基于Unity3D的耀州瓷三維虛擬展示技術研究

劉洋

摘 要：中國的物質文化遺產是中國悠久歷史文化的積淀，在新的數字化時代需要結合新的技術手段來提高它的生命力，拓展出新的藝術形式，拓寬它的傳播范圍。本文以耀州瓷瓶為例，引入Unity3D引擎實現其三維虛擬展示，以此探討Unity引擎在實現面向文化遺產的虛擬展示中的作用。

關鍵詞：虛擬展示技術；耀州瓷；增強現實技術；紋理映射；Unity3D

1 背景分析

計算機以及互聯網等技術的發展，已經使得我們對文化記錄與傳播的載體選擇有了更多探索的空間。人們不斷提高的文化需求與體驗需求也對研究如何利用新的技術手段來承襲與展現歷史文化提出了更高的要求。面向文化遺產的數字化展示技術就是其中十分重要的一個方面。

2 現狀

傳統的展示方式多數是將文物或標本等作為展示內容，通過一定的主題或排序方式進行分類和組合，以櫥窗陳列附以說明為形式進行展現。這樣的展示方式雖然具有真實、直觀、準確和生動的特點，但給參觀者的觀看角度和觀看距離等往往非常受限，多數展品無法提供給參觀者全方位的信息。同時實物展示會受到時間與空間的制約，觀者只能在特定的時間和地點參觀特定數量的展品，信息量受到直接的影響。且將文物陳列于展館當中會對文物有一定的損壞影響，不利于其保護。

這樣的靜態的、單一角度的呈現方式，缺乏互動性和趣味性，對許多參觀者吸引力并不大，參觀過程只是“走馬觀花”，造成參觀效果和學習效果并不理想。加之其具有一定的時間與空間的局限性，不利于大范圍和長久的文化傳播。

3 增強現實技術

增強現實（Augmented Reality，簡稱AR），被稱為21世紀最有前景的研究領域之一，它是把計算機生成的虛擬物體或其他信息合成到用戶感知的真實世界中的一種技術。[1]AR技術是虛實結合、實時交互、三維注冊增強現實系統，是利用附加的圖形或文字信息，對周圍真實世界的場景動態進行增強，[2]比虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術有更大的優勢。

4 基于Unity3D的耀州瓷虛擬展示技術研究與實現

在進行3D模型采樣時需注意選取器型標準的實物進行3D模型建立，以保證其三維虛擬效果的準確度。

4.1 3D模型的建立

（1）產生3D對象。在3D MAX環境下通過提取特征線，反復比對修改特征線后，旋轉得到曲面造型。

（2）導出3ds.文件。將文件命名為yaozhouci，然后使用“導出”命令，保存文件，文件類型選擇3ds.導出完成。

4.2 提取紋理

將數碼相機固定在三腳架上，由于瓷瓶的反光性，需要使用柔光箱進行拍攝。測量瓷瓶中心軸將耀州瓷瓶放置在旋轉臺中心，調整相對位置，使相機鏡頭與瓷瓶中軸平行。每次旋轉5度，共72個角度。由于瓷瓶為球面，所拍攝照片有非常大的球面變形，而每張圖片的中心部分垂直于相機基本沒有形變，因此截取每張圖片的中心部分進行拼接。又由于瓷瓶直徑上下不同，將其分為上下6個部進行采集，即獲得432張圖案素材。

獲取完成后在Photoshop進行拼接處理，調整位置及尺寸使得花紋連續，且首尾相接。拼接工作完成后需要進行進一步的調整處理，對比實物矯正顏色，調節亮度及飽和度等。

最終獲得的瓷瓶花紋拼接效果如圖所示。

4.3 確定識別標記

（1）制作二維識別圖。將照片文件經過photoshop處理制作出可作為二維識別圖的文件。

（2）生成識別圖Unity包。將識別圖上傳至高通網站（https：//developer.vuforia.com）后，下載其對應Unity包。

4.4 虛擬展示程序的實現

將三維模型、紋理貼圖、識別圖對應Unity包及安卓開發工具包導入Unity3D中。

刪除main camera，搜索AR Camera并將其拖動到Hierarchy窗口中，將ImageTarget同樣拖動進來，再將3D模型拖動至ImageTarget。對ImageTarget進行修改，將Data Set修改為識別圖的Unity包（yaozhouci），ImageTarget選擇二維識別圖（_MG_290945）。

單擊AR Camera，調整相機位置至3D模型正上方，并進入Data Set Load Behavior（Script）選項，勾選Load Data Set yaozhouci后再勾選Activate，即可完成運行程序后識別二維識別圖自動加載對應3D模型的命令。

以Android為例，導出apk.文件，并進行測試。測試效果如圖。

5 結語

對比實物與展示效果，可以發現Unity3D引擎能夠高度還原展示信息。相比其他虛擬展示，通過Unity引入增強現實技術的展示效果還原度比較理想，給觀者身臨其境的感覺，具有更強的生動性和吸引力。

參考文獻：

[1] 齊越，馬紅妹.增強現實：特點、關鍵技術和應用[J].小型微型計算機系統，2004，25（5）：900-903.

[2] Azuma R.Survey of Augmented Reality[J]. Teleoperators and Virtual Environments，1997，6（4）：355-385.

[3] Unity、劃時代的超級引擎[DB/OL]. www.souvr.com/event/ 201211/59451html.