准。不是不愿采用,而是目前根本就没有成熟的三维互联网技术标准,也没有成熟的三维互联网技术。
三维互联网技术标准的重要性和特殊性,决定了将来它必然是公众都能使用的一种互联网技术标准语言。当然也有些中小公司也遵循这个思路(如国内的帕拉巫),但限于力量不足,仅仅能创建一门局限于三维游戏功能为主的技术语言都已步履艰难,所以几乎中小公司都只能作网站产品、作软件平台。为了创建这种三维互联技术标准语言,史上几乎所有IT巨头都卷入了这场漫长的技术标准语言的创建和争夺的战争中。
1、三维互联网技术标准
显然,技术乐观主义者们的革命宣言,无限夸大了虚拟世界(Virtual World)的优势特性。尽管,我们无疑都相信在未来虚拟世界(Virtual World)会取得巨大的成功。但是虚拟世界(Virtual World)显然并不能完全取代现在的Web页面形态的互联网。因为我们的诸多信息获取方式比如搜索、查看产品列表、收发电子邮件,这些都已经成为我们日常必不可缺少的工具。这些显然是虚拟世界(Virtual World)所无法取代的,并非所有的上网需求都必然要转化成为3D图形界面。正如Nielsen/Norman集团的咨询顾问Jakob Nielsen所说:“3D图形界面一直是非常具有魅力的,但是在管理信息方面却无能为力”,因此虚拟世界和3D图形界面有其优势,也有其明显的缺陷。未来的互联网领域必然是虚拟世界(Virtual World)和Web页面形态的互联网将会长期共存。而虚拟世界(Virtual World)将会从一种新的应用方式,逐步进入主流,成为和搜索、电子邮件一样普及的互联网应用。
如果我们将3D图形界面和Web页面形态的信息统一,建立一种全新的技术标准,互联网将融合成为一个新的技术体系,三维互联网就能从根本上包容目前平面的形态的互联网,这意味着下一代互联网的真正到来。
为了建立这么一种全新的技术标准,我们暂时称之为三维互联网技术标准,历史的斗争从未停息,反而愈演愈烈。三维互联网技术标准中以ISO国际标准为代表,就是VRML和X3D语言标准,然而它却是饱经磨难的标准,早产而不成熟的标准。为了杜绝技术标准给某个别巨头垄断,WEB3D协会约定VRML和X3D是一个开放的标准,并不需要付相关的版税。可以以任何想要的方式使用。Web3D 联盟有一个严格的政策,即不能有阻碍知识产权的技术,将长期的同意 ISO 把X3D规格免费向大众发布。
2、VRML和X3D标准的历史
VRML(Virtual Reality Modeling Language)即建模语言。“”(virtual reality,通常简写为VR),有时也被称为“人工现实”(artificial reality)、“人工世界”(artificialworlds)、“虚拟世界”(virtual worlds)。在汉语世界,除“”这种通行的译法以外,还有“虚拟实境”(台湾地区译法)、“灵境”(强调它提供的是一个奇异的环境)、“临境”(强调它让人身临其境)等等。
是一种可以创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统。它的基本特征是沉浸感(Immersion)、交互性(Interation)、想象力(Imagination)。它是一门直接来自应用的涉及多系统的新实用技术,是集先进计算机、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等合为一体的综合集成技术。
VRML(Virtual Reality Modeling Language,造型语言)是描述虚拟环境中场景的一种标准。它定义了三维应用系统中常用的元素,如层次变换、光源、视点、几何、动画、雾、材料特性和纹理映射等,并具有简单的行为特征描述功能。VRML可作为多个(VR)系统或其组成部分中有效的三维文件交换格式,这使得VRML趋向于成为一种单一的多平台WWW描述语言。
1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上,首次正式提出了VRML这个名字。
当代Web的奠基人Tim Berners-Lee 提出了需要制定一个3D Web 标准,并创建了标记语言VRML(Virtual Reality Markup Language) 这一名字。VRML的名字很快更改为“Virtual Reality Modeling Language”即“造型语言”,以反映它强调的是整个世界,而不是单纯的文本页。
值得一提的是VRML与互联网HTML标准的诞生几乎同步: HTML (超文本置标语言第一版)在1993年6月发为互联网工程工作小组 (IETF)工作草案发布,成为W3C推荐标准则是HTML 3.2——1996年1月14日。
1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0草案。
1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0第一版。它在 VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。
1997年12月VRML作为国际标准正式发布。
1998年1月正式获得国际标准化组织ISO批准(国际标准号ISO/IEC 14772-1:1997)。简称VRML97。
