Kloss et al: VRML 97 Kap

Die Ergebnisse

Wegen oder trotz der selbst auferlegten kulturellen Nebenaufgaben ist es der VRML-Gemeinde bisher gelungen, ihr Programm in nahezu allen Einzelheiten zu erfüllen. Nicht nur wurden die technischen Ziele, die für die ersten zwei VRML-Versionen am Anfang gesetzt wurden, mit Bravour erreicht; es wurde auch eine Bewegung gegründet.

Was VRML 1.0 erreichte

Zuerst galt es, sich darauf zu einigen, wie Objekte in einem dreidimensionalen Raum dargestellt werden sollten - oder genauer: wie man die Eigenschaften solcher Objekte einheitlich beschreiben soll, damit ihre Darstellung auch durch unabhängig voneinander entwickelten Darstellungssoftware einigermaßen gleich geriet. Das Problem war nicht neu; 3D-Werkzeuge gibt es schon lange im Bereich CAD/CAM. Schwierig war nur, eine Sprache gemeinschaftlich zu entwickeln und dabei nicht (nur) nach den eigenen Firmeninteressen und Marktanteilen zu schielen.

Für die Version 1.0 einigte man sich auf eine modifizierte Version der von Silicon Graphics entwickelten Sprache OpenInventor. Durch diese wird verbindlich festgelegt:

die Nutzung des Koordinatensystems;
eine Syntax, mit der Objekte aus Polygonen zusammengesetzt und mit Attributen wie Farbe und Oberflächenbeschaffenheit (glänzend oder matt, transparent oder opak) versehen werden;
die Plazierung der Objekte in Szenen;
auch solche Objekte, die nicht lokal, sondern irgendwo im Netz gespeichert sind;
die Verwendung alternativer Darstellungen, z.B. für unterschiedliche Detailstufen (Levels of Detail) oder für verschiedene Situationen (Miniaturdarstellung oder unterschiedliche grafische Auflösungen).

Diese Regeln der Objektgestaltung, wie sie in VRML 1.0 festgelegt wurden, lieferten eine solide Basis für die Errichtung von Messeständen und Marktplätzen, Hörsälen und Büros, Bibliotheken und Schulen und Kirchen und Wohnzimmer des Cyberspace.

Dazu wurde ein wichtiger Grundsatz festgelegt: möglichst keine Neuerfindung von schon funktionierenden Rädern. Für die Kommunikation im Netz wurde fest auf HTTP gesetzt. VRML wurde zunehmend als eine Art Erweiterung zu HTML verstanden, insofern als die führenden Hersteller von VRML-Browsern sich schnell als plug-ins für HTML-Browser plazierten.

Fast noch wichtiger als die Sprache selbst (in der Version 1.0 noch ziemlich dürftig) war die Gründung einer enorm aktiven VRML-Interessensgruppe, ein wichtiger Garant für VRMLs Erfolg im Markt. Sie erinnert stark an die (wesentlich kleinere, dennoch sehr einflußreiche) Gruppe, die sich seinerzeit um Smalltalk bildete. Die VRML-Email-Liste, über die sämtliche Fragen zur Entwicklung und Nutzung der Sprache diskutiert werden, zeichnet kontinuierlich seit Sommer 1995 über 1.000 Beiträge im Monat. Diese Gemeinde von engagierten Entwicklern sorgt dafür, daß jede VRML-Neuheit schnellstens auf die Probe gestellt und penibelst evaluiert wird. Und natürlich liefert sie auch den Druck, mehr Neuheiten zu produzieren.

Was VRML97 dazubringt

In der Software ist aller Anfang einfach; erst das Durchziehen ist wirklich schwer. Die Entwickler von VRML97 hatten drei Probleme zu lösen, die in ihren Anforderungen zwar voneinander unabhängig waren, deren Lösungen aber miteinander zu einer einzigen überzeugenden Sprachstruktur integriert werden mußten:

1. die Beseitigung einiger Unzulänglichkeiten von VRML 1.0, die durch die erste Generation von VRML-Anwendungen ans Licht gebracht wurden;

2. die Erweiterung der VRML-Funktionalität, insbesondere um eine Tricktechnik, damit die Objekte einer VRML-Szene aktiv werden könnten;
3. die Einführung von sprachtechnischen wie auch organisatorischen Mittel der zukünftigen VRML-Evolution.

