数字虚拟博物馆（共7篇）
数字虚拟博物馆 篇1
1 概述
中国 (哈尔滨) 森林博物馆位于东北林业大学文博楼, 是我国第一家以森林为主题的博物馆。展陈面积约11000 平方米, 投资4000余万元, 展品近千个, 展品中既有3 万年的长背鳍燕鲟化石、非洲野生动物标本、距今一万五千年以上的硅化石木, 古鱼化石和华南虎标本等, 也有原始人类生活相关的建筑、家具等。该馆运用实物、标本、图像、模型、多媒体等手段, 使参观者置身于森林美景之中。博物馆拥有很多珍贵的标本使得这里成为众多游客进行参观学习的主要地点。随着3D技术的发展, 将森林博物馆三维数字化、搭建虚拟展示平台以及做到精确的将动物标本模型按比例打印成实物标本变得非常有必要。这种做法不仅是对3D技术的科普宣传, 也对黑龙江省森林博物馆进行了的宣传, 还可以用于纪念品来纪念参观森林博物馆等用途[1]。
通过三维激光扫描技术来获取黑龙江省森林博物馆动物标本的三维点数据, 对这些三维点数据进行相关处理, 然后根据处理后建立的动物标本三维模型, 建立虚拟展示平台, 做到精确的将动物标本模型按比例打印成实物标本。既能方便展示动物标本, 又可转换成可供人拿起欣赏的小巧的三维实体标本[2]。目的是将做成的标本模型对3D技术的科普宣传, 也对黑龙江省森林博物馆进行了的宣传, 还可以用于纪念品来纪念参观森林博物馆等用途。
1.1 黑龙江省森林博物馆的动物标本的三维点云数据采集
在项目研究的过程中, 三维点数据的获取是重要的组成成分, 获取完整的符合要求的动物标本的点云数据是后续建模与应用的基础。扫描开始需要做好相关准备工作, 主要包括仪器, 人员组织, 与博物馆工作人员的协调工作等。
1.2 黑龙江省森林博物馆的动物标本的云数据处理和三维建模
基于三维激光扫描而获取的动物标本的点云数据进行三维建模一系列后续处理完成的。后续处理主要包括点云数据的预处理, 数据的配置, 点云滤波, 模型的构建, 纹理映射等。
1.3 黑龙江省森林博物馆的动物标虚拟展示平台的建立并将模型3D打印成型
将博物馆内的动物标本进行三维建模之后, 建议一个虚拟展示平台供人浏览, 并利用3D打印机将模型打印出来。
2 三维数据采集
在项目研究的过程中, 三维点数据的获取是重要的组成成分, 获取完整的符合要求的动物标本的点云数据是后续建模与应用的基础。应用扫描仪进行动物标本的点云数据获取。见图1。Cyclone软件拥有强大的点云处理的功能, 可以实现点云的扫描、拼接、去噪、提取、量测、建模及发布网页浏览[3]。利用扫描仪进行数据采集后, 将扫描到的点云数据导入Cyclone软件中, 通过靶向定位, 进行拼接。因为在扫描过程当中可能会有一些遮挡对数据产生影响, 所以要对获取的数据进行去噪处理, 去噪之后的点云数据已经完整刻画了动物标本的形状及特征, 进行存档。见图2。
3 虚拟展示平台构建
利用存档的数据, 在Cyclone中进行量测、查看或者利用第三方软件进行建模[4]。利用点云数据进行标本信息提取, 将数据导入到Cyclone的数据库中, 由于扫描过程中数据不可能十分完善, 可能会有部分遮挡, 因此获得的数据有各自的特征, 基于点云数据的不同特征, 选择不同的方式方法进行拼接, 建立模型。利用Java Web开发技术, 采用SSH框架进行虚拟展示平台的开发[5]。虚拟展示平台包括项目简介、查询、下载、上传、注册/ 登录、关于我们这六个模块。见图3。
4 结论
三维扫描作为集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术, 通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息, 可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。3D打印技术依据产品三维CAD模型, 能快速“打印”出产品原型或零部件。通过三维激光扫描森林博物馆的动植物标本, 进行三维建模, 建立虚拟展示平台, 并利用3D打印完整模型, 既可以完整保护动植物标本, 又方便进行向观众进行虚拟展示。
参考文献
[1]顾斌, 董杰, 董妍.探讨三维激光扫描技术的应用[J].科技信息, 2010, 2, 15.
[2]吴玉涵, 周明全.三维扫描技术在文物保护中的应用[J].计算机技术与发展, 2009, 9, 10.
[3]马素文.三维激光扫描在测量中的应用现状[J].山西建筑, 2011 (09) .
[4]李鹏, 张文兵, 李静.三维激光扫描测量技术[J].科技信息, 2009 (31) .
[5]李广丽, 张红斌.基于虚拟现实技术的商品展示平台研究[J].华东交通大学学报, 2010 (6) .
数字虚拟博物馆 篇2
1 苏扇数字博物馆数据库建设
1.1 苏扇数据采集:是苏扇虚拟展馆数字资源的来源
采集内容涉及图文声像四个主要素材,严格信息采集的技术规范要求,按照虚拟展馆的结构模式、栏目要求进行分类保存。采集主要以苏扇非遗责任单位和传承人为基础,以高职校非遗研究专业师资为主干,以政府非遗专项资金为保障的条件下开展苏扇数字化信息的采集。
1.2 苏扇数据加工
数据采集的数字化信息进一步加工,按规范的元数据定义整理、加工、组织,形成有序的数字资源库。将原始图文声像等数据通过PS、AI、CORLDRAW、JAVA、FLASH等技术手段再加工再编写再组合,精细加工并艺术技术处理,适当的开发动画、静态画面艺术设计等网页系统的前期工作。
1.3 苏扇数据管理
一是对信息的管理,建立独立的办公包,将原始数据和加工数据按照虚拟展厅的栏目要求进程存储、分类。实时更新。二是对人的管理,对虚拟展厅涉及的各个部门和负责人进行实时跟进,构建良好的工作团队和执行工作能力。
2 苏扇数字博物馆内容构架
苏扇数字博物馆的主要内容包括了“苏扇概述”、“历史沿革”、“艺术价值”、“苏扇精英”、“精品鉴赏”、“教学科研”、“社区论坛”等七大部分。对苏扇艺术进行了全方位的展示,以图文并茂的方式将苏扇文化精彩呈现。“苏扇概述”、“历史沿革”、“艺术价值”、“苏扇精英”、“精品鉴赏”、“教学科研”、“社区论坛”等中包括了苏扇中的折扇、檀香扇、绢宫扇三种基本扇制;分布地域以及苏扇的形制。“历史沿革”将苏扇的发展历史划分为初步期、发展期、兴盛期、保护期四个主要的时期。“艺术价值”包括了苏扇工艺流程工具材料以及四花技艺等。“苏扇精英”主要包括了苏扇民间大师以及非遗项目的传承人,主要作品以及获得的奖项。“精品鉴赏”主要包括了成品扇、扇头造型、扇骨装饰、名家刻骨等。“教学科研”包括电子书阅读、传承教育基地、科普视频、名家讲坛等。“社区论坛”包括了行业动态、苏扇行情、苏扇论坛等。
3 苏扇数字博物馆网页设计
网页设计是一个系统工程。苏扇虚拟展厅网页设计的工作过程包括:苏扇信息源、确定用户群、组织信息单元、链接和导航、网页制作、网站管理等基本步骤。信息源主要是指数据的采集,以图文声像的数据形式记录苏扇的原生态以及高超技艺等。确定用户群主要是从用户的需求出发确定信息的收集范围,建立内容分类的准则。组织单元是将序化后的信息进行组合与标识,并对分类链接类目进行设计,以多媒体方式生动多样的展示。链接和导航特别要注意导航图文的设计、标识标识等视觉语言的运用,将对应的网页进行链接和集成。网页制作中对图文声像的素材设计成与用户交互的界面,页面的视觉设计体现出扇文化的特色。网站建成后需要对网站信息构建进行管理和维护,不断提高网站的可用性。
