熟悉WWW的人都知道，由于HTML语言的限制，VRML之前的网页只能有简单的平面结构。Java语言即使能为WWW增色不少，也只是停留在平面设计阶段，实现环境与参与者的动态交互非常繁琐。于是，VRML应运而生。第一代Web是以HTML为核心的二维浏览技术，第二代Web是以VRML为核心的三维浏览技术。第二代Web将VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来，形成了一种新的三维超媒体Web。
RML被称为继HTML之后的第二代网络语言。它是一种建模语言，即用于描述三维物体及其行为。它可以构建一个虚拟世界，集成文本、图像、音频、MPEG图像和其他媒体类型，并嵌入用Java和ECMAScript等语言编写的程序代码。VRML的基本目标是在互联网上建立交互式三维多媒体，其基本特征包括分布性、三维性、交互性、多媒体集成性、境界逼真性等。
VRML的出现使虚拟现实像多媒体和互联网一样走进了我们的生活。简单来说，基于VRML的第二代万维网=多媒体+虚拟现实+互联网。第一代万维网是访问文档的媒介，可以提供阅读体验，让熟悉Windows风格的PC环境的人也能方便地使用互联网。以VRML为核心的第二代万维网将使用户能够在三维环境中探索互联网上的巨大信息资源，仿佛置身于现实世界。每个人都可以从不同的路线进入虚拟世界，与虚拟物体互动。这样，控制感情的不再是电脑，而是用户自己。人们可以以自然的方式访问各个地方，并在虚拟社区中“直接”交谈和交流。事实上，目前使用VRML技术的成功案例很多。例如，探路者到达火星后的信息利用VRML实时发布在互联网上，网络用户可以用探路者立体地探索火星。
VRML的工作原理
VRML是一种在互联网和Web超链接上使用的、多用户交互的、独立于计算机平台的网络虚拟现实建模语言。虚拟世界的显示、交互和网络互联都可以用VRML来描述。
VRML的设计始于欣赏网络上的实时3D图像。VRML浏览器不仅是一个插件，一个帮助应用，也是一个独立的应用。也是传统虚拟现实中使用的实时3D渲染引擎。这使得VRML应用与3D建模和动画应用相分离，在3D建模和动画应用中，前面的场景可以预先着色，但是没有选择方向的自由。VRML提供了6+1度的自由度，用户可以在三个方向上移动或旋转，同时可以与其他3D空间建立超链接。所以VRML就是超空间。
VRML定义了一种集成3D图形和多媒体的文件格式。从语法的角度来看，VRML文件是明确定义和组织的3D多媒体对象的集合。从语义的角度来看，VRML文件描述了基于时间的交互式三维多媒体信息的抽象功能行为。VRML文件描述的基于时间的三维空间称为虚拟世界，其中包含可以通过各种机制动态修改的图形对象和听觉对象。
VRML文件可以包含对其他标准格式文件的引用。JPEG、PNG和MPEG文件可用于对象纹理映射，WAV和MIDI文件可用于领域中播放的声音。此外，还可以引用包含Java或ECMAScript代码的文件来实现对象的编程行为。这些都是其他标准提供的，由于在互联网上的广泛应用，所以选择在VRML中。VRML 97规范描述了它们在VRML中的用法。
VRML使用场景图的数据结构来构建3D现实，这是一种基于SGI开发的Open Inventor3D Toolkit的数据格式。VRML的场景图是一个节点层，表示三维世界的所有静态特征:几何关系、材质、纹理、几何变换、光线、视点和嵌套结构。几乎所有的厂商，无论是CAD、建模、动画、VR还是VRML，其架构的核心都有场景图。
领域中的对象及其属性由节点描述，按照一定的规则形成场景图，即场景图是领域的内部表示。场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角度表示对象。它们是根据等级系统组织的，反映了领域的空间结构。另一类节点参与事件生成和路由机制，形成路由图，确定状态如何随时间动态变化。
VRML文件的解释、执行和呈现都是通过浏览器来实现的，这和浏览器显示HTML文件的机制是一模一样的。浏览器将场景图中的形状和声音呈现给用户，这种视听呈现就是所谓的虚拟世界(realm)。用户通过浏览器获得的视听效果，就像是从某个方向的体验，而这个在境界中的位置和方位，就叫做观者。
VRML的访问模式是基于客户机/服务器模式的。其中，服务器提供VRML文件和支持资源(图片、视频、声音等。)，客户端通过网络下载想要的文件，在本地平台上通过VRML浏览器交互访问文件描述的虚拟领域。由于浏览器由本地平台提供，实现了平台无关性。下图描述了VRML的工作原理。