2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准(草案),2002年7月23日,联盟发布了可扩展3D(X3D)标准草案。
X3D是一种专为万维网而设计的三维图像标记语言。全称可扩展三维(语言) (Extensible 3D简称X3D),是由VRML的升级版本。
X3D(Extensible 3D)是一套软件标准,它定义了基于Web与网络传播的、与多媒体集成的交互式3D内容。X3D语言是Internet上3D多媒体和共享虚拟世界的文件格式新标准,是一种创建观看和处理三维物体和空间的开放规范。X3D 是一个软件标准,定义了如何在多媒体中整合基于网络传播的交互三维内容。X3D 将可以在不同的硬件设备中使用,并可用于不同的应用领域中。比如网络三维、、工程设计、科学可视化、多媒体再现、娱乐、教育、网页、共享虚拟世界、各种仿真系统的应用开发等方面。X3D也致力于建立一个3D图形与多媒体的统一的交换格式。X3D将交互作用、结构化图形以及两个附加维的下一层次引入到在线系统中。第三维浓度和第四维时间被引入Internet的二维空间中。X3D有自己的脚本语言和与其它网络数据的接口,是最具交互性的超媒体格式。X3D继承自建模语言(VRML),VRML是基于Web的3D图形的初始ISO标准(ISO/IEC 14772)。X3D在VRML基础上发展了新的特性、高级应用程序接口、额外的数据编码格式、严格的一致性认证与组件化架构,允许以模块式的途径支持标准。
2004年X3D国际标准正式获得国际标准化组织ISO批准,即ISO/IEC 19775:2004 — Extensible 3D (X3D)。之后继续推出X3D系列国际标准有:
X3D是一套可伸缩的开放式软件标准,用于对可视化效果与行为建模的实时交互式三维内容的定义与通信。它可以跨硬件设备使用,并在包括CAD、可视化仿真、医学仿真、GIS、娱乐、教育及多媒体表现上广泛应用。
X3D提出XML式编码及场景创作接口(SAI),可以使所有Web应用程序及非Web应用程序在非三维内容中混入实时三维数据、表现与控制。
X3D是建模语言(VRML)的继承者。它对VRML进行改进,加入新的特性、高级API、附加数据编码格式、更严格的一致性验证及组件化架构-采用Profile允许模块化途径来支持标准及允许先前的VRML数据的向后兼容性。
特性:
开源,所以没有授权的问题。
被正式与MPEG-4多媒体标准融合。
对XML的支持使得很容易将三维数据与Web Service及分布式应用结合。
对下一代图形文件的兼容-如可伸缩矢量图形(SVG)。
三维对象可由C/C++及Java操纵。
X3D与MPEG:
XMT(可扩展MPEG-4文本)格式使用文本语法来表示MPEG-4 3-D场景描述。XMT设计用于在保持文本格式意向的同时向内容的作者提供一种与其它作者交换内容。XMT提供了MPEG-4、可扩展3D(X3D)与同步多媒体集成语言(SMIL)之间的互通性。X3D是Web3D联盟用于替代建模语言(VRML)而开发的标准。XMT格式可在SMIL、VRML和MPEG-4使用者之间互换。
XMT包括两级:XMT-A格式和XMT-B格式。XMT-A以可扩展标记语言(XML)版的MPEG-4内容为基础,它包含X3D的一个子集。XMT-B基于XMIL。
3、三维互联网技术标准战争
1994年VRML(Virtual Reality Modeling Language)即“造型语言”的问世,标志着三维互联网的诞生。正如HTML在平面互联网的地位一样,VRML技术标准成为IT巨头占领三维互联网的制高点的主站场。
VRML问世,即被称为继HTML之后的第二代Web语言。人们寄以厚望:第二代Web把VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来,形成一种新的三维超媒体Web。
然而,后面数轮三维互联网技术标准争霸战,却把VRML冷藏葬送了。
3.1、早产的VRML战役
1996年初,VRML委员会审阅并讨论了若干个VRML2.0版本的建议方案,其中有硅图(SGI)公司的动态境界(Moving Worlds)提案、Sun公司太阳微系统(Sun Microsystem)的全息网(Holl Web)、微软公司(Microsoft)的能动VRML(Aictive VRML)、苹果公司(Apple)的超世境界(Out of the world),以及其他多种提案。在2月底以投票裁定。结果,SGI的Moving Worlds以70%选票赢得了绝对多数。此方案改进后,1998年1月正式获得国际标准化组织ISO批准(国际标准号ISO/IEC 14772-1:1997)。简称VRML97。
几乎与此同时平行第一时间,95年索尼(SONY)公司即研发出第一款支持VRML2.0并支持多用户角色的三维浏览器Sony Cyber Passage;SGI推出了支持VRML三维浏览器Cosmo Player;微软则推出三维浏览器WorldView,直接捆绑在Windows NT 和 Windows 95上,并出现在WIN98和WIN2000的网络组件里。
但SGI并没有机会享受这一武林盟主的席位,技术的远征才刚刚开始!