4 苏扇数字博物馆建设特色
(1)展现丰厚的文化底蕴。注重从苏州原生态的手工技艺的文化背景,从人文角度来审视苏扇的历史沿革,从视觉艺术审美角度表现了人文气息。
(2)注重科学知识的传授。从多学科的角度来介入,进行深入浅出的介绍和分析讲解,普及了苏扇制作工艺的繁复而精湛的技艺,对苏扇优劣的审视要求均有介绍讲解,无论是对资深专家学者还是对院校学生或是一般旅游者,都是极具科普价值的。
(3)精湛的网页设计。从苏州非遗数字博物馆的logo设计到苏扇虚拟展厅的网页,其构图、色彩、版式、动画等视觉设计都是经过反复斟酌和推敲的,体现了现代艺术设计理念在网页设计上的具体的表现。艺术设计的网页画面更是体现出苏扇的“雅、精、细”的主题。
(4)丰富的传承教育。从苏扇传承基地到苏扇院校课程体系的建立,从苏扇名家的讲课到苏扇教材的编写,从苏扇优劣的鉴别到苏扇精品的鉴赏,无不渗透着苏扇传承的各个模式和各种方法。把苏扇传承教育的优质资源通过数字博物馆的平台为更多的人共享,推动苏扇的可持续发展。
5 苏扇文化研究和数字博物馆的互动
苏扇虚拟展厅的建设没有完成时,这是因为苏扇作为一种传统技艺时刻都处在变革之中,随时代审美、传承人技艺变化、设计者创新变革等动态之中。因此,苏扇虚拟展厅中的日常维护、资源更新等需要及时跟进,实现苏扇文化研究良好的互动,真正的推动苏扇的保护和传承。
(1)做好苏扇虚拟展厅的日常维护工作。苏扇作为具有百年历史的传统技艺项目,有辉煌也有落寞,有传承的精髓也有变革的需要,作为一个日益受到重视的研究领域,具有重要的学术研究、文化推广、科学普及、社会意义,不断的补充和更新内容是非常有必要的。
(2)加大教育力度,扩大受众,普及苏扇文化。苏扇作为苏州非遗数字博物馆的一员,需要符合苏州整体形象地非遗面貌,也需要个人的独特面孔。所以苏扇推广要在各个领域中积极参与和频繁出镜。尤其在传承教育方面,扩大苏扇的教育,特别是职业教育是普及苏扇的一个有效途径。将科研机构和教育机构的宝贵传承教学的资料网络共享,普及苏扇文化。
(3)增加互动平台和互动频率,打造苏扇学术交流平台。苏扇研究是一个发展的过程,联合社会各个领域的力量打造苏扇学术交流的平台。苏扇虚拟展馆中的留言板或交流论坛,为苏扇民众、专家学者及时沟通研究信息,发表各自观点,发表科学研究成果,实现与网民的互动与沟通。
6 总结
苏扇虚拟展厅是在现代信息社会下弘扬非遗的又一有效途径。网站系统采用先进的内容管理理念和网站发布技术,在功能上以网站内容的组织、管理和发布为主,实现了网站建设中信息采集、加工、管理、发布的完整流程。虚拟展厅尽可能的做到老少皆宜,多角度全方位的展示苏扇的艺术魅力。网站页面特点时文化创意和现代计算机技术的完美结合,要在设计上突破传统,传达扇意境和扇文化,体现吴文化的精髓,体现网站建设“以人为本,服务大众”的宗旨。
摘要：在信息化时代下数字博物馆具有强大的功能。本文以苏扇数字博物馆建设为例,从数据采集加工管理到内容架构,视觉设计到文化渲染等技术艺术手段,将传统文化以现代信息技术手段陈展于网络,为社会公众提供苏扇相关信息的渠道。
关键词：数字博物馆,苏扇非遗,苏州
参考文献
[1]严建强.计算机网络时代博物馆展示的传播与体验[J].中国博物馆,2004(1).
数字虚拟博物馆 篇3
“虚拟殷墟博物馆”是利用计算机网络和多媒体技术，用三维数字化手段对世界文化遗产安阳殷墟中的重要组成部分进行数字化建设，在网上再现安阳殷墟丰富的各种软硬件资源，建立基于网络的虚拟殷墟博物馆数字漫游系统。文献[3]和文献[4]也对虚拟殷墟进行了探讨，但当时殷墟还未被列入世界文化遗产，当时的建筑和现在也有了一些区别，因此再次对殷墟建模，对殷墟博物馆建模时非常有必要的。该漫游系统可以使那些有机会实地参观的人进一步获得身临其境的更为真实地感受，而对那些还没有机会到殷墟实地游览的人们来说，该系统将使更多的人对文化殷墟产生浓厚兴趣和真实感知，使殷墟这座世界文化遗产之于中华文明乃至人类文明的独特贡献和独特地位可以更直观形象地呈现在世界面前。
1 系统分析和总体设计
殷墟博物馆，是由中国建筑设计研究院教授崔凯先生主持设计，附带文物库房、研究室、报告厅等设施。从平面上看，殷墟博物馆酷似甲骨文的“洹”字，即取依附洹河之意，象征洹水在孕育商代文明中的重要作用。所有的建筑基本上处于地表之下，地表将被植被覆盖，不会破坏殷墟遗址的原貌。从建筑学角度来说，殷墟博物馆是有着较高的设计水平，而其内部的大量殷墟文物则使得博物馆除了本身的可赏性更多了历史文化学术价值。为了能够重现该建筑，本系统的开发结合层次建模法和属主建模法，使用综合的模块化建模方法加以实现。系统开发选用Sketchup模型制作软件作为建模工具;选用Sgi公司的可视化编辑工具CosmoWorld将各个对象内联;选用VRML脚本编辑软件VRMLPad编辑修改VRML文件，添加对象交互功能的脚本;选用Dreamweaver作为网页开发工具。
VRML建模语言在可视化建模上是有欠缺的，因此往往需要借助其他建模工具建模后导出wrl文件，Sketchup软件就是其中常用的之一。Sketchup是一个比较成熟的建模软件，以往仅仅局限在建筑建模现在经过google接手发展后逐渐在向其他领域扩展，现在最常用到的领域是建筑设计、室内装潢设计、商业空间道具以及漫游、工业产品展示以及平面标志的设计。
当然Sketchup和3DMAX及MAYA相比应用还是有一些局限，Maya和3DMAX不仅是用来建模，还包括力学，反应堆，骨骼绑定，MR材质，粒子系统等功能。3DMAX、Maya功能更为专业，主要面向影视，游戏，动画和专业效果图制作。但针对本文对象的特殊性，综合考虑还是选用了Sketchup。
2 系统的详细设计
本系统主要特点是参照建筑图纸等比例地、准确地将殷墟宫殿遗址重建于三维网络上，具体步骤参见图1。系统具有较强的感官感受和真实的交互性，基本实现了“虚拟博物馆”系统，见图3。
2.1 等比例建模
由于殷墟博物馆建筑巨大，很难得到它的全貌，况且大部分又埋藏在地下，又无法获得设计图纸，建筑又是非常强调精确的，仅靠目测得到的模型往往与实际相差万里，这为几何建模设置了很大的障碍。因此建模还是需要有一定的依据，不一定要很确切的是多少米，但一定要和建筑实体等比例。
在建模之初应获得建筑俯视图和剖面图，然后将某长度设置为参照，等比例建模，如果使用Sketchup，可将图片直接导入软件中，建模就在图像之上建模。剖面图如果不易获取的话，就要多到实地取景。
2.2 非线性建模
以往的建筑都是从人的主观出发，刻意追求某种目的，其逻辑是可循的，是显而易见的，现在常见到的方方正正的建筑都是线性的，人们常常使用的电器以及交通工具也是线性的;而非线性，讲究的是一定的随机性，但并非随机无逻辑无规矩，它有非常的必须要有深刻的内涵，即理由，大地景观或者大地肌理就是很好的例子。现代设计经常使用数学为工具来产生非线性的图形，但也有观点认为接近自然的就是非线性的，例如鄂尔多斯博物馆。