Im März 1995 wurde der zweite Schritt eingeleitet: die statische Geometrie der Version 1.0 sollte in Bewegung gesetzt werden. Fast ebenso wichtig war es, zu beweisen, daß eine tragbare Grundlage vorlag - nicht nur die Sprache, sondern auch das Verfahren, die Sprache durch eine kontinuierliche öffentliche Konsensbildung weiterzuentwickeln.

Die erfolgreiche Fertigstellung von VRML97 wurde nach langem Ringen August 1996 am Siggraph-Kongreß bekanntgegeben. Die Haupterrungenschaften, die es zu feiern galt:

Syntax-Bereinigung
die zentrale VRML-Datenstruktur, der sog. Scene Graph, wurde neu geordnet und die meisten syntaktischen Problemstellen in VRML 1.0 glattgebügelt.
Neue Inhalte: Ton, Animation
Es wurde, analog zum Beleuchtungsmodell in VRML 1.0, ein Model für den Umgang mit verschiedenen Tonquellen geschaffen sowie verbesserte Schnittstellen für die Behandlung von Multimedia und andere zeitbedingte Interaktionen.
Erweiterbarkeit (1): Scripts
Mechanismen wurden eingebaut, von denen man hoffte, sie würden auf der einen Seite das Ausprobieren neuer Schnittstellen möglichst einfach machen, aber auf der anderen Seite die Notwendigkeit, formale Änderungen in den Standard einzuführen, möglichst auf Null reduzieren.
Erweiterbarkeit (2): PROTOs, Scripts
Mechanismen wurde eingebaut, von denen man hoffte, sie würden auf der einen Seite das Ausprobieren neuer Schnittstellen möglichst einfach machen, aber auf der anderen Seite die Notwendigkeit, formale Änderungen in den Standard einzuführen, möglichst auf Null reduzieren.
Erweiterbarkeit (3): EAI
Die Definition eines External-Authoring Interface, das VRML eng mit Java integriert, konnte zwar nicht völlig abgeschlossen werden, wird aber schon eifrig eingesetzt. Sie erweitert die 1.0-Syntax und öffnet VRML-Modelle für praktisch alle nur denkbare Anwendungsinhalte. Verhaltensdefinitionen auf der Basis von VRML97 würden demnächst die Logos oberhalb der Online-Messegebäude animieren, das Lächeln auf das Gesicht des Kundendienst-Avatars zaubern, und das Quietschen der Kreide auf der Cyberspace-Schultafel in Mehrkanal-Stereoton hörbar machen.
Optimierung: BCF
Auch nicht ganz fertig, aber schon in fast allen Details festgelegt wurden Mittel vorgestellt, die VRMLs platz- und rechenzeitraubende ASCII-Format um ein optimiertes Binärformat sowie eine weitere zehnfache Komprimierung der Geometrie erweitern würden. Dadurch werden ganz normale PCs in die Lage versetzt, mit VRML-Welten zu hantieren, die bisher nur auf teuren Workstations benutzt (geschweige denn bearbeitet) werden konnten.

Insgesamt war die Feier mehr als angebracht. Demokratisches Verfahren und technisches Ergebnis rechtfertigten sich gegenseitig. VRML schien auf dem besten Weg, ein unumgängliches Arbeitsmittel der Anwendungsentwicklung zu werden. Auf dieser Basis wurde die Entscheidung getroffen, den noch recht unvollständigen Spezifikationstext konsequent zu einem Draft International Standard (DIS) nach Muster der International Standards Organisation (ISO ) auszuarbeiten. Diese durchgehende Redaktion wurde nach allen vorgeschriebenen Reviews April 1997 abgeschlossen. Die Anerkennung von VRML97 als ISO/IEC-Standard 14772 wird noch vor Jahresende erwartet.

Was VRML97 aber auch (nicht) bringt

In der Siggraph-Euphorie war mehrfach das Wort zu hören, VRML sei jetzt komplett - weitere Ausbaustufen seien durch die neue Erweiterungsmechanismen unnötig geworden. Hier war sicher eher der Wunsch der Vater des Gedankens, denn einer solchen Aussage kann man beim besten Willen nicht zustimmen.

