2.3　X3D互动游戏设计

X3D互动游戏节点是X3D互动游戏文件中最高一级的XML节点，包含概貌（profile）、版本（version）、命名空间（xmlns：xsd）等信息。head头文件标签节点包括component（组件）、metadata（元数据）和作者自定的标签。head标签节点是X3D互动游戏标签的第一个子对象，放在场景的开头。如果用户想使用指定概貌profile的集合范围之外的节点，可以在头元素（head）中加入组件（component）语句，用于描述场景之外的其他信息。另外，可以在头元素（head）中加入meta子元素描述说明，表示文档的作者、说明、创作日期、著作权等相关信息。Scene（场景）节点是包含所有X3D互动游戏场景语法结构的根节点，根据此根节点增加需要的节点和子节点，以创建三维立体场景和造型，在每个文件里只允许有一个Scene根节点。

X3D互动游戏节点设计包括X3D互动游戏节点与场景（Scene）节点的语法和定义。任何X3D互动游戏场景或造型都是由X3D互动游戏节点与场景（Scene）根节点开始的，在此基础上开发设计软件项目所需要的各种场景和造型。X3D互动游戏与XML关联术语，X3D互动游戏节点（nodes）被表示为XML元素（element）。X3D互动游戏节点中的域（field）被表示为XML中的属性（attributes），例如name＝＂value＂（域名＝＂值＂）字符串对。

X3D互动游戏（Extensible3D）场景图文件是最高一级的X3D互动游戏/XML节点。X3D互动游戏标签包含一个场景（Scene）节点，场景（Scene）节点是三维场景图的根节点，选择或添加一个Scene节点可以编辑各种三维立体场景和造型。X3D互动游戏节点语法包括域名、域值、域数据类型以及存储/访问类型等，X3D互动游戏节点的语法定义如下。

X3D互动游戏节点包含概貌（profile）、版本（version）、xmlns：xsd以及xsd:noNamespace SchemaLocation4个域。其中，概貌（profile）又包含几个域值，即Full、Immersive、Interactive、Interchange、Core、MPEG4Interactive，默认值为“Full”。

在X3D互动游戏场景中需要支持的概貌作用如下：Full概貌包括X3D互动游戏/2000x规格中的所有节点；在Immersive概貌中加入“GeoSpatial”地理信息支持；Interchange概貌负责相应的基本场景内核（core）并符合只输出的设计；Interactive概貌或MPEG4Interactive概貌负责相应的KeySensor类的交互；Extensibility扩展概貌负责交互、脚本、原型、组件等； VRML97概貌符合VRML97规格的向后兼容性。

X3D互动游戏版本号version表示相应版本X3D互动游戏，version3.2对应X3D互动游戏/VRML2000x，表示字符数据，总是使用固定值，是一个单值字符串类型SFString。

xmlns：xsd表示XML命名空间概要定义，其中，XMLnamespace缩写为xmlns，XML SchemaDefinition缩写为xsd。

xsd：noNamespaceSchemaLocation表示X3D互动游戏概要定义的X3D互动游戏文本的有效URL，即URL（UniformResourceLocator），称为统一资源定位码（器），是指标有通信协议的字符串（如HTTP、FTP、GOPHER），通过其基本访问机制的表述来标识资源。

2.3.1　X3D互动游戏格式

在每一个X3D互动游戏文件中，文档头必须位于X3D互动游戏文件的第一行。X3D互动游戏文件是以UTF-8编码字符集用XML技术编写的文件。每一个X3D互动游戏文件的第一行应该有XML的声明语法格式表示。

在X3D互动游戏文件中使用以下XML语法格式声明：

语法说明：

（1）声明从＂ xml＂开始到＂ ＂结束。

（2）version属性指明编写文档的XML的版本号，该项是必选项，通常设置为“1.0”。

（3）encoding属性是可选项，表示使用编码字符集。当省略该属性时，使用默认编码字符集，即Unicode码，在X3D互动游戏中使用国际UTF-8编码字符集。

UTF-8的英文全称是UCSTransformFormat，UCS是UniversalCharacterSet的缩写。国际UTF-8字符集包含任何计算机键盘上能够找到的字符，而多数计算机使用的ASCII字符集是UTF-8字符集的子集，因此使用UTF-8书写和阅读X3D互动游戏文件很方便. UTF-8支持多种语言字符集，由国际标准化组织ISO10646-1：1993标准定义。

2.3.2　X3D互动游戏类型声明

X3D互动游戏文档类型声明用来在文档中详细地说明文档信息，必须出现在文档的第一个元素前，文档类型采用DTD格式。 !DOCTYPE．．． 描述用于指定X3D互动游戏文件所采用的DTD，文档类型声明对于确定一个文档的有效性、良好结构性是非常重要的。X3D互动游戏文档类型声明（内部DTD的书写格式）如下：

