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探究多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)
探究多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)，是小編專門(mén)為各位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)畢業(yè)的同學(xué)準(zhǔn)備的論文，希望對(duì)大家有幫助!
摘要：多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)非常重要，目前很多博物館都采用了這種技術(shù)來(lái)展示三維場(chǎng)景以及二維文字、圖片等相關(guān)的信息。但是由于技術(shù)存在一定的局限，附加媒體在展示的過(guò)程中沒(méi)有達(dá)到一定的效果，交互的方式也顯得很單一。所以，必須對(duì)這方面的技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使之能夠滿足一定的需要。筆者針對(duì)多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)進(jìn)行了分析，具體如下。
關(guān)鍵詞：多媒體 三維互動(dòng) 展示技術(shù) 分析
1多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)的應(yīng)用和需求
1.1博物館或者藝術(shù)館對(duì)數(shù)字化的要求
在博物館或者其他藝術(shù)館當(dāng)中，必須將一些藏品、藝術(shù)品轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀讉鞑ァ⑹褂谩⒔粨Q的數(shù)字信息。在本篇論文中，簡(jiǎn)要介紹了博物館或者藝術(shù)館對(duì)數(shù)字化的要求。
第一，必須使藏品、藝術(shù)品的信息能夠完全的被獲取，比如藏品的形狀、顏色、規(guī)格、外表屬性等等。一般情況下，是采用BRDF以及BRTF之類(lèi)的函數(shù)來(lái)進(jìn)行描述。對(duì)于藝術(shù)品或者藏品的擺放方向、位置等不能移動(dòng)。此外，所以能夠被看到的信息都要進(jìn)行數(shù)字化，不能有空缺。
第二，在數(shù)字化完成以后，必須達(dá)到高保真的效果。也就是說(shuō)，每一個(gè)細(xì)節(jié)都必須和原作品一致。需要達(dá)到高保真效果的不只是外形，更要包含圖案、質(zhì)地以及色彩等等。比如，藏品上面的圖案不能失真，不能縮小，也不能放大。如果有失真的現(xiàn)象產(chǎn)生，那么藏品就會(huì)失掉自身的價(jià)值。
第三，采集的過(guò)程中要注意保護(hù)藏品，不能對(duì)其造成損壞。這種損壞包括物理?yè)p壞以及顏料帶來(lái)的影響、激光掃描帶來(lái)的影響等等。如果是不能移動(dòng)的藏品，那么就更不能在采集的時(shí)候?qū)Σ仄窋[放位置進(jìn)行改變。
第四，必須達(dá)到一定的精度要求。因?yàn)橹挥袑⒉仄泛退囆g(shù)品進(jìn)行數(shù)字化保存，將來(lái)才能將其作為研究的依據(jù)。不僅如此，還必須要對(duì)距離等細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行考慮，使之達(dá)到屏幕沉浸感展示的需求。舉個(gè)例子，一幅壁畫(huà)當(dāng)中的線條，要在屏幕中展示出來(lái)，就必須避免有馬賽克以及模糊的畫(huà)面。
第五，必須先進(jìn)行計(jì)算，從而得出規(guī)范合理的光照條件。光照條件對(duì)于藝術(shù)品、藏品而言非常的重要，如果達(dá)不到一定的要求，光線太暗、太明亮，都會(huì)影響藏品的展示效果。在一些光線微弱的環(huán)境下，必須要借助光源來(lái)進(jìn)行展示。再對(duì)藝術(shù)品進(jìn)行數(shù)字化，那么就會(huì)產(chǎn)生明暗接縫的不良效果。所以，必須去掉環(huán)境當(dāng)中的光線對(duì)藏品數(shù)字化以后產(chǎn)生的不良效果。然后再對(duì)色彩進(jìn)行管理，對(duì)色彩進(jìn)行校正，這樣才能使藏品、藝術(shù)品展示出最好的效果。
將藏品進(jìn)行數(shù)字化以后，能得到一些數(shù)據(jù)和信息。應(yīng)該對(duì)其實(shí)施一定的規(guī)劃，使其能夠被快速的搜索出來(lái)。
1.2為什么要進(jìn)行互動(dòng)展示
一般情況下，博物館會(huì)將文物和藏品進(jìn)行互動(dòng)展示。展示的目標(biāo)在于研究怎樣實(shí)現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，如何讓參觀的人和藏品進(jìn)行有效的互動(dòng)。只有讓參觀者通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬的場(chǎng)景，感知到了藏品的珍貴，獲得了一定知識(shí)，才能更好的達(dá)到這樣一個(gè)目標(biāo)。所以，必須從以下這幾個(gè)方面來(lái)對(duì)多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)進(jìn)行研究。