常用的3D建模软件都擅长于线性的建模，尤其是Sketchup。非线性建模由于使用的不是大家常常见到的矩形、椭圆等，因此较难直接产生，往往需要大量的多边形汇聚而成。例如殷墟博物馆东边的洹河及河堤，其形状就是不规则的，没有人工修饰，比较难以实现，如果暗往常方法只能使用及多的多边形产生。不过好在Sketchup有许多由很多世界其他具有实力的专业图形图像公司推出的插件，本系统中的大量非线性的文物也是使用插件来完成，具体效果如图2。
2.3 灯光问题
在Sketchup中是不能设定光线的，如果需要光线的话需要多种建模工具相结合，或者在wrl文件中直接加入灯光。
多种软件结合以3D max为例，在Sketchup中建好模型后导出3D模型，格式选择.3ds。将3ds格式文件导入3D max中，在其中加入灯光效果。当然也可以选择Maya等其他三维建模软件。
进行多软件辅助建模时要注意两点
1)VRML默认单位是米,在其他模型中要在建模之初设定好单位
2)在辅助设计软件中设置光线时需要注意只能用VRML支持的光线类型，VRML支持默认的点光、平行光、锥光源。
3 系统的发布和优化
针对VRML进行优化
VRML是一种较为成熟的web3d解决方案,从97年出现后在本质上并没有进行多大的改变,因此在对复杂的3维进行建模时就有一些吃力。VRML对模型点线面的数量是很敏感的,因此在能保证展示效果的同时应该尽量少用点线面,尤其是多边形,在非线性建模,不规则的形状其实都是有大量的多边相组成的,大量的多边形势必影响wrl打开的速度,如果比较大的话会出现报错,无反应。遇到这种情况的时候并不是模型本身出了什么问题,而是模型太大了,多边形太多的缘故。
笔者在建模过程中对不同模型转化成wrl文件后,浏览器支持情况做了个统计见表1。
在表1中的报错是超时报错,文件能否正常使用和文件的大小没有绝对关系而是与面和边以及所用的贴图数量有关。
遇到这种情况解决的方法就是“化整为零”,将一个大的模型拆分成若干个子模型,分别转化为wrl文件,最后用内联语句进行连接。需要注意两点:
1)拆分出来的模型一定要将中心固定到原点;
2)各个自模型里面的视点节点要删除。
另外一种方法是直接将模型导入3D max中,再导出wrl文件。3D max对VRML支持较好,有特设的VRML97导出器。
内联时很多时候坐标不好确定,其实也有比较简单的办法确定,再转换成wrl文件之钱将视点固定在需要内联的坐标点上,当转化为wrl文件后,打开文件查看代码,在Viewpoint节点中的坐标就是要内联物体的坐标。
4 结论
本文运用前面介绍的方法方便而高效的实现了虚拟殷墟博物馆三维漫游系统，解决了在发开过程中的一系列问题。系统漫游熟读快、画面流畅、真实感强，使用效果良好。图3展示了用户在交互漫游过程中，从不同视点位置和视线方向观察的三维场景。下一步的目标是将系统移植到flash 3D平台上，并提供其它方式的交互漫游功能。
参考文献
[1]陆昌辉.VRML入门与提高[M].北京:北京大学出版社,2003.
[2]Rodger Lea,KouichiMatsuda.妙用JAVA及VRML开发三维图形[M].北京:电子工业出版社,1999:112289.
[3]段新昱,刘学莉,刘晨曦.虚拟殷墟博物苑的三维展示技术[J].系统仿真学报,2005(9):2187-2190.
数字虚拟博物馆 篇4
一、虚拟博物馆概述
虚拟博物馆 (virtual museum) , 顾名思义就是将现实的、传统的博物馆加以现代科学技术, 例如虚拟现实 (virtualreality) 、增强现实 (augment reality) , 将历史全面生动地展现于人们面前, 实现了足不出户畅游历史。在学术上, 人们更倾向于以下的定义 :
虚拟博物馆是运用数字、网络技术, 将现实存在的实体博物馆的职能以数字化方式完整呈现于网络上的博物馆。具体来说, 就是采用国际互联网与机构内部信息网信息构架, 将传统博物馆的业务工作与计算机网络上的活动紧密结合起来, 构筑博物馆大环境所需要的信息传播交换的桥梁, 使实体博物馆的职能得以充分实现。
(一) 虚拟博物馆的特点
虚拟博物馆是现实博物馆的延伸与发展, 在此我们总结了有关虚拟博物馆的五大特点。
1、无界性
虚拟博物馆的出现和发展突破了时间和空间的束缚, 通过网络技术它突破了实体博物馆的地理限制, 打开了国界线的限制, 使人们能够随时随地、方便快捷地在更广阔的范围内参观世界各地的博物馆。
2、生动性
虚拟博物馆将现实博物馆中各种信息进行整合、优化、叠加、交换, 并辅以前沿多媒体技术或是全景, 或是细节, 或是根据用户喜好展示出博物馆中各种陈列, 生动、形象、全面提供用户所需的各种信息。
3、影响性
虚拟博物馆又一强大功能就是不受在所处地方的限制, 仍能对其他地域产生深远影响, 比如, 可以在某些特定的教育区域与虚拟博物馆合作建立专家讲座和教育相关的专题节目来配合学校教育, 使得教育在生动轻松的情况下被更好地吸收, 同时还可以远程同专家教授实现无障碍沟通, 真正实现科技教育无国界。
4、自主性
没有了时间空间的障碍, 参观者可在虚拟博物馆各个板块中来去自如, 丝毫没有障碍, 参观者在虚拟博物馆中所见不仅是传统意义上的展览, 还可以在第一时间掌握博物馆的各种动态和新闻, 了解博物馆的发展近况, 绝对实现用户自主性, 更好地为参观者提供人性化优质服务。
5、交流性
传统博物馆在门厅或者展厅都会为参观者提供意见反馈簿、交流信箱等, 同样, 虚拟博物馆也不会忽略参观者的任何意见或建议。虚拟博物馆建立自己的论坛、留言板、公共信箱等, 用以收集来自全世界各地参观者的意见和建议, 希望更好地为世界人民提供服务。例如法国卢浮宫虚拟博物馆, 会定期向已提出申请的参观者发出邀请, 或者与提出咨询的参观者进行交流。相对传统博物馆而言, 虚拟博物馆不会在留言板方面设置限制, 参观者可以自行设置自己的留言是否愿意被除虚拟博物馆之外的其他人看到, 这样就使得参观者更能客观、真实地表达自己的想法, 同时也体现出对个人意见的尊重。
(二) 虚拟博物馆与现实博物馆的关系
虚拟博物馆是利用计算机和网络技术而存在的博物馆 , 它既是传统的实体博物馆面向新世纪、适应信息时代发展要求的产物, 又是现代博物馆发展的必然趋势, 还是利用信息时代的先进科学技术对博物馆业务的有益探索和尝试。纵使虚拟博物馆有无数优点, 也不可能完全替代现实博物馆。虚拟博物馆是对现实博物馆功能的拓展与补充, 现实博物馆是虚拟博物馆的基础, 后者决定前者, 前者依附于后者。虚拟博物馆与实体博物馆共同生存、互为补充、相得益彰。
(三) 虚拟博物馆的应用技术
传统博物馆通过融合前沿科技造就虚拟博物馆, 全面展现了博物馆景象。
1、全息影像技术
