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虚拟博物馆三维建模及交互研究

作　者: 黄婷
导　师: 肖双九；马新宇
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 虚拟现实技术虚拟博物馆石库门装饰元素
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

虚拟博物馆采用了计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真等技术(也可总称为虚拟现实技术VirtualReality)来呈现传统文化遗产。虚拟现实技术(VirtualReality)(简称VR),又称“灵境技术”,“虚拟环境”、“赛伯空间”等,它是以计算机技术为主,利用计算机特殊的输入、输出设备来营造一个“看起来像真的、听起来像真的、摸起来像真的、嗅起来像真的、尝起来像真的”多感官的三维虚拟世界。将虚拟现实技术应用到虚拟博物馆的建立当中,为实现历史文化遗产的保留与发扬光大提供了保障,能使体验者在游览虚拟博物馆并与之交互从而产生新的碰撞与冲击,使之有着新的感受与体验。然而,三维建模技术和交互技术的应用在虚拟博物馆的展示中起着非常重要的作用,是整个虚拟博物馆建立的基础。目前,世界各大博物馆基都相继的利用文字、图片、视频以及交互媒介举办各种各样的虚拟展览,这为我们的三维建模技术和交互技术的研究提供了一个很好的平台。本论文从论述虚拟现实技术系统为出发点,将虚拟现实应用到虚拟博物馆中,并阐述了整个虚拟博物馆建立的过程及理论依据,该虚拟博物馆通过计算机三维建模技术将已经不复存在的一些有特色的石库门及其他一些优秀的历史建筑进行建模再现,使体验者能够虚拟的经历整个石库门里弄建筑的演变,了解整个建筑的装饰特点,并且通过进行材质的选择及其他一些家具的位置的摆放等进行趣味互动,使整个文化遗产得到更好的更广泛的传播。本论文研究的主要内容和研究成果包括:(1)虚拟博物馆艺术相关理论的分析及设计要点:在艺术理论研究方面,从建筑的美学出发,研究石库门虚拟博物馆的布局、门头及门窗等设计原理,再进行石库门虚拟博物馆的整体设计。同时,在博物馆内部展品方面,项目组查阅了大量的图书史料,将很多已经很难找到的历史文物呈现在虚拟博物馆中。(2)虚拟博物馆建模技术理论支持及解决技术难题:三维模型的建立及模型整合方面,利用LOD技术进行面片的处理,以减少计算机运算量从而加快整个系统的运算速度,从而达到系统的实时效果。模型贴图制作方面,利用史料、拍照收集及平面软件进行贴图的绘制等方式进行贴图的制作,从而达到真实性与便捷性。(3)虚拟博物馆交互研究及实现:利用Quest3D虚拟平台进行虚拟博物馆交互的建立工作,研究虚拟博物馆建筑构件及内部展品导入到虚拟平台中的方式及设计方法,从而实现交互平台运行的实时性及流畅性。(4)石库门虚拟博物馆实施后期反馈信息研究:利用眼动仪信息采集工具,对石库门虚拟博物馆建立后实施情况进行信息的收集与反馈,找出整个虚拟博物馆设计的优点及不足之处,为后续工作提供理论依据。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景  11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国外的研究现状  12
    1.2.2 国内的研究现状  12-13
  1.3 研究目标与主要研究内容  13-14
  1.4 论文框架  14-15
  1.5 本章小结  15-16
2 虚拟博物馆技术与艺术理论相关分析  16-22
  2.1 虚拟博物馆技术层面的概念与内涵  16-18
    2.1.1 虚拟现实技术、定义及应用  17
    2.1.2 虚拟现实系统特征  17-18
    2.1.3 虚拟现实系统组成  18
  2.2 虚拟博物馆艺术层面的概念与内涵  18-21
    2.2.1 虚拟博物馆造型特征  19-20
    2.2.2 虚拟博物馆空间特征  20
    2.2.3 虚拟博物馆的文化遗产保护意义  20-21
  2.3 虚拟博物馆是文化的数字化发展  21
  2.4 本章小结  21-22
3 虚拟博物馆的建立及交互性研究  22-38
  3.1 虚拟博物馆建模的基本原理  22
  3.2 虚拟博物馆的三维建模技术  22-28
    3.2.1 虚拟博物馆三维建模工作  22-23
    3.2.2 虚拟博物馆模型优化工作  23-26
    3.2.3 虚拟博物馆的建筑材质与贴图优化  26-28
  3.3 基于QUEST3D 技术的虚拟博物馆交互设计  28-34
    3.3.1 虚拟博物馆交互平台建立  29
    3.3.2 交互系统的构建与开发  29-33
    3.3.3 虚拟博物馆交互系统的设计目标  33-34
    3.3.4 虚拟博物馆交互式数据构建及管理  34
  3.4 虚拟博物馆交互系统主要功能的实现  34-36
    3.4.1 虚拟博物馆真实感绘制  35
    3.4.2 虚拟博物馆交互式漫游  35-36
    3.4.3 虚拟博物馆交互界面的开发  36
  3.5 本章小结  36-38
4 虚拟博物馆具体案例的实施与分析  38-67
  4.1 石库门虚拟博物馆项目工程简介  38
  4.2 石库门主题元素分析  38-41
    4.2.1 石库门的定义  38-39
    4.2.2 石库门的建筑美学  39-40
    4.2.3 石库门的价值研究  40-41
  4.3 石库门虚拟博物馆的开发流程与构建  41-44
    4.3.1 石库门虚拟博物馆系统开发需求与分析  41-42
    4.3.2 石库门虚拟博物馆系统框架  42-43
    4.3.3 石库门的虚拟博物馆开发流程  43-44
  4.4 石库门虚拟博物馆模型构建  44-57
    4.4.1 虚拟博物馆三维建模工具  45-46
    4.4.2 石库门虚拟博物馆建模前期工作  46-47
    4.4.3 三维地形建模  47-48
    4.4.4 三维建筑群建模  48-50
    4.4.5 三维景观建模  50-52
    4.4.6 三维展品建模  52-53
    4.4.7 未来建筑体验区  53-54
    4.4.8 模型整合  54
    4.4.9 虚拟石库门场景建模工作流程  54-57
  4.5 石库门虚拟博物馆交互设计 .  57-61
    4.5.1 石库门虚拟博物馆交互界面设计  57-58
    4.5.2 石库门虚拟博物馆交互系统设计  58-61
  4.6 虚拟石库门互动演示的测试与分析  61-65
    4.6.1 眼动仪测试  62-63
    4.6.2 眼动仪数据分析  63-65
  4.7 本章小结  65-67
5 总结与展望  67-69
  5.1 总结  67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-71
致谢  71-72
攻读学位期间发表的学术论文目录  72-73
附件  73-75

虚拟博物馆三维建模及交互研究

内容摘要

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