In diesem Buch werden meist die Vorteile und Möglichkeiten von VRML97 betont - Leser sollen schließlich lernen, wozu VRML gut ist. Dennoch soll nicht darüber hinweg gesehen werden, daß VRML97 noch einige empfindliche Mängel hat:

Die engen Grenzen einer Welt
Der Dateitypkürzel .wrl für world ist bestenfalls ein frommer Wunsch, und schlimmstenfalls eine Selbsttäuschung. Nur innerhalb einer einzigen Quellcode-Datei kann man sich wirklich nahtlos bewegen. Das technische Fundament für wirklich skalierbare Szenendefinitionen ist noch nicht vorhanden.
Das schwache Objektkonzept
In VRML bezieht sich der Objektbegriff hauptsächlich auf die Möglichkeit, grafische Elemente in greifbare Kollektionen zusammenzubinden. Eine Basis für objektorientierte Programmierung von wiederverwendbaren Objekttypen (sprich: Klassen mit vererbbaren Methoden) ist nicht gegeben.
Die eigenartige interne Kommunikation
Ähnlich bescheiden sind die sprachinternen Kommunikationsmittel. VRML kennt keine Typed Messages und bietet nicht einmal eine Schnittstelle, um den Sender eines sogenannten Events zwecks bedingter Ausführung zu prüfen.
Die kaum vorhandene Datensicherheit
VRML97 ist noch für eine Single-User-Umgebung konzipiert. Weder interne Sprachmittel noch externe Schnittstellen werden angeboten, mit denen sich ein Programm gegen die Auswirkungen anderer Programme effektiv schützen könnte. Die Autoren von VRML97 vertreten den Standpunkt, ein solcher Schutz sei die Aufgabe des Betriebssystems bzw. des Netzes. Es wird sich herausstellen, ob sie Recht behalten - die Karten stehen eher dagegen.

Dürfte man davon ausgehen, daß die zukünftige Entwicklung von VRML im gleichen rasanten Tempo wie bisher vorangetrieben würde, so könnte man getrost diese Mängel als Aufgabe für VRML 3.0 - vielleicht schon im nächsten Halbjahr - betrachten. Die ISO-Standardisierung von VRML97 läßt aber Bedenken aufkommen. Ein internationaler Standard läßt sich nicht mehr von Heute auf Morgen ändern.

Was VRML noch werden soll

VRML ist eine Sprache, mit der man Objekte aus dem Internet zusammensuchen kann, um aus ihnen eine Szene zu konstruieren. Was ist, wenn manche der so zusammengetragenen Objekte eine Art Eigenleben besitzen und autonom auf Ereignisse in ihrer Umgebung reagieren; oder live von entfernten Rechnern direkt gesteuert werden? Dies ist nämlich nicht bloß ein Risikofall, sondern das erklärte Ziel der von Snow Crash inspirierten Cybergemeinde. VRML sollte in ihrer Endausbaustufe eine völlig neue Art von Rechneranwendung ermöglichen: Der Einsatz von vernetzten Rechnern, um die Zusammenarbeit im Team oder einfach das Beisammensein in einer Gemeinschaft zu unterstützen.

Im Englischen sind schon Schlagworte wie Social Computing und Virtual Community im Umlauf, im geschäftlichen Umfeld ist von Network Collaboration die Rede. Wir werden hier von verteilten virtuellen Umgebungen (vvU) sprechen, die von Netzgemeinschaften benutzt bzw. bewohnt werden. Bereits auf der Siggraph96, noch bevor die frisch gedruckte 2.0-Spezifikation verteilt werden konnte, hat die Arbeit and der Weiterentwicklung von begonnen. VRML97 wird jetzt zur Basis einer neuen zweigleisigen Entwicklung:

VRML-Anwendungsentwickler fangen bereits an, neue Animations- und Erweiterungsmechanismen zu testen. Sie werden schnell genug erfahren, inwiefern die neue Semantik ausreicht, um virtuelle Welten zu definieren, für die man eine zahlende Kundschaft finden kann;
VRML-Architekte sind genauso emsig dabei, die Anforderungen einer richtigen vvU auszuarbeiten. Dabei gilt es, die Interaktion zahlreicher menschlicher und mechanischer Teilnehmer in mehrfach verketteten Szenen zu modellieren, mit dem Ziel, entweder die VRML97 Basis für völlig tragfähig zu erklären, oder (wesentlich wahrscheinlicher) die erforderlichen Erweiterungen zu identifizieren.

n Tatsächlich hatte die redaktionelle Arbeit kaum begonnen, um aus der VRML 2.0-Spezifikation einen ISO-tauglichen Entwurf für VRML97 zu machen, da waren schon die nächsten Pioniere dabei, VRML zu einer effektiveren Anwendungsplattform auszubauen.