VRML97发布后的一两年,互联网上的3D图形几乎都使用了VRML。但VRML明显是历史的早产儿,由于VRML技术联盟分崩离析,VRML注定要没落了。加上技术的局限性,如带宽不够,真实感、交互性需要进一步加强等原因,许多制作Web3D图形的软件公司的产品,并没有完全遵循VRML97标准。比如,、Viewpoint、Blaxxun、ParallelGraphics等,但终不成气候。到1999年,业界已谓:VRML已死。
出于对竞争对手的堵截,微软、苹果、SUN、Intel等公司,都在暗地里经营自己的三维互联网技术,VRML技术联盟分崩离析,但自那时起直到今年的四年时间里,VRML再没有推出新的版本,而且VRML联盟在1998年底也更名为Web3D联盟。
3.2、X3D内乱外患
VRML技术联盟分崩离析,更名为Web3D联盟。“造型语言”的争夺战也改名成为三维互联网Web3D语言标准(X3D)的争夺战,随着互联网技术飞速发展,带宽的飞速增加,三维互联网的语言标准的争霸战反而愈演愈烈。
Wed3D协会其组织包括各种近百家会员公司。各大IT软硬件巨头为了先发制人,几乎都参与了协会。主要公司如下: Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、NASA、Nvidia、France Telecom、Intel、微软等等。
经过无数内耗,2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准(草案),2002年7月23日,联盟发布了可扩展3D(X3D)标准草案。2004年X3D国际标准正式获得国际标准化组织ISO批准。然后,从1994年到今天,历经长达十多年的技术标准,几乎令所有人失望,就像无数技术的堆砌,就如空中楼阁,高不可攀,并没有哪家公司能完整的进行技术应用,更加谈不上规模商用。
显然,由于牵涉的利益太大,内部冲突使工作长期瘫痪。最明显的是,大约在2002年,由Intel发起,web3D协会主办,成立了CAD工作组,微软、波音、法国达索系统(Dassault Systemes)、爱尔兰Parallel Graphics等也是该组的重要成员。目的是制订有关WWW上的3维(3D)图像显示的通用格式。当时Intel声称要建立一个像2D图像JPG文件格式那样普及和开放的3D文件规范,以推进3D图形在互联网上广泛应用。人们期望:有了芯片巨人的财力和技术的支持,web3D必将开创一个全新的局面。2004年正当web3D协会宣布它的CAD规范草案CAD Distillation Format时, Intel退出了两年前由它发起的CAD工作组,并成立了一个新的机构---3D工业论坛3D Industry F***m (3DIF)。Intel由于web3D协会是在工作组拒绝采纳Intel公司的3D运行环境时退出该组的。
不难设想,Intel从CAD工作组的退出,将使本来就不景气,更加纷争无序。芯片巨人Intel是希望3D图形向游戏那样在网上广泛应用会极大地刺激高端芯片的需求,许多中小公司也希望在的崛起中占有一席之地。唯有微软在这场纷争中稳座钓鱼台,因为它知道:3D要在web上起飞是离不开它的已经占有绝对优势的IE浏览器的,没有微软的许可,任何3D图形也无法在互联网上显示。可以说:软硬件的两个巨人掌握着的未来。
4、另类技术标准诸侯争霸
4.1三维操作系统——微软、Sun、苹果
1995年曾为浏览器之王的Netscape在浏览器市场占据了80%以上的份额.但在同一年,微软推出了IE浏览器.得益于与操作系统捆绑的策略,IE的市场份额在三年内超过了Netscape,成为十多年来的浏览器霸主,取得了二维互联网浏览器大站的血腥胜利。
微软密谋下一轮惊天陷阱。这个就是三维互联网与操作系统捆绑的策略:三维操作系统。如果故伎重演得逞,将来必将取得三维互联网浏览器大站的百年胜利!为了在三维互联网的技术标准根基上取得主动权,至少从2000年WINXP系统问世前后,微软就一边和WEB3D协会佯装合作三维互联国际标准,一边紧锣密鼓地进行三维操作系统的核心“Avalon”工程,并重点推出能混合三维内容和网络应用的“XAML”(可扩展应用程序标记语言),伺机时机成熟时即成为三维互联网的事实技术标准。
