多媒体三维互动展示技术分析

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摘要：多媒体三维互动展示技术非常重要，目前很多博物馆都采用了这种技术来展示三维场景以及二维文字、图片等相关的信息。但是由于技术存在一定的局限，附加媒体在展示的过程中没有达到一定的效果，交互的方式也显得很单一。所以，必须对这方面的技术进行开发，使之能够满足一定的需要。笔者针对多媒体三维互动展示技术进行了分析，具体如下。

关键词：多媒体 三维互动 展示技术 分析

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）11-0000-00

1多媒体三维互动展示技术的应用和需求

1.1博物馆或者艺术馆对数字化的要求

在博物馆或者其他艺术馆当中，必须将一些藏品、艺术品转变为容易传播、使用、交换的数字信息。在本篇论文中，简要介绍了博物馆或者艺术馆对数字化的要求。

第一，必须使藏品、艺术品的信息能够完全的被获取，比如藏品的形状、颜色、规格、外表属性等等。一般情况下，是采用BRDF以及BRTF之类的函数来进行描述。对于艺术品或者藏品的摆放方向、位置等不能移动。此外，所以能够被看到的信息都要进行数字化，不能有空缺。第二，在数字化完成以后，必须达到高保真的效果。也就是说，每一个细节都必须和原作品一致。需要达到高保真效果的不只是外形，更要包含图案、质地以及色彩等等。比如，藏品上面的图案不能失真，不能缩小，也不能放大。如果有失真的现象产生，那么藏品就会失掉自身的价值。第三，采集的过程中要注意保护藏品，不能对其造成损坏。这种损坏包括物理损坏以及颜料带来的影响、激光扫描带来的影响等等。如果是不能移动的藏品，那么就更不能在采集的时候对藏品摆放位置进行改变。第四，必须达到一定的精度要求。因为只有将藏品和艺术品进行数字化保存，将来才能将其作为研究的依据。不仅如此，还必须要对距离等细节问题进行考虑，使之达到屏幕沉浸感展示的需求。举个例子，一幅壁画当中的线条，要在屏幕中展示出来，就必须避免有马赛克以及模糊的画面。第五，必须先进行计算，从而得出规范合理的光照条件。光照条件对于艺术品、藏品而言非常的重要，如果达不到一定的要求，光线太暗、太明亮，都会影响藏品的展示效果。在一些光线微弱的环境下，必须要借助光源来进行展示。再对艺术品进行数字化，那么就会产生明暗接缝的不良效果。所以，必须去掉环境当中的光线对藏品数字化以后产生的不良效果。然后再对色彩进行管理，对色彩进行校正，这样才能使藏品、艺术品展示出最好的效果。

将藏品进行数字化以后，能得到一些数据和信息。应该对其实施一定的规划，使其能够被快速的搜索出来。

1.2为什么要进行互动展示

一般情况下，博物馆会将文物和藏品进行互动展示。展示的目标在于研究怎样实现基于虚拟现实的技术，如何让参观的人和藏品进行有效的互动。只有让参观者通过计算机技术模拟的场景，感知到了藏品的珍贵，获得了一定知识，才能更好的达到这样一个目标。所以，必须从以下这几个方面来对多媒体三维互动展示技术进行研究。

第一，面向基于通过PC的展示设备。其可以减少一部分投入，而且还可以在一定程度上对先期投资进行保护，从而防止高投入的非通用设备环境产生一系列的麻烦，因为在使用、维护的过程中，很容易产生问题。第二，面向大量的藏品信息。藏品被电子化以后，会产生大量的数据和信息，尤其是图像和图形，更是会产生一些数据。举个例子，敦煌莫高窟中的一个洞窟，在被数字化了以后，所产生的数据量惊人的达到了20G左右。第三，在完成了实时互动的情况下，达到画面质量的高要求。除了要使画面渲染的帧速率达到24EPS以上，另外交互响应的延迟也必须达到8毫米秒左右。为了让画面感更强，不能对模型进行简化，必须根据真实的光线来进行设计。第四，实现全维度的交互。对藏品进行控制的时候，需要变换光线和环境，也需要对藏品进行不同的互动操作。第五，关于复杂的文物遗存场景。很多的文物不但时间较久，而且外形奇形怪状，显得不规则。这样一来，计算起来便有一定的难度。除了要计算动力学和流体以外，还要对粒子系统进行计算。这样才能够真正达到复杂文物遗存场景的显示需要。

2关于三维数字化技术的应用

2.1三维数字化技术在有形藏品当中的需要

当前，对藏品进行三维技术方面的重建，必须要通过扫描仪进行扫描，从而取得物体表面的信息。它有以下这几个特点：第一，能够取得一部分几何方面的信息。关于几何的全部信息，几乎不可能被取得，只能得到三维形状。如果缺乏颜色和纹理，那么就没有质感。要想获得颜色和纹理，就必须实施贴图，但是这会在一定程度上影响模型的真实性。不仅如此，要采取其他的方式才能使物体更加有质感。第二，虽然有一些扫描设备也能够得到贴图，但这些贴图比较简单。而且因为贴图属于正交映射的，其会影响到藏品，使得藏品的细节产生模糊或者失真的现象。此外，激光产生的一些能量，也会对藏品产生一些损坏。第三，三维扫描的时候，会出现一部分的冗余数据，这些冗余数据会影响互动展示。所以，一般情况下会对三维扫描产生的模型实施简化，这样可以达到一定的要求。尽管如此，却有一定的局限性，比如简化后会使模型失真。