DTD可分为外部DTD和内部DTD两种类型，外部DTD存放在一个扩展名为．dtd的独立文件中，内部DTD和它描述的XML文档存放在一起，XML文档通过文档类型声明来引用外部DTD和定义内部DTD.X3D互动游戏使用内部DTD的书写格式为 !DOCTYPE　根元素名[内部DTD定义．．．] ，X3D互动游戏使用外部DTD的书写格式为 !DOCTYPE　根元素名SYSTEMDTD文件的URI

URI（UniformResourceIdentifier）称为统一资源标识符，泛指所有以字符串标识的资源，其范围涵盖了URL和URN。URL（UniformResourceLocator）称为统一资源定位码（器），是指标有通信协议的字符串（如HTTP、FTP、GOPHER），通过其基本访问机制的表述来标识资源。URN（UniformResourceName）称为统一资源名称，用来标识由专门机构负责的全球唯一的资源。

2.3.3　X3D互动游戏概貌

X3D互动游戏主程序概貌（profile）涵盖了组件、说明以及场景中的各个节点等信息。主程序概貌（profile）用来指定X3D互动游戏文档所采用的概貌属性。概貌（profile）中定义了一系列内建节点及其组件的集合，X3D互动游戏文档中所使用的节点必须在指定概貌（profile）的集合的范围之内。概貌（profile）的属性值可以是Core、Interchange、Interactive、MPEG4Interactive、Immersive以及Full。X3D互动游戏主程序概貌（profile）采用以下格式：

X3D互动游戏根文档标签包含概貌信息和概貌验证，在X3D互动游戏根标签中，XML概貌和X3D互动游戏命名空间也可以用来执行XML概貌验证。主程序概貌又包含头元素和场景主体，头元素又包含组件和说明信息，在场景中可以创建需要的各种节点。头元素（head）用于描述场景之外的其他信息，如果用户想使用指定概貌profile的集合范围之外的节点，可以在头元素（head）中加入组件（component）语句，表示额外使用某组件及支援等级中的节点。例如在Immersive概貌中加入“GeoSpatial”地理信息支持。另外，可以在头（head）元素中加入meta子元素描述说明，表示文档的作者、说明、创作日期、著作权等相关信息。

1．X3D互动游戏中的head节点

X3D互动游戏中的head标签节点也称为头文件（head），包括component（组件）、metadata和作者自定的标签。head标签节点是X3D互动游戏标签的第一个子对象，放在场景的开头，在网页HTML中与 head 标签匹配。head标签节点的语法定义如下。

X3D互动游戏中head标签节点的语法结构如图2-23所示。

2．X3D互动游戏中的component节点

X3D互动游戏中的component标签节点指出场景中需要的超出给定X3D互动游戏概貌的功能。component标签是head头文件标签中首选的子标签，即先增加一个head头文件标签，然后根据设计需求增加组件。component标签节点的语法定义如下：

component标签节点包含两个域，一个是name（名字），另一个是level（支持层级）。component标签节点name（名字）在指定的组件中，即包含在概貌profile域Full中，涵盖了Core、CADGeometry、CubeMapTexturing、DIS、EnvironmentalEffects、EnvironmentalSensor、EventUtilities、Geometry2D、Geometry3D、Geospatial、Grouping、H-Anim、Interpolation、KeyDeviceSensor、Lighting、Navigation、Networking、NURBS、PointingDeviceSensor、Rendering、Scripting、Shaders、Shape、Sound、Text、Texturing、Texturing3D、Time等，level（支持层级）表示每一个组件所支持的层级，支持的层级一般分为4级，分别为1、2、3、4。

3．X3D互动游戏中的meta节点

X3D互动游戏中的meta（metadata）子节点是在头文件（head）节点中加入meta子节点描述说明，表示文档的作者、说明、创作日期、著作权等相关信息。meta节点数据为场景提供信息，使用与网页HTML的meta标签一样的方式，以attribute＝value进行字符匹配，提供名称和内容属性。X3D互动游戏中所有节点语法均包括域名、域值、域数据类型以及存储/访问类型等，以后不再赘述。meta（metadata）子节点的语法定义如下：

meta子节点包含name（名字）、content（内容）、xml：lang（语言）、dir、http-equiv、scheme等域。

• name（名字）域：一个单值字符串类型，表示属性是可选的，在此输入元数据属性的名称。
• content（内容）域：一个必须提供的属性值，用来描述节点必须提供该属性值，在此输入元数据的属性值。
• xml：lang（语言）域：表示字符数据的语言编码，表示该属性是可选项。
• dir域：表示从左到右或从右到左的文本排列方向，可选择[ltr|rtl]，既ltr＝left-to-right或rtl＝right-to-left，该属性是可选项。
• http-equiv域：表示HTTP服务器可能用来回应HTTPheaders，该属性是可选项。
• scheme域：允许作者提供给用户更多的上下文内容以正确地解释元数据信息，该属性是可选项。