普通的摄像是二维平面采样, 而全息摄像则是多角度摄像, 并且将这些照片叠加。为了实现立体“叠加”, 需要利用光的干涉原理, 用单一的光线 (常用投影机) 进行照射, 使物体反射的光分裂 (分光技术) 成多束相干光, 将这些相干光叠加就能实现立体影像。全息摄像需要处理高出普通摄像100倍以上的信息量, 对拍摄、处理和传输平台都提出了很高的要求。因此最早的全息技术仅用于处理静态的照片, 而现在随着技术的发展, 计算机运算速度的不断提升, 处理和传输动态全息影像已经得以实现。
虚拟博物馆就是通过这种技术将声音、文字、影像、视频相结合而建立的, 从而使参观者如同身临其境一般感受历史气息。比如国内虚拟博物馆中对某些藏品的全景展示, 参观者可以通过鼠标拖动, 全面观看。
2、虚拟现实技术
虚拟现实 (Virtual Reality, 简称VR, 又译作灵境、幻真) 是近年来出现的高新技术, 也称灵境技术或人工环境。虚拟世界是利用电脑模拟产生一个三维空间, 通过对视觉、听觉、触觉等感官的模拟, 让使用者如同置身其中, 可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。例如, 法国卢浮宫虚拟博物馆, 利用虚拟技术进行虚拟旅游, 感受中世纪卢浮宫发现沟渠和卢浮宫的旧城堡地牢遗迹。还有真实重现在1661年被大火摧毁的阿波罗画廊。
3、照片缝合技术
可以按顺序拍摄一系列照片, 系统无缝缝合巨幅画面。如敦煌已采用数码成像技术, 再现洞窟中的壁画。
4、超高精度扫描技术
主要应用于例如苏绣等精巧的藏品上, 令参观者在千里之外感受精巧文物。
二、我国虚拟博物馆的发展历程与现状
我国虚拟博物馆的发展起步较晚, 但近年来, 随着信息技术的不断发展, 我国的虚拟博物馆呈现蓬勃发展之势。
(一) 我国虚拟博物馆的发展历程
1、第一阶段, 传统网站模式阶段。
传统网站模式的表现方式主要以文字、图片、小段视频、二维动漫等。通过静态的图文浏览实现了信息传递和交流。
目前我国的网上的虚拟博物馆如南京虚拟博物馆、上海虚拟博物馆等均处于这种发展阶段, 馆中的大片叙述性文字和图片填满整个页面。这样一来, 整个博物馆的展现内容死板、单一、缺乏趣味性。这也就推动了第二阶段虚拟博物馆的产生和发展。
2、第二阶段, 数字虚拟与传统网站模式并存阶段。
由于受到计算机虚拟现实技术和网络传输速率的限制, 在现阶段想实现完全意义上的虚拟博物馆还远远不够, 本着从实际和务实的角度出发, 在现阶段将最适宜用虚拟现实技术所表现的场景、文物展品实现数字虚拟, 同时对暂时不适宜虚拟现实技术的内容仍旧保留原来的网站模式, 在数字虚拟内容和传统网站之间相互穿插。
这一阶段的虚拟博物馆, 以传统模式为主, 数字虚拟为亮点从中突出, 不仅带来全新体验, 又能满足不同人群的需求。
3、第三阶段, 纯数字虚拟阶段。
当数字虚拟现实技术发展到完美阶段, 同时网络传输速率不再成为网络交流的障碍, 此时真正的数字虚拟就会出现。纯数字虚拟博物馆通过视、听、感等多方面结合在一起, 对传达信息进行全方位、多视点的展现, 带来绝对的仿真体验。
(二) 我国虚拟博物馆的发展现状
1、取得的成绩
我国虚拟博物馆建设迄今为止已有十余年的发展历史, 通过近十几年的发展已经逐步进入快速发展阶段。近年来, 我国在虚拟博物馆建设方面取得了可喜的成绩 :从“博物馆数字化”、“博物馆上网”到“数字化博物馆”、“虚拟博物馆”, 从启动“大学虚拟博物馆建设工程”、“中国虚拟博物馆工程”到“北京中医药虚拟博物馆”、“北京虚拟博物馆平台”、“中国数字科技馆”开通运行, 一批虚拟博物馆、数字科技馆突破时间和空间的限制, 方便快捷地为社会公众提供公益性信息资源服务, 成为展示中华历史文化的舞台。
近年来, 随着以“文物调查及数据库管理系统建设项目”等为代表的一批文博信息化项目的开展, 虚拟博物馆的应用得到很大发展, 国家文物局颁布了博物馆藏品信息指标体系规范 ;山西、辽宁等多个省市的几百余家文博单位完成了上万件珍贵藏品数据采集, 其中不乏珍品 ;故宫、上博等单位也完成了10万件以上文物数据采集 ;全国有近200家博物馆建立了互联网站 ;几十家博物馆建立了内部局域网并使用了各种版本的藏品信息管理软件、图书资料管理软件和办公自动化系统 ;故宫、首博、上博、南博、敦煌等单位充分利用信息技术在馆内进行辅助展示, 并开展了三维数据采集和利用 ;一批深入解读遗产价值的数字文化产品 (如《故宫》、《圆明园》) 广泛传播, 并取得良好效益。
2、存在的问题
我国虚拟博物馆的发展虽然取得了很大的成绩, 但同发达国家相比还有一定的差距, 存在着许多不足和问题。
(1) 发展不平衡
一些虚拟博物馆的功能比较完善, 但仍有相当一部分虚拟博物馆功能比较单一。总体来说, 虚拟博物馆的发展与当地经济和资金投入等有着直接联系。目前我国东部沿海地区的虚拟博物馆较西部的建设水平高, 国家或省级重点建设的虚拟博物馆的功能比较完善, 整体建设水平高于一般的虚拟博物馆, 如故宫博物院等。
(2) 缺乏专业化队伍
专业人才对虚拟博物馆的建设至关重要, 而现实中一些博物馆只有掌握文博专业知识的人员, 缺乏既懂网站开发又有良好艺术构思的人员, 从而造成精品作品不足, 难以激发观众的兴趣, 制约了虚拟博物馆的建设和发展。
(3) 功能拓展不足
大部分虚拟博物馆只是把实体博物馆的陈列、教育、科研等内容简单照搬上网, 其功能开拓不足, 对更精彩的展示、更细致专题化的讨论、与观众的互动等方面都不够深入, 尤其在发挥虚拟博物馆的社会服务职能和满足公众对高端精神文化产品的需求上还有待于提高。
(三) 我国虚拟博物馆的发展建议
1、增加资金投入
由于博物馆是公益性质, 基本依靠国家投入, 但是国家资金投入具有局限性, 使绝大部分博物馆在虚拟建设方面都存在资金短缺的问题。为了大力加强虚拟博物馆的建设, 需要在国家投入的基础上, 多方面开拓渠道, 争取更多投入。如利用自身资源, 适当开展一些纪念品销售、投放广告、场地出租等方式筹集资金, 同时也向社会有识之士、有爱心的企业和个人争取社会捐助。只有充足的资金投入, 各地虚拟博物馆的建设才能有最基本的保障。
2、加强人才队伍建设
建好虚拟博物馆需要一支高素质的专业化队伍。如信息技术人才、计算机人才、艺术人才、管理人才等等, 因此组织建立一支综合性的、专业化的人才队伍是最为迫切的。可以采取招聘一部分紧缺的专业人才, 培训培养博物馆自己现有的人才, 甚至也可以跟高等院校和社会机构以及国外的博物馆展开合作, 借用外力解决自己的问题, 也不失是一个良策。特别是地方的一些博物馆, 在资金短缺和人才匮乏的情况下, 开展这种内外合作是很好的方法。
3、完善规章制度
制度建设是现代化管理的基础, 只有建立一套完整的规章制度, 才能保证各项工作的有序开展。通过严格的人员管理制度、资金管理制度、技术操作规程等来规范人员、资金、技术的合理分配和融合, 从而提升管理效益, 促进虚拟博物馆的建设和规范化运营。
三、我国虚拟博物馆的发展趋势
在现代科技蓬勃发展的今天, 虚拟博物馆将配合高速发展的数字技术展开更广阔发展前景, 纵观国内外虚拟博物馆的理论及技术的发展, 笔者认为我国虚拟博物馆将来的发展趋势主要有以下几点 :
(一) 完全的 3D 显示