第一，面向基于通過(guò)PC的展示設(shè)備。其可以減少一部分投入，而且還可以在一定程度上對(duì)先期投資進(jìn)行保護(hù)，從而防止高投入的非通用設(shè)備環(huán)境產(chǎn)生一系列的麻煩，因?yàn)樵谑褂谩⒕S護(hù)的過(guò)程中，很容易產(chǎn)生問(wèn)題。
第二，面向大量的藏品信息。藏品被電子化以后，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和信息，尤其是圖像和圖形，更是會(huì)產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)。舉個(gè)例子，敦煌莫高窟中的一個(gè)洞窟，在被數(shù)字化了以后，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量驚人的達(dá)到了20G左右。
第三，在完成了實(shí)時(shí)互動(dòng)的情況下，達(dá)到畫(huà)面質(zhì)量的高要求。除了要使畫(huà)面渲染的幀速率達(dá)到24EPS以上，另外交互響應(yīng)的延遲也必須達(dá)到8毫米秒左右。為了讓畫(huà)面感更強(qiáng)，不能對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，必須根據(jù)真實(shí)的光線來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
第四，實(shí)現(xiàn)全維度的交互。對(duì)藏品進(jìn)行控制的時(shí)候，需要變換光線和環(huán)境，也需要對(duì)藏品進(jìn)行不同的互動(dòng)操作。第五，關(guān)于復(fù)雜的文物遺存場(chǎng)景。很多的文物不但時(shí)間較久，而且外形奇形怪狀，顯得不規(guī)則。這樣一來(lái)，計(jì)算起來(lái)便有一定的難度。除了要計(jì)算動(dòng)力學(xué)和流體以外，還要對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。這樣才能夠真正達(dá)到復(fù)雜文物遺存場(chǎng)景的顯示需要。
2關(guān)于三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用
2.1三維數(shù)字化技術(shù)在有形藏品當(dāng)中的需要
當(dāng)前，對(duì)藏品進(jìn)行三維技術(shù)方面的重建，必須要通過(guò)掃描儀進(jìn)行掃描，從而取得物體表面的信息。它有以下這幾個(gè)特點(diǎn)：
第一，能夠取得一部分幾何方面的信息。關(guān)于幾何的全部信息，幾乎不可能被取得，只能得到三維形狀。如果缺乏顏色和紋理，那么就沒(méi)有質(zhì)感。要想獲得顏色和紋理，就必須實(shí)施貼圖，但是這會(huì)在一定程度上影響模型的真實(shí)性。不僅如此，要采取其他的方式才能使物體更加有質(zhì)感。
第二，雖然有一些掃描設(shè)備也能夠得到貼圖，但這些貼圖比較簡(jiǎn)單。而且因?yàn)橘N圖屬于正交映射的，其會(huì)影響到藏品，使得藏品的細(xì)節(jié)產(chǎn)生模糊或者失真的現(xiàn)象。此外，激光產(chǎn)生的一些能量，也會(huì)對(duì)藏品產(chǎn)生一些損壞。
第三，三維掃描的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)一部分的冗余數(shù)據(jù)，這些冗余數(shù)據(jù)會(huì)影響互動(dòng)展示。所以，一般情況下會(huì)對(duì)三維掃描產(chǎn)生的模型實(shí)施簡(jiǎn)化，這樣可以達(dá)到一定的要求。盡管如此，卻有一定的局限性，比如簡(jiǎn)化后會(huì)使模型失真。
要對(duì)三維進(jìn)行重建，必須采取立體視覺(jué)的方法，這對(duì)藏品的展示非常有利。因?yàn)榱Ⅲw視覺(jué)采用的是多幅圖的方式，可采用這樣的方式來(lái)獲取幾何信息。同時(shí)，這種方法也叫nage based modeling。其將計(jì)算機(jī)和三維技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，一旦物體上的點(diǎn)呈現(xiàn)在各個(gè)位置拍攝的不同圖像中，像點(diǎn)位置便會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)，這就是視差。對(duì)于定視點(diǎn)拍攝的圖像和它所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，可按照空間里的三角形來(lái)計(jì)算出其中的三維坐標(biāo)，相機(jī)光心和點(diǎn)在對(duì)應(yīng)圖像里投影線和光心線來(lái)進(jìn)行構(gòu)圖，畫(huà)成三角形。下面詳細(xì)對(duì)博物館文物數(shù)字化進(jìn)行了一定的研究，具體如下：