VRML是一个开发标准。为了加强合作，避免技术重复和市场冲突，鼓励其他技术参考VRML或成为VRML的一部分。与VRML密切相关的三种技术是Java3D、MPEG-4和Chrome。其中，Java3D和VRML都将3D Web作为重点应用对象。前者的优势在于编程，后者的优势在于场景搭建。他们在可编程的3D网络应用中紧密合作。MPEG-4面向基于内容的交互式视频应用，可以为VRML提供流技术、压缩和音频同步技术，而MPEG-4使用VRML描述3D内容。在2D页面集成方面，我们可以探索VRML和微软Chrome的合作可能性。
VRML的应用
VRML在电子商务、教育、工程技术、建筑、娱乐、艺术等领域的广泛应用将推动其快速发展，成为构建网络虚拟现实应用系统的基础。虚拟现实作为一种全新的人机界面技术，必须研究用户与计算机之间的协调。这样的问题只能通过大量使用来逐步解决。VRML以互联网为应用平台，最有希望成为构造虚拟现实应用的基础框架。
从1994开始，欧洲数字城市大会每年举办一次。最近，3D技术已经被添加到数字城市的活动中。基于VRML的实验性数字城市主要包括数字赫尔辛基、柏林、华盛顿特区、洛杉矶和京都。中国上海交通大学ICHI实验室也在这方面做了大量的研究。
国内已经开发了一些基于VRML97的应用系统，如浙江公共信息产业有限公司的3Dworld..
比如在教育方面，VRML不仅是HTML更强大的替代品，其潜在的意义还在于突破上述基于WWW的教学模式，建立更加自然真实的虚拟教育环境。在这种环境下，学生可以通过浏览和探索来学习知识，如进入虚拟空间学习天文知识，利用虚拟地球学习地理知识，通过历史走廊与历史人物交流，进入分子世界参观化学馆等。这些曾经是梦想的学习方法是可以逐渐实现的。在这个虚拟教育世界中，甚至可以有一个用VRML制作的动画角色扮演老师，他的面部表情和身体动作都被运动追踪系统捕捉到，这样讲课节目就会立体起来。更重要的是，它不像视频节目那样需要大量的存储和网络带宽，用户可以通过调制解调器和电话线观看这个节目。最近相关实验成功了。如果将这种方法扩展到教学双方，就可以实现实时交互的虚拟教学——由教师控制的虚拟教师和由学生控制的虚拟学生可以在一个虚拟教室中相互交流。
VRML将创造一种集成多媒体、三维图形、网络通信和虚拟现实的新媒体。它具有先进性和普适性，关注3D图形、多媒体、新一代web开发和虚拟现实技术的人应该密切关注。
VRML的历史
最初的3D浏览器被命名为Labyrith，诞生于1994年2月，由马克·佩斯和托尼·帕里西开发。他们带着它去了几个大型的国际展览并做了演示。1994年5月，在瑞士日内瓦举行的万维网(www)大会上，马克·佩斯和托尼·帕里西介绍了这种在万维网上浏览三维物体的界面。这个时候，BOF这个志同道合的人组成的兄弟会，立刻产生了强烈的反响，决定开发一种场景描述语言，这种语言可以和Web连接。当代Web的创始人蒂姆·伯纳斯·李提出了制定3D Web标准的需要，并创造了名称VRML(虚拟现实标记语言)。(BOF来源于一句英语谚语:物以类聚)
帕里西和佩斯认为推广它的最好方法是免费赠送，并说服美国《连线》杂志的布莱恩·贝伦多夫开始建立一个名为www-vrml的电子邮件列表。在一个月内，他们收集了一个有兴趣参与VRML开发的人的电子邮件地址簿。仅仅是第一周内登录的志愿者，就有1000多人。
VRML的名字很快被改成了“虚拟现实建模语言”，即“虚拟现实建模语言”，以体现它强调的是整个世界，而不仅仅是文本页面。
Gavin Bell就是其中之一，他是SGI(硅图形公司)工作组的工程师。Open Inventor是SGI推出的工具软件，方便程序员快速简洁地开发各种类型的交互式三维图形程序。该工具软件的编程基于场景结构和对象描述的概念和方法。1992，最初发布为Inventor。
工作组每周举行一次例行午餐。虽然外人对此一无所知，但工作组的很多内部事务往往都是在这种非正式、随意的谈话中完成的。加文·贝尔(Gavin Bell)利用这个机会向他的导师里尔·凯里(Rill Carey)讲述了VRML，这表明建立一种可以在网络上运行并描述3D场景的语言是迫切的。晚宴结束时，凯里决心从事这一新的开发(后来，两人共同组织了Wasabisoft)。
1994初夏，第一届WWW会议期间，初步决定第二届WWW会议将于10月在芝加哥召开，也就是说，只预留了5个月的时间。在这段时间里，能不能拟定一个VRML规范的初步方案？自愿加入开发新规范行列的BOF成员和热心网友信心满满。他们同意在下一次会议之前完成一个内部测试语言规范。总的意图是转换一种现有的语言更安全，但从头开始一种新的语言是不可行的。
