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探究多媒體三維互動展示技術
探究多媒體三維互動展示技術，是小編專門為各位計算機網(wǎng)絡畢業(yè)的同學準備的論文，希望對大家有幫助!
摘要：多媒體三維互動展示技術非常重要，目前很多博物館都采用了這種技術來展示三維場景以及二維文字、圖片等相關的信息。但是由于技術存在一定的局限，附加媒體在展示的過程中沒有達到一定的效果，交互的方式也顯得很單一。所以，必須對這方面的技術進行開發(fā)，使之能夠滿足一定的需要。筆者針對多媒體三維互動展示技術進行了分析，具體如下。
關鍵詞：多媒體 三維互動 展示技術 分析
1多媒體三維互動展示技術的應用和需求
1.1博物館或者藝術館對數(shù)字化的要求
在博物館或者其他藝術館當中，必須將一些藏品、藝術品轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀讉鞑�、使用、交換的數(shù)字信息。在本篇論文中，簡要介紹了博物館或者藝術館對數(shù)字化的要求。
第一，必須使藏品、藝術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之類的函數(shù)來進行描述。對于藝術品或者藏品的擺放方向、位置等不能移動。此外，所以能夠被看到的信息都要進行數(shù)字化，不能有空缺。
第二，在數(shù)字化完成以后，必須達到高保真的效果。也就是說，每一個細節(jié)都必須和原作品一致。需要達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，那么藏品就會失掉自身的價值。
第三，采集的過程中要注意保護藏品，不能對其造成損壞。這種損壞包括物理損壞以及顏料帶來的影響、激光掃描帶來的影響等等。如果是不能移動的藏品，那么就更不能在采集的時候?qū)Σ仄窋[放位置進行改變。
第四，必須達到一定的精度要求。因為只有將藏品和藝術品進行數(shù)字化保存，將來才能將其作為研究的依據(jù)。不僅如此，還必須要對距離等細節(jié)問題進行考慮，使之達到屏幕沉浸感展示的需求。舉個例子，一幅壁畫當中的線條，要在屏幕中展示出來，就必須避免有馬賽克以及模糊的畫面。
第五，必須先進行計算，從而得出規(guī)范合理的光照條件。光照條件對于藝術品、藏品而言非常的重要，如果達不到一定的要求，光線太暗、太明亮，都會影響藏品的展示效果。在一些光線微弱的環(huán)境下，必須要借助光源來進行展示。再對藝術品進行數(shù)字化，那么就會產(chǎn)生明暗接縫的不良效果。所以，必須去掉環(huán)境當中的光線對藏品數(shù)字化以后產(chǎn)生的不良效果。然后再對色彩進行管理，對色彩進行校正，這樣才能使藏品、藝術品展示出最好的效果。
將藏品進行數(shù)字化以后，能得到一些數(shù)據(jù)和信息。應該對其實施一定的規(guī)劃，使其能夠被快速的搜索出來。
1.2為什么要進行互動展示
一般情況下，博物館會將文物和藏品進行互動展示。展示的目標在于研究怎樣實現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實的技術，如何讓參觀的人和藏品進行有效的互動。只有讓參觀者通過計算機技術模擬的場景，感知到了藏品的珍貴，獲得了一定知識，才能更好的達到這樣一個目標。所以，必須從以下這幾個方面來對多媒體三維互動展示技術進行研究。
第一，面向基于通過PC的展示設備。其可以減少一部分投入，而且還可以在一定程度上對先期投資進行保護，從而防止高投入的非通用設備環(huán)境產(chǎn)生一系列的麻煩，因為在使用、維護的過程中，很容易產(chǎn)生問題。
第二，面向大量的藏品信息。藏品被電子化以后，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和信息，尤其是圖像和圖形，更是會產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)。舉個例子，敦煌莫高窟中的一個洞窟，在被數(shù)字化了以后，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量驚人的達到了20G左右。
第三，在完成了實時互動的情況下，達到畫面質(zhì)量的高要求。除了要使畫面渲染的幀速率達到24EPS以上，另外交互響應的延遲也必須達到8毫米秒左右。為了讓畫面感更強，不能對模型進行簡化，必須根據(jù)真實的光線來進行設計。
第四，實現(xiàn)全維度的交互。對藏品進行控制的時候，需要變換光線和環(huán)境，也需要對藏品進行不同的互動操作。第五，關于復雜的文物遺存場景。很多的文物不但時間較久，而且外形奇形怪狀，顯得不規(guī)則。這樣一來，計算起來便有一定的難度。除了要計算動力學和流體以外，還要對粒子系統(tǒng)進行計算。這樣才能夠真正達到復雜文物遺存場景的顯示需要。
2關于三維數(shù)字化技術的應用
2.1三維數(shù)字化技術在有形藏品當中的需要
當前，對藏品進行三維技術方面的重建，必須要通過掃描儀進行掃描，從而取得物體表面的信息。它有以下這幾個特點：
第一，能夠取得一部分幾何方面的信息。關于幾何的全部信息，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，那么就沒有質(zhì)感。要想獲得顏色和紋理，就必須實施貼圖，但是這會在一定程度上影響模型的真實性。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，雖然有一些掃描設備也能夠得到貼圖，但這些貼圖比較簡單。而且因為貼圖屬于正交映射的，其會影響到藏品，使得藏品的細節(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，也會對藏品產(chǎn)生一些損壞。