目前部分虚拟博物馆还是在用传统网站的2D模式展示, 或是360°的全景展示, 作为实体博物馆的简单的介绍 ;也有的是2.5D技术, 即综合了利用网络的链接技术和基于网络的虚拟现实技术展现的。但是未来的虚拟博物馆将是充分利用网络技术、数字技术以及虚拟现实技术的全3D展示, 让人看到一个真正立体的感觉。
(二) 拟人化的真实模拟
目前我国好多虚拟博物馆更多是在视觉虚拟、3D显示。未来的虚拟博物馆的发展方向将是充分模拟人的感知, 综合视觉、听觉、感觉等的拟人化显示, 使得人们有种身临其境的真实感。只有这样才能提高虚拟博物馆的展示效果, 获得逼近真实博物馆的体会。
(三) 以人为本的建设理念和模式
也就是说, 将来的虚拟博物馆在人馆互动方面将达到一个更高的以人、以游客为中心的层次。人馆积极互动, 如同游客在真实博物馆的参观一样, 可以自己选择路线, 可以随意在某个感兴趣的点停留, 从而可以获得文字、虚拟导游等深入介绍等。这应该是我国虚拟博物馆发展的终极之路。
四、结束语
虚拟博物馆作为传统实体博物馆的延伸和拓展, 结合现代网络数字技术等多种先进技术, 突破了时间空间的束缚, 致力于提供生动、逼真的景象及文物展现, 除了带给参观者一次甚至多次视觉震撼外, 更多的是信息交流的高速和便利。目前, 我国的虚拟博物馆的建设取得了很大的成绩, 虽然也存在一些问题, 但是相信通过全体文博人的共同努力, 在不久的将来, 我国的虚拟博物馆必将不断地发展壮大并日趋成熟, 成为加强世界各地信息交流, 为全世界提供穿梭时空的利器。
参考文献
[1]王宏钧.中国博物馆学基础 (修订版) [M].上海:上海古籍出版社, 2001
[2]顾洁燕, 王晨.试论当代数字博物馆的模式和发展[J].科普研究, 2011.4
数字虚拟博物馆 篇5
全景拍摄硬件:单反相机、鱼眼镜头、全景云台、三脚架。
全景制作软件:上海杰图软件, 造景师软件 (全景图拼接软件) , 漫游大师 (全景三维制作软件) 。
一、制作过程
1. 拍摄
给单反相机安装上鱼眼镜头, 将全景云台安装在三脚架上, 再将相机安装在云台上, 调整好三脚架水平, 然后调整相机参数, 一台可以拍摄全景图的相机就此完成;下面介绍各部件作用:三脚架作用是固定好云台上的相机, 并定好相机的水平;云台的作用是使固定好的相机能调整角度, 进行多角度拍摄;鱼眼镜头是一种超广角镜头, 一般的定义是视角达到180度的镜头就称之为鱼眼镜头。在135画幅的相机上, 16mm的镜头就可以达到180度的视角, 所以我们长久以来把焦距16mm以下的镜头都称为鱼眼镜头。鱼眼镜头最大的作用是视角范围大, 这为近距离拍摄大范围景物创造了条件;且鱼眼镜头具有相当长的景深, 有利于表现照片的长景深效果。一个360度的全景图用鱼眼镜头来拍摄制作, 只需要拍摄几张就可以了, 加上使用了数百万像素的单反数码相机, 我们可以轻易的将图像导入全景拼合软件, 能很方便的生成一张360度的高清晰全景2。介绍完后开始选点拍摄, 拍摄方法是每60度拍一张相片, 水平方向6张加顶部和底部各一张, 共8张相进行全景图合成。
2. 全景图合成
使用上海杰图的造景师软件导入刚才拍摄的8张相片, 根据刚才使用的设备选择相匹配的拼合算法, 我们使用全帧鱼眼算法合成, 然后根据合成相片质量选择相片输出效果, 即图片的大小, 最高可输出8000*4000, 同时可以根据环境需要转换球行全景图或立方体全景图。
3. 文物多媒体准备
在制作全景漫游前先要准备各馆区文物的多媒体资料, 包括讲解词音频、各文物图片及展厅多媒体展示视频, 亦使用过动画图像GIF和讲解词音频合成flv格式的视频, 实现较形象的讲解。处理如此大量素材, 主要是压缩文件和转换文件格式, 以求在网站发布后能适应现行网络速度, 游客能够快速进入虚拟展览。
4. 漫游制作
本案例中使用上海杰图漫游大师软件将已经合成的全景图导入, 根据参观顺序排列, 使用地图和雷达插件制作导览地图和场景快速链接, 如图1;制作场景过度之间效果, 制作载入界面及操作帮助, 如图2、3;制作场景操作按钮或场景快速链接缩略图;然后是在每个场景中做上各文物图片、讲解或多媒体展示视频, 如图4。
5. 发布
杰图软件的漫游大师可以发布多种格式, 包括Automatic flash/HTML5、flash VR、flash VR (exe) 、flash VR (swf) 、Html5。为方便馆网站上发布, 本案中使用Automatic flash/HTML5, 对浏览者客户端只需安装flash player插件就可以直接浏览了。
二、难点与技巧
1. 拍摄选点技巧
要选择与陈列主题有关场景, 以突出展示主题, 让观众尽可能接收到虚拟展览展示内容;使用通道原则在出入口或过道处设点, 方便观众寻找出入口和明确浏览路线方向;选择光线反差不大的位置, 这样减少使用HDR1合成并减少合成不良效果, 增加场景展示效果。
2. 拍摄技巧
由于拍照的效果完全影响合成的全景图效果, 因此拥有较高的拍摄技巧, 将在本案中处于最重要的位置。首先设置相机参数, 是根据室内或室外光线参数, 和鱼眼镜头的特点进行设置, 本案中设置是ISO2调至最小, 图像质量使用jpeg格式和精细, 白平衡选择自动, 焦距设为无限远, 图像尺寸调至最大, 相机模式为手动, 可使用固定光圈, 快门根据环境的光线来调节, 太亮使用较高快门, 太暗使用较低快门, 一般一组8张照片或一个展览固定为同一设置, 以保持整个展览同一光亮度和色调, 但由于有些存在光线发差大的地方影响照片效果, 因此适当调节快门多拍三至五张, 以作为后期HDR合成的需要, HDR合成该位置照片后再进行全景图合成, 合成图片若不满意, 还进行后期PS3处理。
3. 漫游制作技巧
制作前须做好大量前期工作, 开始是拍照、合成全景图及图片处理等, 然后是准备展示素材, 包括图片、音频、视频, 这些都还是零散的开始, 最重要的是前期项目的整体规划, 本案中以展览为单位, 先后制作虎门销烟展览、虎门销烟池旧址园区、虎门故事、鸦片战争海战陈列展、全国禁毒教育展览五个虚拟展览, 亦先后对各展览进行多次修改, 展览中亦根据主题章节进行浏览路线设置, 根据展示场景的重要性或特殊性使用高像素全景图。
三、制作虚拟博物馆作用与意义
制作鸦片战争博物馆的网上虚拟博物馆后, 网站浏览人数截止增加35万人次, 在东莞时报报道过, 作为虚拟展馆来说也收到一定的反响, 制作虚拟博物馆的作用与意义如下:
1.为陈列展览提供新的途径, 陈列展览由传统的展览馆、流动展览等实体展览, 发展到网络上的虚拟世界。
2.为足不出户的网络用户提供参观展览馆的机会, 减少地域性的阻碍, 参观者获取较大的自由性。
3.为推广博物馆文化增添新的力量, 以多种形式展示文物, 并将文物蕴含的文化传递给网上的浏览者, 加快了博物馆文化的传递速度。
4.为文物展示提供新的平台, 方便文物展示, 尤其是容易损坏的文物, 能随意多次展示, 同时保护实体文物。
注释
11.高动态光照渲染 (High-Dynamic Range, 简称HDR) , 电脑图形学中的渲染方法之一, 可令立体场景更加逼真, 大幅增加三维虚拟的真实感.