事实上，贝尔只用了两个星期就提出了SGI，它是修改后的Open Inventor 3D Metafile格式的子集，带有一些相应的功能和措施来处理网络。SGI同意向公众开放这种新的文件格式，没有任何专利权和专有权供所有人使用。
还有几个方案值得讨论，也已经提交了参与候选人。Pesce和Behlendorf公平地主持了方案的论证会，最后SGI方案获得了多数。这意味着VRML基于Open Inventor的文件格式。这是10月份在芝加哥召开的第二届WWW会议上发布的VRML1.0的规范草案。主要功能是完成静态三维场景和与HTML链接的功能和措施。
SGI最初的Open Inventor的另一位设计师Paul Strauss开始为VRML publicdomain做解析器，这个解析器当时在业界很流行，名字叫QvLib。这个程序的作用是将VRML可读的文件格式转换成浏览器可以理解的格式。本word解决方案发布于6月1995。可以安装在各种平台上，然后，各种浏览器如雨后春笋般蓬勃发展。
能够理解并显示所有VRML文件的浏览器最初是由David Mott和几位Inventor工程师编写的WebSpace Navigator。很快，模板图形软件在WebSpace中运行，不仅适用于SGI平台，也适用于许多其他平台，WebSpace Navigator的所有版本都可以免费使用。
在1995的秋天，SGI进一步推出了WebSpace Author(一个用于创作的程序)。这是一个Web创作工具，可以在场景中交互放置对象，完善场景的功能，还可以用来发布VRML文件。这个时候，VRML设计工作组(VGA，VRML架构组)聚在一起讨论VRML的下一个版本。
1996年初，VRML委员会审议讨论了VRML 2.0版本的几个提案，包括SGI的《移动世界》提案、Sun微系统的web office系统、微软的active VRML、苹果的《超越世界》等。委员会的很多成员参与了这些节目的修改和完善，尤其是《感动世界》。经过多方努力，终于在2月底投票决定。结果，《移动世界》以70%的选票赢得了绝对多数。1996年3月，VGA(VRML设计团队)决定将此方案转化为VRML2.0。
1996标准VRML2.0于8月在新奥尔良举行的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上发布并通过。在VRML1.0的基础上做了很大的补充和改进。与VRML1.0相比，增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，增加了交互、动画、编程和原型定义功能。
VRML于1997年2月正式发布为国际标准，并于1998年10月正式获得国际标准化组织(ISO/IEC 14772-1:1997)的批准。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0的基础上稍加修改，但这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。
1999年底又发布了VRML的另一个编码方案X3D。X3D集成了XML、JAVA和流技术等正在发展的先进技术，包括更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流和各种形式的交互的强大控制。
2000年6月，世界web3D协会发布了国际标准VRML2000(草案)，2000年9月，又发布了国际标准VRML2000(修订草案)。
2002年7月23日，web3d联盟近日发布了可扩展3D(X3D)标准草案，并推出了配套的软件开发工具，供人们下载和评论这一标准。这项技术是虚拟现实建模语言(VRML)的后续产品，用XML语言表示。X3D基于很多重要厂商的支持，可以兼容MPEG-4和VRML 97及其之前的标准。它将VRML的功能封装成一个轻量级的可扩展的核心，开发者可以根据自己的需要扩展它的功能。X3D标准的发布为Web3D图形的发展提供了广阔的前景。
VRML工作组及其研究目标
为了推动VRML技术的发展，VRML协会组织了许多工作组，每个工作组都是VRML协会认可的一个自愿的、自律的技术委员会，负责一项与VRML相关的特殊技术的研究和实现。以下描述了目前已经成立的工作组及其研究目标，基本涵盖了VRML的主要发展趋势。