1）MetadataDouble节点

MetadataDouble双精度浮点数节点为其父节点提供信息，此Metadata节点的更进一步信息可以由附带containerField＝＂metadata＂的子Metadata节点提供。IS标签先于任何Metadata标签，Metadata标签先于其他子标签。MetadataDouble双精度浮点数节点的语法定义如下：

MetadataDouble双精度浮点数节点包含name（名字）、value（值）、reference（参考）、containerField（容器域）、DEF（定义节点）以及USE（使用节点）等域。

• value（值）域：一个多值双精度浮点类型，表示该属性是可选的，访问类型是输入/输出类型。在此处输入metadata元数据的属性值。
• name（名字）域：一个单值字符串类型，访问类型是输入/输出类型，表示该属性是可选的。在此处输入metadata元数据的属性名。
• reference（参考）域：一个单值字符串类型，访问类型是输入/输出类型，表示该属性是可选的，作为元数据标准或特定元数据值定义的参考。
• containerField（容器域）域：field标签的前缀，表示子节点和父节点的关系。如果是作为MetadataSet元数据集的一部分，设置containerField＝＂value＂，只作为父元数据节点自身提供元数据时使用默认值“metadata”。containerField属性只有在X3D互动游戏场景用XML编码时才使用。
• DEF：为节点定义一个名字，给该节点定义唯一的ID，在其他节点中就可以引用这个节点。在用DEF为节点命名时，使用有意义的描述性的名称可以规范文件，以提高文件的可读性。
• USE：用来引用DEF定义的节点ID，即引用DEF定义的节点名字，同时忽略其他的属性和子对象。注意是使用USE引用其他的节点对象而不是复制节点，可以提高性能和编码效率。

2）MetadataFloat节点

MetadataFloat单精度浮点数节点为其父节点提供信息，此Metadata节点的更进一步信息可以由附带containerField＝＂metadata＂的子Metadata节点提供。IS标签先于任何Metadata标签，Metadata标签先于其他子标签。MetadataFloat单精度浮点数节点的语法定义如下：

MetadataFloat单精度浮点数节点包含name（名字）、value（值）、reference（参考）、containerField（容器域）、DEF（定义节点）以及USE（使用节点）等域。

value（值）域是一个多值单精度浮点类型，表示该属性是可选的，访问类型是输入/输出类型。此处输入metadata元数据的属性值。

MetadataFloat单精度浮点数节点的其他“域”的说明与MetadataDouble双精度浮点数节点的相同，在此不再重复。

3）MetadataInteger节点

MetadataInteger整数节点为其父节点提供信息，此Metadata节点的更进一步的信息可以由附带containerField＝＂metadata＂的子Metadata节点提供。IS标签先于任何Metadata标签，Metadata标签先于其他子标签。MetadataInteger整数节点的语法定义如下：

MetadataInteger整数节点包含name（名字）、value（值）、reference（参考）、containerField（容器域）、DEF以及USE等域。

value（值）域是一个多值整数类型，表示该属性是可选的，访问类型是输入/输出类型。此处输入metadata元数据的属性值。

MetadataInteger整数节点的其他“域”的说明与MetadataDouble双精度浮点数节点的相同，在此不再重复。

4）MetadataString节点

MetadataString节点为其父节点提供信息，此Metadata节点的更进一步信息可以由附带containerField＝＂metadata＂的子Metadata节点提供。IS标签先于任何Metadata标签， Metadata标签先于其他子标签。MetadataString节点的语法定义如下：

MetadataString节点包含name（名字）、value（值）、reference（参考）、containerField（容器域）、DEF（定义节点）以及USE（使用节点）等域。

value（值）域是一个多值字符串类型，表示该属性是可选的，访问类型是输入/输出类型。此处输入metadata元数据的属性值。

MetadataString节点的其他“域”的说明与MetadataDouble双精度浮点数节点的相同，此处不再重复。

5）MetadataSet节点

MetadataSet集中了一系列的附带containerField＝＂value＂的Metadata节点，这些子Metadata节点共同为其父节点提供信息。此MetadataSet节点的更进一步信息可以由附带containerField＝＂metadata＂的子Metadata节点提供。IS标签先于任何Metadata标签， Metadata标签先于其他子标签。MetadataSet节点的语法定义如下：

MetadataSet节点包含DEF（定义节点）、USE（使用节点）、name（名字）、reference（参考）、containerField（容器域）等域。 X7tC6zkW3UipNDXucxlJUtb2SvoHWsVQ9ZQdfu+LQyZ7Lz8xDZiIqiUZ2AXHQeOa