第三，三維掃描的時候，會出現(xiàn)一部分的冗余數(shù)據(jù)，這些冗余數(shù)據(jù)會影響互動展示。所以，一般情況下會對三維掃描產(chǎn)生的模型實施簡化，這樣可以達到一定的要求。盡管如此，卻有一定的局限性，比如簡化后會使模型失真。
要對三維進行重建，必須采取立體視覺的方法，這對藏品的展示非常有利。因為立體視覺采用的是多幅圖的方式，可采用這樣的方式來獲取幾何信息。同時，這種方法也叫nage based modeling。其將計算機和三維技術進行結合，一旦物體上的點呈現(xiàn)在各個位置拍攝的不同圖像中，像點位置便會產(chǎn)生差錯，這就是視差。對于定視點拍攝的圖像和它所對應的點，可按照空間里的三角形來計算出其中的三維坐標，相機光心和點在對應圖像里投影線和光心線來進行構圖，畫成三角形。下面詳細對博物館文物數(shù)字化進行了一定的研究，具體如下：
首先，在對不能移動的文物進行數(shù)字化時，存在場地的限制問題。如果要改變文物的方位，幾乎時不可能的。于是，需要采用各種復雜的方法來對文物進行數(shù)字化，同時要避免對文物產(chǎn)生損壞。其次，在數(shù)字化的時候要提高準確度，就必須科學的獲得文物的形狀、紋理以及顏色等等。而且還要防止操作過程中產(chǎn)生主觀因素，從而保證藏品保持原樣。舉個例子，某博物館對敦煌彩塑實施三維數(shù)字化，達到的誤差不到0.1毫米。最后，在獲得文物的屬性時，還需要對拍攝的環(huán)境進行還原。一般情況下，在文物所處的環(huán)境中，顏色和光線都會對其的展示產(chǎn)生一定影響。如果光線微弱，那么需要設置輔助光源，數(shù)字化之后會導致明暗接縫的現(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。然后再對逆光進行計算，除掉光照對數(shù)字化后的文物造成的不良影響。最后再實施色彩方面的管理，就可以使藏品得到良好的展示。
2.2 三維數(shù)字化技術在無形藏品當中的需要
利用三維數(shù)字化技術來對無形藏品進行顯示，具有一定的難度。常見的無形藏品如古生物化石等，可以利用古生物三維復原技術來顯示。其要求是，既要基于化石的三維重建，又必須要達到古生物研究的假設。此外，顯示的結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，根據(jù)石化三維來對古生物的骨骼進行重建。
第二，根據(jù)化石來對角質(zhì)層的數(shù)據(jù)進行搜集。
第三，除了采用第一種基于立體視覺的方式，還要對角質(zhì)層的數(shù)據(jù)進行搜集，最后對皮膚等進復原。
第三，對于考察到的結果，全部進行記錄。
第四，根據(jù)考察到的結果，將古生物三維模型進行數(shù)字化，達到好的視覺效果。
采用以上的方式，我國在古生物的領域有了大的發(fā)現(xiàn)，不但復原了澄江生物群，也復原了熱河生物群。
3數(shù)字陳列展示技術
(1)根據(jù)藏品的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)電影級別虛擬現(xiàn)實。筆者認為，先要解決數(shù)據(jù)的渲染問題。因為藏品在進行數(shù)字化的時候，會產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)。如果藏品非常復雜，或者形狀不規(guī)則，那么就非常麻煩�？梢詮腜C底層進行設計，增加一個渲染加速框架。這個框架可以對數(shù)據(jù)進行存儲。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高精度三維互動技術以后，達到了一定的質(zhì)量要求。
(2)利用多媒體三維互動技術來對藏品進行展示。多媒體三維互動技術對藏品進行展示的時候，也要突出其內(nèi)涵，比如文物的制造手法、藝術價值以及用途，文化背景等等。這些知識不能僅僅通過晦澀的文字來展示給參觀的人。為了給參觀者提供一個更加生動參觀過程，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。 在陳列展覽品的時候，還必須有一個目的，讓參觀的人沉浸在虛擬的場景里，產(chǎn)生置身于其中的感覺。這種技術包括了4D、球幕以及環(huán)幕等。下面簡要介紹球幕技術。
上個世紀70年代初期，球幕技術產(chǎn)生。它的屏幕是半球狀的，將參觀的人包圍在里面，整個視覺像是蒼穹一般。而且視覺范圍也非常廣，甚至達到了一百八十度，讓前來參觀的人產(chǎn)生了身臨其境的感覺。目前常常采用的球幕技術是full-dome方式，其立體感非常強。
4總結與體會
當前，在對藝術品和文物進行保護、研究、展示的時候，一直存在這樣的矛盾，即保護和利用之間產(chǎn)生的矛盾。但是多媒體三維互動展示技術的出現(xiàn)，解決了這樣的問題，不管是可移動的文物，還是不可移動的文物，都能夠通過這種技術進行展示。如今，數(shù)字化技術已經(jīng)得到了廣泛的應用。
參考文獻
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