要对三维进行重建，必须采取立体视觉的方法，这对藏品的展示非常有利。因为立体视觉采用的是多幅图的方式，可采用这样的方式来获取几何信息。同时，这种方法也叫nage based modeling。其将计算机和三维技术进行结合，一旦物体上的点呈现在各个位置拍摄的不同图像中，像点位置便会产生差错，这就是视差。对于定视点拍摄的图像和它所对应的点，可按照空间里的三角形来计算出其中的三维坐标，相机光心和点在对应图像里投影线和光心线来进行构图，画成三角形。下面详细对博物馆文物数字化进行了一定的研究，具体如下：

首先，在对不能移动的文物进行数字化时，存在场地的限制问题。如果要改变文物的方位，几乎时不可能的。于是，需要采用各种复杂的方法来对文物进行数字化，同时要避免对文物产生损坏。其次，在数字化的时候要提高准确度，就必须科学的获得文物的形状、纹理以及颜色等等。而且还要防止操作过程中产生主观因素，从而保证藏品保持原样。举个例子，某博物馆对敦煌彩塑实施三维数字化，达到的误差不到0.1毫米。最后，在获得文物的属性时，还需要对拍摄的环境进行还原。一般情况下，在文物所处的环境中，颜色和光线都会对其的展示产生一定影响。如果光线微弱，那么需要设置辅助光源，数字化之后会导致明暗接缝的现象产生。所以必须得出物体的BRDF，获得光源的数量、颜色、方向等信息。然后再对逆光进行计算，除掉光照对数字化后的文物造成的不良影响。最后再实施色彩方面的管理，就可以使藏品得到良好的展示。

2.2 三维数字化技术在无形藏品当中的需要

利用三维数字化技术来对无形藏品进行显示，具有一定的难度。常见的无形藏品如古生物化石等，可以利用古生物三维复原技术来显示。其要求是，既要基于化石的三维重建，又必须要达到古生物研究的假设。此外，显示的结果也必须能够和电影所展示的效果相等。主要路线是以下这几种：第一，基于立体视觉，根据石化三维来对古生物的骨骼进行重建。第二，根据化石来对角质层的数据进行搜集。第三，除了采用第一种基于立体视觉的方式，还要对角质层的数据进行搜集，最后对皮肤等进复原。第三，对于考察到的结果，全部进行记录。第四，根据考察到的结果，将古生物三维模型进行数字化，达到好的视觉效果。

采用以上的方式，我国在古生物的领域有了大的发现，不但复原了澄江生物群，也复原了热河生物群。

3数字陈列展示技术

（1）根据藏品的数据来实现电影级别虚拟现实。笔者认为，先要解决数据的渲染问题。因为藏品在进行数字化的时候，会产生一些数据。如果藏品非常复杂，或者形状不规则，那么就非常麻烦。可以从PC底层进行设计，增加一个渲染加速框架。这个框架可以对数据进行存储。采用这样的框架，很多的数字博物馆取得了一定的成效。比如敦煌莫高窟通过高精度三维互动技术以后，达到了一定的质量要求。（2）利用多媒体三维互动技术来对藏品进行展示。多媒体三维互动技术对藏品进行展示的时候，也要突出其内涵，比如文物的制造手法、艺术价值以及用途，文化背景等等。这些知识不能仅仅通过晦涩的文字来展示给参观的人。为了给参观者提供一个更加生动参观过程，可以将多种表示形式整合在一起，比如图片、文字以及音频、视频等。（3）球幕沉浸感的展示。 在陈列展览品的时候，还必须有一个目的，让参观的人沉浸在虚拟的场景里，产生置身于其中的感觉。这种技术包括了4D、球幕以及环幕等。下面简要介绍球幕技术。

上个世纪70年代初期，球幕技术产生。它的屏幕是半球状的，将参观的人包围在里面，整个视觉像是苍穹一般。而且视觉范围也非常广，甚至达到了一百八十度，让前来参观的人产生了身临其境的感觉。目前常常采用的球幕技术是full-dome方式，其立体感非常强。

4总结与体会

当前，在对艺术品和文物进行保护、研究、展示的时候，一直存在这样的矛盾，即保护和利用之间产生的矛盾。但是多媒体三维互动展示技术的出现，解决了这样的问题，不管是可移动的文物，还是不可移动的文物，都能够通过这种技术进行展示。如今，数字化技术已经得到了广泛的应用。

参考文献

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[2]薛超然，胡祥翔，任杰 等.三维互动模型在牙体窝洞分类教学的应用[J].实验科学与技术，2015，13（3）：64-65.

[3]陈岚.浅析视听语言与三维互动媒体的融合[J].科技风，2012，（1）：239-239.