22.ISO是感光度的意思.
数字虚拟博物馆 篇6
虚拟现实VR(Virtual Reality)技术,又称灵境技术,是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面[1]。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。近年来,虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。
中国戏曲在世界艺术宝库中占有重要和独特的地位,中国昆曲是“人类口述和非物质遗产的代表作品”[2]。苏州是昆曲的发源地,是昆曲鼎盛期的中心,也是昆曲复萌艺术生命的故乡,更是昆曲抢救和继承的基地。保护、继承、弘扬昆曲艺术得天独厚的优势就成为重要的作用,如何塑造一个数字化的立体的昆曲博物馆的场景,使用户具有身临其境的感觉,能够自由地选择漫游路径,随意地欣赏馆内的物品,了解物品的特性,是一个值得研究解决的问题。基于VR技术研究建立昆曲博物馆有利于戏曲艺术的推广和发展,作为软件系统还可以实现远程资源共享,较之传统的博物馆具有难以比拟的优越性。
1 Virtools简介
Virtools是由法国达索系统公司开发的整合软件,可以将现有常用的档案格式整合在一起,如3D的模型、2D图形或是音效等。它是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件,可以制作出许多不同用途的3D产品,应用领域非常广泛,可以应用到游戏开发、模拟仿真、虚拟现实、交互展示、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、产品展示等领域[3]。
Virtools软件最大的优点是具备一套丰富的行为交互模块BB(Building Block),开发时利用其内建的行为交互模块,只需用鼠标拖曳BB就可以建构出复杂的互动应用程序,采用BB最大特点是方便易用、交互性好。可以有效缩短开发的流程。Virtools除了有大量的BB可以使用外, 还提供了脚本语言VSL, 其语法和C++相差不大;还可以通过SDK扩展Virtools的功能。
Virtools的模型输入较为简便[4]:可接受3DS MAX、MAYA、LightWave等软件直接导出,还可以通过第三方的转换工具将绝大多数3D文件格式转换为该软件对应的文件格式;支持JPG、TEF、TGA和AVI等2D图片和影片格式的输入;支持WAV、MP3等声音格式的输入。
Virtools公司所开发的三维引擎成为微软XBox认可系统,方便易用、应用领域广。目前全世界有超过270所大学使用Virtools,Virtools已经获得许多多媒体技术系学生的肯定和支持,越来越多的多媒体技术公司开始应用Virtools开发产品。中国大陆的Virtools的应用刚刚起步,但是前景十分看好,水晶宫和奇士等公司已经开始应用。
2 用3DS MAX建立模型
2.1 系统整体架构
昆曲,被称为“百戏之祖”[5],是中国戏曲最臻成熟之作,被评为“人类口头和非物质遗产代表作”。随着现代化进程的加速和经济一体化的影响,像昆曲这样重要的文化遗产受到越来越严重的损害和破坏。为了及时地抢救和保护处于生存困境中的无形文化遗产,为使这作品能更具文化性,表现得更真实,有着更强的操作性,我们在制作过程中,把昆曲艺术充分融入到作品中,在作品中更是充分利用了美术、3D建模、材质处理以及游戏制作等相关技术和理念。
本系统基于PC机开发的一个桌面型虚拟昆曲博物馆漫游系统。系统主要由虚拟昆曲博物馆建模、虚拟昆曲博物馆环境建模和人机互动构建三个部分组成(如图1所示)。通过人机交互系统漫游者可以按照自己的路线参观自己喜欢的项目,了解昆曲的发展历程。
2.2 创建几何模型
在虚拟漫游系统设计中,三维模型是整个实时漫游系统的基础[6],模型的好坏直接影响运行的效果和场景的逼真度。模型的构建可以使用OpenGL和DirectX图形函数库从底层建立。但高效的方法是使用专业的建模工具。本系统采用3DSMAX进行建模,用它建立的模型有很强的仿真立体效果。
(1) 确定模型的层次
首先通过对场景的分析和现场需求,确定需建模型的层次,将场景分割为区块,这样有助于对模型的管理与组织。然后根据漫游系统的侧重点将场景划分为粗建模、次精细建模和精细建模。
(2) 创建几何模型
遵循由下到上的原则,利用建模软件3DSMAX提供的点、线、面、体创建和修改工具,进行几何模型的创建。对于需要精细建模的模型尽量使用精确的几何形体创建模型细节,对于要粗建模的模型要尽量使用面数较少的几何体构建。这时创建的模型还只是一个未加任何修饰的模型,这个过程完成了几何建模的工作,但是并没有层次感和立体感。
(3) 去除冗余多边形
建好的模型中一般都存在不必要的多边形,冗余的多边形使模型的面数大量增加,使得数据量加大。应该说模型构建中如果能够利用最少的多边形获得相同的真实感,是最理想的效果。因此在建好的模型中大量去处多余的多边形。
(4) 纹理贴图
为了提高三维模型的逼真度,减少模型的多边形数量,经常会使用一些平面图形文件作为纹理文件贴在形体上,使用贴图可以改善材质的外观和真实感,而且还可以表示极难构建而且又不是特别重要的模型,例如楼体上的窗户和阳台等细节,如果把这些细节花构建出来就会增加大量的多边形数量而且是不必要的,这时就可以使用贴图来代替。
如图2所示,在3DS MAX中将模型优化、渲染和烘焙选择后,最后导入到Virtools中,在Virtools中用Resources/Create New Data Resources创建新的资源库,把准备好的各种资源文件拷贝到资源库相应的文件夹中,这样Virtools会自动地分类并加载相应的资源,使设计更规范、便于管理。
3 用Virtools行为模块交互漫游
虚拟漫游系统普遍采用的技术方案是三维几何建模、模型优化、渲染和烘焙、交互动作设计和系统整合等几个关键步骤。由于Virtools提供的只是一个三维引擎,是各种资源的使用和管理者,其本身不能创建模型、材质、影音等。因此,是否建立了丰富的相关资源库是基于Virtools系统开发成功的关键。
建立虚拟昆曲博物馆系统的关键,是模型进入Virtools后利用该平台进行实时渲染和交互动作的设计,以及影音效果、人机交互等系统整合。采用Virtools的设计最大特点就是利用其内置的行为模块之间相互连接即可形成灵活的互动效果。
3.1 行为模块的交互
Virtools中的行为模块在虚拟系统中占有关键的地位,可以形成许多互动的场景,可以说,行为模块之间的相互连接形成灵活的互动是Virtools的最大特点。
在Virtools的行为模块中有很多接口,但总体上可以划分为四类:输入、输出、输入参数设定和输出参数设定。其中输入接口用来接收上一层的命令;输出接口用来传送执行的结果;输入参数设定为执行该行为模块前的参数设置、输出参数设定为执行该行为模块后的参数设置。每个行为模块是构成一个物体作用的最基本元素,它是封装特定功能的程序模块,而这些功能不同的行为模块按照流程进行相互连接,就可形成较为复杂的具有交互功能的作品。Virtools行为模块及接口如图3所示。
本文以简单的虚拟昆曲博物馆中的昆曲曲谱介绍的显示和隐藏来说明Virtools行为模块的使用过程。脚本设计如下:接到消息(鼠标单击展台)后出现窗口显示昆曲曲谱的介绍,按E键查看曲谱,按Q键则关闭曲谱和曲谱介绍,具体的几个行为模块按照一定的逻辑关系连接的脚本流程图,如图4所示。
首先利用Wait Message行为模块来等待一个消息,设置为鼠标单击该曲谱展台和打开的窗口。如果单击展台将会弹出显示昆曲曲谱简介的窗口,单击已显示的窗口会将该窗口隐藏起来,其中Text Display模块为文本显示,一般为操作的提示。Key Waiter模块为系统等待键盘输入的消息来触发事件,Send Message模块得到Key Waiter消息后发送一个消息到该行为对象上,这样就完成了一个昆曲曲谱简介窗口显示与隐藏的交互(如图5所示)。