“Avalon”是 Longhorn 中表示子系统的代号,它包含一组可为应用程序开发人员提供 3-D 功能的 API。这部分 Avalon API 集被称为“Avalon 3-D”。Avalon 3-D 的目标是使 Avalon 开发人员轻松地将 3-D 内容集成到他们的 2-D 应用程序中。为此,Avalon定义一个可在Longhorn中使用的新标记语言,其代号为“XAML”(可扩展应用程序标记语言)。可以使用XAML来定义文本、图像和控件的布局,这与使用HTML非常相似。大多数写入Avalon的应用程序均可能同时包含程序代码和XAML。如此一来,将来的系统程序和三维网络浏览器就浑然一体,一个新的三维互联网帝国变成了等价的三维操作系统帝国。
但很不幸,微软为了开发这个号称下一代的三维操作系统,进展非常痛苦。开发进度几乎无一例外在跳票,甚至某些开发根本是流产的。90年代几乎每一两年出一代操作系统产品,然后三维操作系统遥遥无期。终于迫于市场的压力,仓促推出Windows Vista系统,只推出了所谓的三维菜单界面的虎皮,还是个假三维操作系统。未来的三维操作系统仍然是个巨大的未知数。
其它有操作系统根基的IT巨头们深知微软的咄咄逼人的野心,也不甘示弱,Sun公司也发起了一个名为“Looking Glass”的开源3D桌面开发项目,该项目基于Java技术,力图构建出一个3D程度更高的桌面图形环境。此外,Linux/UNIX体系的Gnome桌面项目也不甘寂寞,开发者将于Gnome 3.0环境中实现3D渲染支持,以期在视觉界面方面不落后于微软的Vista,避免Linux在新一轮的竞争中落后。而除了这三大项目之外,苹果公司代号为“Leopard”的下一代Mac OS系统同样将引入3D渲染,但出于保密理由,苹果对Leopard的细节守口如瓶。但时,由于技术实力和各种原因,无一例外都几乎毫无进展,也估计相比微软也差距非常大。
4.2、3D互联网开放标准——IBM
IBM,2006年11月中旬,宣布投资1亿美元,正式对外宣布了名为InnovationJam的计划,表示“IBM希望互联网从传统的2D时代进入到3D时代”。以建立基于开放标准的3D互联网,为全球商业和日常业务运营提供下一代平台,将现有e-business服务转型为v-business(虚拟商务)。最终目的是帮助用户创造一个3D网络世界,将商务、政府、教育以及信息服务无缝连接起来,以全新的3D视角取代传统的平面视图网络模式。
宣布与Linden Lab达成伙伴合作关系,致力于3D互联网开放标准建设。这些标准不仅包括用户3D虚拟形象携带物品和财产,可以穿行在不同虚拟世界,也包括建设更为安全快速的交易机制,可供商业,教育,合作,培训等运用得更稳定平台。IBM中国研究院承担了虚拟世界互联互通问题的研究。
2008年,IBM就曾宣布将投入10亿美元进行统一通讯协作(Unified Communications and Collaboration,简称为UCC)软件的开发,用以将电子邮件、即时消息等软件与IP电话等通讯程序整合到一起;IBM研究中心(IBM Research)宣布启动名为“Sametime 3D”的新项目。
IBM研究中心将通过实施这样一个新项目来推动其UCC战略,即把3D环境整合到大受欢迎的Lotus Sametime即时通讯应用程序中。在9月3日于洛杉矶举行的虚拟世界研讨博览会上,IBM展示了其实验中的产品——Sametime 3D。
正如它的名字所示,通过Sametime 3D,用户可以直接从Sametime的通话界面进入一个强大的虚拟3D环境。Sametime 3D投入使用后,工作人员通过企业当前的身份认证工具进行登录,可以实现添加文件、选择会议空间类型,并能“按需”即时创建一个虚拟的会议空间,从而利用虚拟环境下的各种典型特性,比如虚拟形象、演示工具和各种具象化的虚拟3D物件和虚拟功能等。