Es handelte sich dabei u.a. um bessere Schnittstellen für den Umgang mit Text und Farben, um die Definition eines komprimierten Laufzeitformats, um Schnittstellen für die Integration von Java-Anwendungen und den Zugriff auf relationale Datenbanksysteme und um die Definition von Standard-Bibliotheken wiederverwendbarer VRML-Objekte: Widgets für die Gestaltung einheitlicher Benutzeroberflächen für VRML-Anwendungen.

Aber sicher am spannendsten für die Bande der Cyberspace-Eingeschworenen wird die Entwicklung von Schnittstellen für die Mehrbenutzer-Interaktion in virtuellen Räumen. Hier gilt es zu definieren, wie sich das Verhalten von Benutzern und programmierten Objekten verfolgen und über verteilte Systeme synchronisieren läßt - möglichst in Echtzeit. Wenn in Berlin eine Tür aufgeht: Sieht man dann auch in München, wie sie aufgeht? Ein extremeres Beispiel: Wie kann man wissen, ob sein Raumschiff schnell genug abgetaucht ist, um der Rakete auszuweichen, die der Spielgegner abgefeuert hat?

In den folgenden Kapiteln handelt es sich, wie man vom Titel unseres Buches erwarten dürfte, hauptsächlich um VRML97 - den Standard, der wohl fast noch bis zur Jahrtausendwende gültig bleiben wird. Wir wollen zeigen, was man damit alles machen kann, und erklären, warum man all dies machen können wollen soll [J]. Es gibt aber einige Gründe, warum wir es nicht dabei belassen werden:

Wir sind davon überzeugt, daß die marktwirtschaftliche Wichtigkeit von VRML vor allem von Cyberspace-Anwendungen abhängt, also von der Fähigkeit, zwischenmenschliche Interaktion in virtuellen Umgebungen zu realisieren;
einer der wichtigsten Aspekte von VRML97 sind die neuen Mechanismen zur Selbsterweiterung (insbesondere die Knoten Proto, ExternProto und Script): Standardschnittstellen, mit denen man schon heute Funktionen prototypisch realisieren und einschätzen kann, die noch nicht in die offizielle Sprachdefinition aufgenommen wurden. Ein Versuch, mittels dieser Mechanismen die Basisfunktionalität für eine Cyberspace-Realisierung zu spezifizieren, zeigt deutlich sowohl die Mächtigkeit als auch die Grenzen dieser neuen Sprachmittel.
Einer der Autoren [RR] ist auch ein Co-Autor von Living Worlds: ein Konzept und eine Quellcode-Bibliothek für die Erstellung von CyberWelten mit VRML97-Mitteln.

Nach einem detaillierten Tutorial, das die verschiedenen Sprachelemente nutzt, die als Teil von VRML97 schon einen Standard darstellen, und nachdem wir einige Beispiele aus der aktuellen VRML-Praxis unter die Lupe genommen haben, werden wir zum Schluß (in Kapiteln 14 - 16) uns einigen besonderen Aufgaben zuwenden, die sich eben nicht auf Anhieb mit den vordefinierten Mitteln lösen lassen.

Aber ein Schritt nach dem anderen. Wenn VRML eine wichtige Sprache wird (oder schon geworden ist), dann nicht deshalb, weil einige Programmierer sie technisch reizvoll finden. Die Geschichte der Computersprachen zeigt, daß die Wichtigkeit einer neuen Sprache kaum davon abhängt, wie sie sprachtechnisch beschaffen ist. Nicht die architektonische Eleganz oder formale Mächtigkeit, auch nicht die Neuartigkeit der Konzepte oder gar die Selbstverständlichkeit der Schnittstellen bestimmen den Grad, in dem eine Sprache für die berufliche Weiterbildung unumgänglich wird.

n Eine Sprache setzt sich durch, ihre Marktakzeptanz wird bewiesen, in dem sie benutzt wird, wirtschaftlich interessante Anwendungen zu entwickeln. Ein Überblick der Märkte, in denen sich VRML zu allererst etablieren könnte, ist Gegenstand des folgenden Kapitels.