首先，在對(duì)不能移動(dòng)的文物進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，存在場(chǎng)地的限制問(wèn)題。如果要改變文物的方位，幾乎時(shí)不可能的。于是，需要采用各種復(fù)雜的方法來(lái)對(duì)文物進(jìn)行數(shù)字化，同時(shí)要避免對(duì)文物產(chǎn)生損壞。其次，在數(shù)字化的時(shí)候要提高準(zhǔn)確度，就必須科學(xué)的獲得文物的形狀、紋理以及顏色等等。而且還要防止操作過(guò)程中產(chǎn)生主觀因素，從而保證藏品保持原樣。舉個(gè)例子，某博物館對(duì)敦煌彩塑實(shí)施三維數(shù)字化，達(dá)到的誤差不到0.1毫米。最后，在獲得文物的屬性時(shí)，還需要對(duì)拍攝的環(huán)境進(jìn)行還原。一般情況下，在文物所處的環(huán)境中，顏色和光線都會(huì)對(duì)其的展示產(chǎn)生一定影響。如果光線微弱，那么需要設(shè)置輔助光源，數(shù)字化之后會(huì)導(dǎo)致明暗接縫的現(xiàn)象產(chǎn)生。所以必須得出物體的BRDF，獲得光源的數(shù)量、顏色、方向等信息。然后再對(duì)逆光進(jìn)行計(jì)算，除掉光照對(duì)數(shù)字化后的文物造成的不良影響。最后再實(shí)施色彩方面的管理，就可以使藏品得到良好的展示。
2.2 三維數(shù)字化技術(shù)在無(wú)形藏品當(dāng)中的需要
利用三維數(shù)字化技術(shù)來(lái)對(duì)無(wú)形藏品進(jìn)行顯示，具有一定的難度。常見(jiàn)的無(wú)形藏品如古生物化石等，可以利用古生物三維復(fù)原技術(shù)來(lái)顯示。其要求是，既要基于化石的三維重建，又必須要達(dá)到古生物研究的假設(shè)。此外，顯示的結(jié)果也必須能夠和電影所展示的效果相等。
主要路線是以下這幾種：
第一，基于立體視覺(jué)，根據(jù)石化三維來(lái)對(duì)古生物的骨骼進(jìn)行重建。
第二，根據(jù)化石來(lái)對(duì)角質(zhì)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集。
第三，除了采用第一種基于立體視覺(jué)的方式，還要對(duì)角質(zhì)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，最后對(duì)皮膚等進(jìn)復(fù)原。
第三，對(duì)于考察到的結(jié)果，全部進(jìn)行記錄。
第四，根據(jù)考察到的結(jié)果，將古生物三維模型進(jìn)行數(shù)字化，達(dá)到好的視覺(jué)效果。
采用以上的方式，我國(guó)在古生物的領(lǐng)域有了大的發(fā)現(xiàn)，不但復(fù)原了澄江生物群，也復(fù)原了熱河生物群。
3數(shù)字陳列展示技術(shù)
(1)根據(jù)藏品的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電影級(jí)別虛擬現(xiàn)實(shí)。筆者認(rèn)為，先要解決數(shù)據(jù)的渲染問(wèn)題。因?yàn)椴仄吩谶M(jìn)行數(shù)字化的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)。如果藏品非常復(fù)雜，或者形狀不規(guī)則，那么就非常麻煩。可以從PC底層進(jìn)行設(shè)計(jì)，增加一個(gè)渲染加速框架。這個(gè)框架可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。采用這樣的框架，很多的數(shù)字博物館取得了一定的成效。比如敦煌莫高窟通過(guò)高精度三維互動(dòng)技術(shù)以后，達(dá)到了一定的質(zhì)量要求。
(2)利用多媒體三維互動(dòng)技術(shù)來(lái)對(duì)藏品進(jìn)行展示。多媒體三維互動(dòng)技術(shù)對(duì)藏品進(jìn)行展示的時(shí)候，也要突出其內(nèi)涵，比如文物的制造手法、藝術(shù)價(jià)值以及用途，文化背景等等。這些知識(shí)不能僅僅通過(guò)晦澀的文字來(lái)展示給參觀的人。為了給參觀者提供一個(gè)更加生動(dòng)參觀過(guò)程，可以將多種表示形式整合在一起，比如圖片、文字以及音頻、視頻等。
(3)球幕沉浸感的展示。 在陳列展覽品的時(shí)候，還必須有一個(gè)目的，讓參觀的人沉浸在虛擬的場(chǎng)景里，產(chǎn)生置身于其中的感覺(jué)。這種技術(shù)包括了4D、球幕以及環(huán)幕等。下面簡(jiǎn)要介紹球幕技術(shù)。
上個(gè)世紀(jì)70年代初期，球幕技術(shù)產(chǎn)生。它的屏幕是半球狀的，將參觀的人包圍在里面，整個(gè)視覺(jué)像是蒼穹一般。而且視覺(jué)范圍也非常廣，甚至達(dá)到了一百八十度，讓前來(lái)參觀的人產(chǎn)生了身臨其境的感覺(jué)。目前常常采用的球幕技術(shù)是full-dome方式，其立體感非常強(qiáng)。
4總結(jié)與體會(huì)
當(dāng)前，在對(duì)藝術(shù)品和文物進(jìn)行保護(hù)、研究、展示的時(shí)候，一直存在這樣的矛盾，即保護(hù)和利用之間產(chǎn)生的矛盾。但是多媒體三維互動(dòng)展示技術(shù)的出現(xiàn)，解決了這樣的問(wèn)題，不管是可移動(dòng)的文物，還是不可移動(dòng)的文物，都能夠通過(guò)這種技術(shù)進(jìn)行展示。如今，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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