人形动画WG使用VRML来表达人类的行为特征。
色彩保真WG保证任何平台上的观众看到的效果都和创作者的原作一样，色彩要相当一致。
Metaforms工作组(Meta Forms WG)为形式语法生成的作品提出了通用的方法论和通用规范，使它们可以映射成特定的形式。主要目标是能够表达“数字生命形式”的结构和成长。
面向对象扩展工作组讨论并推广面向对象扩展VRML的方法。
数据库工作组推动基于VRML的商业应用的创建，并使用数据库来维护VRML内容的持久性、升级能力和安全传输能力。
外部创作接口WG建立了VRML领域和外部环境之间的标准接口。
Widgets WG为开发者和用户提供了一套基本的、可免费使用的标准用户界面模块集，并提供了支持基本组件集和所有VRML组件的理论框架。
压缩二进制格式WG讨论并发展了VRML文件的二进制编码方法，着眼于尽可能减小文件大小以达到快速传输的目的，尽可能简化文件结构以达到快速解码的目的。
通用媒体库WG定义了一个由本地媒体组件(纹理、声音和VRML对象)组成的小型跨平台媒体库，以提高VRML领域的真实感，减少网络下载。同时定义了一个统一的机制，通过这个机制，VRML内容创作者可以在自己的领域内使用这些媒体组件。
Living Worlds WG为多用户(包括多个开发者)应用的出现和演进定义了一个概念框架，并确定了一组接口。
键盘输入工作组定义了一个或多个扩展节点，使内容创建者能够在他们自己的领域中访问键盘输入。
一致性工作组为与一致性测试相关的问题提供了一个讨论场所。特别是，这个小组将确定VRML实现和相应的动作序列的差异。
Biota WG为生命系统的研究和学习建立和装备数字工具和环境。
分布式交互仿真工作组(Distributed Interactive Simulation WG)为建立具有多路广播能力的大规模虚拟环境(LSVEs)建立了最初的网络协议。
VRML脚本工作组(VRML Script WG)为VRML审查委员会(VRB)提供了一系列关于Java和JavaScript的问题、建议和评论。
自然语言处理和动画工作组(NLP & amp；Animations WG)为了使用户能够使用自然语言与VRML动画图像进行交流，从而使交互更加自然，增强用户与动画图像之间的信息流，本文研究了如何使用基于操作系统命令和角色控制的“提问/回答”和“命令/响应”对话以及自然语言。
VRML-DHTML集成工作组(VRML-DHTML Integration WG)为VRML和DHTML在文档对象模型、组件接口和绘图三个层次上的紧密集成开发了一个概念模型。
VRML的研究现状
虚拟现实技术的发展是在网络技术进步的基础上多种技术融合的结果。随着网络时代大规模宽带应用的到来，虚拟现实技术在市场上的应用越来越迫切，而且是风雨兼程。
VRML97发布后，互联网上几乎所有的3D图形都使用VRML。由于带宽不足、需要下载插件浏览、文件量大、需要进一步加强真实感和交互性等技术限制，近一两年来，很多制作Web3D图形的软件公司的产品并没有完全遵循VRML97标准，而是使用特殊的文件格式和浏览器插件来开发实用的VR软件。其中一些软件在渲染速度、图像质量、建模技术、交互性和数据压缩优化等方面都优于VRML。比如Cult3D，Viewpoint，GL4Java，Pulse3D，Flatland，Flash，JPEG2000等。这些公司都希望自己的解决方案能够成为“事实上的国际标准”。
CULT3D、视点、360度环视等技术正在逐步应用。虚拟现实技术在互联网上的应用发生了很大的变化。知名IT公司如AUTODESK/DISCREET、MRCROMEDIA、ADOBE等。都与虚拟现实技术保持密切联系，或有接口或发布相关产品以增加在互联网中的份额。
X3D诞生了。
以Blaxxun和ParallelGraphics为代表，都有自己的VR浏览器插件，并基于VRML标准开发了自己的扩展节点功能，使得3D效果和交互表现更加完美。支持MPEG、Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等音频文件，Flash动画文件，各种材质效果，Nurbs曲线，粒子效果，原子化效果；支持多人交互环境、VR眼镜等硬件设备；已经成功应用于娱乐、电商等领域，并且为了适应X3D的发展，以X3D为核心，拥有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景特别是大型场景的应用中，基于VRML标准的技术具有独特的优势。