在Virtools中把行为模块分成了许多不同的类别,不同类别下有各自的行为模块[4]。所有的行为模块都分配到不同的组中,例如3D Transformations、Cameras、Characters、Collisions、Contraollers、Grids、Interface、Lights、Logics、Materials、Textures等等,一般可以通过这些组的名称了解Virtools所提供行为模块的功能。一般常用的、基本的功能都放在BB页面中的Basic组中,掌握行为模块的类别、功能与作用对于设计3D作品十分重要。只要将不同的行为模块按照设计确认当地连接就可以与3D虚拟对象进行交互操作,获得理想的效果。此外,Virtools包含一个软件开发包(SDK),它提供了一些开发行为和渲染功能的组件。使用Virtools的SDK结合VC++,就可以开发出适合自己的行为模块,对Virtools 功能进行扩展,满足自己的需要。
3.2 碰撞的检测
在虚拟环境中碰撞检测始终是值得探讨的问题,好的碰撞检测要求漫游场景中可以平滑移动,遇到一定高度的物体可以自动上去,而过高的物体则把漫游者挡住,遇到斜率较小的斜坡可以上去,斜率过大则会把漫游者挡住,在各种前进方向被挡住的情况下都要尽可能地让漫游者沿合理的方向漫游而不是被迫停下。在满足这些要求的同时还要做到足够精确和稳定,防止漫游者在特殊情况下穿墙而掉出场景。
在Virtools中要处理碰撞问题,其中的一种方式是利用Virtools所提供的Collision Manager行为模块,它会自动计算所给定的3D对象间是否产生碰撞。要使用这个模块前,我们需要给角色赋予Prevent Collision行为模块,当激活之后,这个行为模块会询问Collision Manager相关的信息,决定该角色会与哪些3D对象产生碰撞。
4 结 语
本文以昆曲博物馆为研发对象,提出了实现虚拟昆曲博物馆系统漫游的方法。即在3DS MAX中进行模型的建立、优化、渲染和烘焙,然后基于Virtools平台进行实时渲染和交互动作的设计和开发。在系统中通过LOD技术降低场景的复杂度,提高场景的渲染效率; 通过具有多种漫游控制功能的引擎,实现了用户和虚拟场景之间的交互、背景音乐等控制功能,极大地增加了用户在虚拟昆曲博物馆系统中的沉浸感,取得了较好的效果。
参考文献
[1]陈刚.PC平台上虚拟现实引擎的设计与实现[D].北京科技大学,2000.
[2]人类口述和非物质遗产的代表作品——昆曲[OL].2008-10.ht-tp://blog.sina.com.cn/s/blog_5b210eaf0100b08j.html.
[3]付志勇,高鸣.三维游戏设计[M].北京:清华大学出版社,2008.
[4]孙爽,李国琴,等.基于Virtools的数控机床培训系统的研究[C]//第二届全国数字娱乐和人机交互学术研讨会论文集.凤凰出版传媒集团,江苏电子音像出版社,2007:45-48.
[5]百戏之祖—昆曲[OL].2009-05.http://blog.sina.com.cn/s/blog_4e27b94b0100d7zr.html.
数字虚拟博物馆 篇7
在2012年年中的时候, 笔者有幸参与了新疆“克拉玛依科技博物馆”第一、第二展厅的展项设计。由此接触了大量可以应用于大型展项的新材料和新技术。其中虚拟现实技术既作为现代博物馆中一种新的技术应用, 又作为一种新的材料应用, 给笔者留下了深刻的印象, 给予了很大的启发。
经过将近一年的观察, 笔者发现目前在一些国内新建的博物馆中, 尤其是专题博物馆, 虚拟现实技术虽然已经逐渐普及, 但其大部分的作用只是局限于弥补空间或者展品自身在现实中的不足。就如同“虚拟现实”这个名字一样, 更多的是通过电脑数字技术对于客观现实或幻想的景像作出一种虚拟的呈现。这其实并没有充分发挥出“虚拟现实”技术的效能。因为在艺术表达方面, 它完全能以一种新兴材料的姿态, 为博物馆展项的艺术形式作出一份独有的贡献。
一、什么是虚拟现实
Virtual Reality (简称VR) , 中文被译为虚拟现实, 灵境、幻真。这是在上世纪末被发展起来的一种集传感、测量、仿真以及微电子应用于一体的技术形式。它可以通过计算机生成一种虚拟环境, 通过五感即视、听、触、嗅, 甚至味觉使用户产生身临其境的感官体验, 同时还能够与之产生一种交互作用, 增进人与物之间的一种特殊交流。随着计算机的普及及其衍生技术的高速发展, 虚拟现实技术已经广泛应用到社会生活的各个方面。就如同前文所提到的博物馆展项, 自然也少不了对虚拟技术的研究与探索。它将作为一种即在形式的可能性, 被不断转化为各种功能载体应用于博物馆的各类展项之中。
二、虚拟现实的交互作用
“交互”这一概念本源自于英文的Interaction和Interactive, 其主要泛指人与自然界万事万物信息交流的过程以及由此产生的相互作用和影响。
在博物馆的展项之中, 交互是其存在的一种形式和必要目的。如果参观者无法与展项或者展品之间形成一种必要的沟通。那么其信息传达的意义就完全丧失了。但是, 只是一种单纯物质信息的传达并不能完成博物馆展项作为一种重要信息媒介的使命。举个很简单的例子, 假设我们要展出一件陶器, 那么布置一个陈列柜、一份说明、一块铭牌, 是最广泛应用于博物馆的一种展陈形式。此时一名非专业的参观者 (即博物馆最大的观众来源) 所获取的信息内容, 最多也就是这一陶器的发掘年代、名称、功能以及简要的历史介绍而已。事实上, 这只是从人到物的一种最基本的交流模式, 并不能覆盖参观者的认知需求。尤其在审美方面, 非专业的参观者甚至对其“无从下手”。这显然不是博物馆作为一种普遍社会教育平台的本质所在。那么, 如何使得展品从精神层面来为参观者传输更多信息呢?这就需要构建一种可以使展项、展品与参观者之间相互沟通的平台。我们把它称之为展项、展品的语境。语境的制造, 在传统的博物馆展陈形式中已经被体现出来。例如场景模型还原、展品同步展示等, 都是一种建立展项、展品语境的方式和手段。但基于材料和技术的限制, 它们的传达能力很难有大的突破, 更谈不上给展项赋予一种艺术美感了。
而虚拟现实技术却恰恰可以弥补材料或者是技术的不足。这来源于它强大的虚拟能力, 尤其在动态方面, 是传统展览形式所望尘莫及的。例如克拉玛依科技博物馆第一展厅中的“遇见恐龙”这一展项 (如图1所示) 。当时我们设计组使用了虚拟现实技术中的一种称作“增强现实”的技术手段——在观众对这一展项进行参观的时候, 在与右侧场景相应的左侧LED屏幕里有着恐龙栖息的虚拟场景 (LED的虚拟场景与右侧实体模型相同, 并将参观者的影像也融入虚拟场景中, 主要是体现一种类似镜子的效果, 给观众一种心理暗示) , 当人们在观看LED画面的时候会发现右侧“真实”的恐龙模型突然动了起来, 并向他们走来。这种增强现实感的方法, 大大地促进了展项与观众心理的互动, 让人有一种穿越到远古时代的感觉。
虽然这种方式只是强化了展项的信息传达量与传达力度, 但也正是如此, 它为展项体现出艺术美感奠定了基础。量变是质变的前提, 没有信息量的完全满足, 展项必然很难体现出其除了物质以外的精神美感。
三、在真实中体现美
我们知道, 真、善、美是人类的一种普遍的价值观。其中真排在最前, 也表现了真实感是人们对于精神世界的一种普遍追求。可惜的是, 基于各方面的限制, 在博物馆中除了展品本身以外, 很多必要的内容是无法在现实中表现的。这方面的问题, 在自然、科技类以及一些小型的专题博物馆中尤为突出。在过去, 由于经费、场地、材料等的限制, 都为表现“真实”带来难题。那么, 今天我们如何去克服这种限制呢?显然, 虚拟现实技术是我们的首选。它不仅几乎完全突破了传统材料的限制, 同时也弥补了部分空间所带来的限制;更重要的是, 它通常以一种价廉物美的姿态呈现在展示陈列设计者的面前。
在前文中笔者列举了博物馆中“陶器”这种展品的传统展示形式, 也提出了它的缺陷。那么我们现在用一种虚拟现实技术对其进行弥补, 其结果会如何呢?