Sametime 3D项目将IBM Lotus Sametime即时通讯与协作应用软件与虚拟世界(比如OpenSim)整合,为用户实现由此带来的优势。虽然IBM还未发布Sametime 3D是否兼容Second Life(类似OpenSim平台)的消息,但是IBM终将完成Sametiem 3D的开发,并使其成为Lotus统一通讯协作套装中的企业级应用软件。
与其有点类似的是,思科发布了ISPN——一个用于帮助渠道合作伙伴和应用服务提供商互动的3D虚拟环境。同时,Sun已经加速基于java开源标准的DarkStar项目,试图提供大规模商用的虚拟环境。
然而,相当于其它IT巨头,IBM显然有点后知后觉。IBM提倡的3D互联网开放标准定位在应用层面上先行,比其它IT巨头直接定位在三维互联网的语言标准和三维操作系统上的作法,更加应用上急功近利和技术实现上更加渺茫。应用上其它IT巨头和三维相关公司能配合IBM,难度非常大。
4.3、U3D——Intel、Adobe、微软
2004年4月,英特尔邀请X3D CAD部分工作组的成员,Adobe、微软以及30余家公司在西班牙巴塞罗那共同宣布表示要合作开发一个用于3D图形的标准。
这个标准的名称是通用3D(U3D, or Universal 3D)格式,旨在创建一种能够像MP3用于视频和JPEG用于静态图像那样可以免费获得的3D数据编码方式。英特尔和这些公司的目标是结束诸如CAD、3D和其它软件公司开发的专有的3D图形格式,用所有的用户都可以使用的一种单一的标准格式 来取代它。
英特尔等公司希望,这种标准将使3D更容易结合到网络浏览器等其它应用程序中,使3D图像能够更广泛地普及,从而促进对更快的处理器和图形芯片的需求。
这些公司成立的组织名为3D行业论坛(3DIF)。这个组织将把他们研究的结果呈报给国际标准组织,以便确认为正式的标准。这个组织称,它将与一家独立的标准开发商Ecma进行合作。
3DIF在它的网站上宣称:为了进一步促进3D图形的应用,它们将建立3DIF技术和标准,提供商业应用的市场和技术数据,这个标准应该是被内容开发商,软硬见独立开发商,政府机构和终端用户所接受。显然,这是三维互联网技术标准的一个重要组成部分。
Adobe发布了Acrobat 3D,即在Acrobat现有的基础上加入对3D物件的支持。从 Adobe Acrobat 7.0开始,Adobe的PDF格式支持在文档中嵌入3D内容。这些3D内容以“Universal 3D” (U3D)格式保存在PDF文件中。
然而,到目前为止,U3D作为Ecma组织的标准,并没有得到预期的国际标准承认,也没有取得应用上的成功
4.4、3D XML——DS和微软、IBM
3D-XML(Extensible Markup Language,扩展标记语言),是工业软件巨头法国达索(Dassault Systemes)( NASTY:DASTY;EUronext Paris:#13065, DSY.PA)主导的轻量三维数据格式。
2005年4月,微软与达索宣布,两家公司将合作共同为客户提供基于3D XML的服务。
3D XML是一种简单的使用广泛的基于XML的新标准,能使用户快速、简单地获得和共享精确的3D数据。同时Dassault Systemes将3D XML技术用于自己的一整套产品中。微软希望借助此次合作将自己的XAML推广到新一代3D合作和可视化工具中。
2005年10月4日,IBM和达索组建团队把IBM Lotus Notes和达索系统3D XML技术集成到下一即将发布的3D XML播放器中,该播放器将全面支持Lotus Notes,非工程部的用户也可以通过共享其他知识工作者的产品和商业信息来加强合作和共同决策,知识工作者只需利用台式机就能进入传统Lotus Notes接口发信信息。
然而,3D XML的功能和应用显然非常狭隘,几乎局限于很小的场景和物品的三维显示领域,无法承受三维互联网的庞大应用需求。
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