也许很多使用智能手机的人玩过“Let's Create Pottery” (让我们做陶艺) 这个智能游戏。 (如图2)
这个游戏通过互动模拟的方式为玩家展现了拉坯、烧制、上釉、着色等制陶的工艺方式。其工艺流程为游戏程序所预制 (有潜在的教授意图) , 但每一个制作步骤的细节却完全是由玩家来完成。这个游戏极具趣味感, 为玩家带来欢乐的同时也很形象地讲述了陶器拉坯、制作的完整过程。这样的效果, 除了去真实体验一把陶艺制作之外, 是其他方式所无法替代的。更重要的是, 它不需要繁冗的设备和庞大的工作空间。将此种虚拟技术移植到博物馆的展项中, 是一个很好的选择——在上海宝山国际民俗博物馆中就有这样一个陶艺主题的展项, 其配套的虚拟现实部分由上海大学虚拟工作室的蒋飞博士完成。这一虚拟现实平台大体的效果, 与“Let's Create Pottery”游戏十分类似, 为的是让观众更好地去了解展项中展品——陶器的制作方式。这样, 使参观者在与展项进行虚拟互动的同时, 对于陶艺自身的艺术美的感悟和精神享受自然而然地得到提升, 比起以往的传统展示形式, 其审美意味不可同日而语。
四、语境之美
展项的设计一般被归类为视觉传达设计的范畴之中。其实在虚拟现实技术高速发展的今天, 展项已经不仅仅表现为一种视觉的传达, 而是在综合感觉上都能起到信息传达的作用。
如果展示陈列是一种特殊形式的语言, 那么展品作为一种特殊形式的符号, 其语境决定了信息的传达是否准确、完整, 其形式的表述是否具有艺术的审美意味。而语境的表现形式可以是视、听、触、嗅或者味觉的任何一个方面, 甚至是他们的综合体。
在2010年上海世博会的法国国家馆中, 嗅觉功能的展现就是其一大展示特色。在参观中, 观众可以在馆中闻到各种美好的气味。这种气味的发送, 也是虚拟现实的一种特殊形式。它通过预先配置的香料以及计算机的精确控制, 不断为场馆的每一个角落输送相应的气味。有波尔多的咖啡香、凡尔赛的玫瑰花香, 也有法国糕饼店刚出炉的奶油面包卷的味道。相应的香味配合不同的展项或是展品, 使人们在享受视觉美感之余, 还为我们带来嗅觉的美感。其实, 这就是一种展项或展品的语境所在。它用一种特殊的方式解释着产品本身, 引发出更多需要传播的信息, 也赋予展品更多的艺术审美意味。从这个意义上来说, 法国的香水和美食就其本身来说, 难道不正是一种艺术品吗?由于传统形式上各方面的限制, 在展示形式上对于它们的虚拟化, 正是法国国家馆所需要的。
除了视、听觉之外, 触、味、嗅三种感觉效果是很难通过现实材料的形式能将其展现出来的。而它们作为展品的一种自然的语境, 对于展品的理解有着极为重要的作用, 尤在其审美的表达之中。有的展品有它特殊的听觉信息, 比如自然博物馆中的鸟虫之鸣;有的展品有它特殊的味觉、嗅觉信息, 例如一些食品或香料的展项;有的展品有它特殊的触觉信息, 例如玉石的温润, 瓷器的光滑, 陶器的粗糙等等。如果我们能运用虚拟技术将它以一种特殊的、类真实的方式表现出来, 那么对于展品自身的美感是必然有帮助的。
五、虚拟的现实艺术感
前文中, 笔者主要讲述了虚拟现实技术, 其主要通过对客观现实的模拟来提升博物馆展项或展品的审美感。这已是目前在博物馆展项应用中不断被实现和证实的内容。而在总结了它的种种优点以后, 可以获得一些重要的启示。人们不禁要问, 难道, 虚拟现实技术只能去模拟一些客观的现实吗?只能通过增强真实感来体现出展项或展品的审美意味吗?
其实不然。理想中的现实, 比起客观的现实来得更有艺术审美的韵味。这也是科幻片、魔幻片更多地受公众追捧的原因之一。在很多情况下, 我们可以借鉴科幻片、魔幻片的价值模式来为博物馆, 尤其是专题的小型博物馆提高展品的艺术审美意味。
比如2010年上海世博会“世博会博物馆”中展出的敦煌壁画和佛像, 又比如大英博物馆“埃及展厅”中的具有宗教意味的文物等等。它们本就出自于人们的想象。我们完全可以通过一种虚拟现实的手法去模拟那个只存在于人们脑海中的理想场景——西天的佛土、埃及的神话世界、基督的天堂美景。正是这种语境的存在, 才赋予这类展品以艺术价值。我们完全可以将这些场景化的语境理解为另一中现实存在, 来满足参观者的精神需求。2010年上海世博会中国国家馆中的《清明上河图》, 就是一种很好的尝试。
又如在科技范畴中, 人们想到但还未达成的一些科学产物。在科技类博物馆中, 我们也完全可以将它们以一种特殊的形式展现出来。虽然没有什么合适的现成材料可以完成这类场景的制作, 但是我们可以通过虚拟现实来完成, 就好像香料配兑的果汁饮料。例如宇宙中人类还无法到达的那些神秘星球, 我们可以通过目前已知的数据将它模拟出来展现给观众, 让人们可以在可望不可及之际就一观它们的面目, 从而满足人们内心中对于宇宙的好奇和探索需求。这也是一种科技产物上的精神美体现, 以满足人们对于往来的希望和憧憬。
不仅如此, 在儿童类博物馆中, 虚拟现实技术可以发挥的空间更为广阔。我们可以通过夸张的手法来再现和放大现实场景——微生物可以不再那么神秘, 野兽也不再那么凶猛。这样可以更好地去迎合儿童的心理。这时, 虚拟现实技术就好像充当了一种特殊的修辞手法, 来对儿童心中的世界进行一种再现。而这样充满想象的空间, 不正体现了博物馆的一种现实美感吗?重要的是, 我们不必再为创造这些场景、或者展项的材料而犯愁, 我们所需的只是一些电子设备而已。
六、结语
博物馆作为一种人类知识传承的平台和媒介, 往往通过一种严谨甚至是严肃的方式来为参观者传达信息。其实, 这很容易让其中的展品或展项丧失其应有的艺术感和审美意味。虚拟现实技术的出现, 正在逐渐改变这一状态。展项和展品作为一种单纯的信息语言符号, 必然需要各方面的语境烘托。展示不是一等于一的信息等式, 观众需要从展项或展品中获取的信息远大于其自身, 而传统的技术和材料很难满足其语境创造的需求。并且, 就算是在将来, 材料的限制也将成为展项、展品语境建立的一个很大瓶颈, 因此, 很多时候设计者往往为能想得到而做不到在犯愁。但是虚拟现实技术可以很好地解决这些问题。在笔者看来, 虚拟现实技术所创造物象形式本身就是一种永无止尽的创造新材料的模式。
参考文献
[1]黄鸣奋.新媒体与西方数码艺术理论[M].上海:学林出版社, 2009
[2]何召锋.室内设计与多媒体互动平台的探讨[J].装饰, 2006 (05) :103-106页
[3]Oliver, Grau.Virtual Art:From Illusion to Immersion[M].Cambridge, Massachusetts, London, England:The MIT Press, 2003
[4]董春欣.会展空间与艺术设计[M].上海:上海大学出版社, 2007