圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*

雷學(xué)平

常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖文信息中心 江蘇 常州 213164

1 三維虛擬實(shí)景

1.1 三維虛擬實(shí)景簡介

三維虛擬實(shí)景基于全景圖片，全景圖片視場涵蓋雙眼正常有效視角以上乃至360°的完整場景范圍，其在Java、Quick Time、ActiveX或Flash等計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)真實(shí)場景的還原展示。由多個全景圖的實(shí)景展示節(jié)點(diǎn)組成，采用多媒體人機(jī)交互界面和交互信息導(dǎo)航方式，結(jié)合導(dǎo)航地圖、控制按鈕、熱點(diǎn)區(qū)域、超鏈接、皮膚系統(tǒng)、音樂、解說等輔助元素可以形成三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)。用戶觀看三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)時，三維立體空間感強(qiáng)，猶如身在真實(shí)場景中[1]。

1.2 制作三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)的方法和工具

三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)制作分“照片拍攝”“照片拼接為全景圖”和“三維虛擬實(shí)景漫游制作”三階段。

1）照片拍攝：選用按一次快門能拍180°視角照片的8 mm魚眼鏡頭相機(jī)，1個拍攝點(diǎn)要拍4張照片才能拼合成一張全景圖。拍攝時，三腳架位置、高度不變，云臺可繞三腳架的垂直中軸線水平旋轉(zhuǎn)，相機(jī)固定在可旋轉(zhuǎn)的云臺上，拍好一張照片后水平旋轉(zhuǎn)云臺90°接著拍下一張。

2）照片拼接為全景圖：在一個拍攝點(diǎn)拍攝的4張照片經(jīng)軟件自動拼接或人工找拼接點(diǎn)拼接，合成一張全景圖。

3）三維虛擬實(shí)景漫游制作：先期設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)架和界面風(fēng)格，連同制作好的輔助元件導(dǎo)入設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行制作、合成。

制作三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)的工具： 1）硬件設(shè)備，“尼康D300”數(shù)碼相機(jī)機(jī)身、“SIGMA 8MM”魚眼鏡頭和電子快門線各1套，高性能多媒體計(jì)算機(jī)1套；定制的三腳架和旋轉(zhuǎn)云臺1套；2）軟件工具，“杰圖”研發(fā)的拼圖軟件“造景師”，“杰圖”研發(fā)的三維虛擬實(shí)景漫游制作與合成軟件“漫游大師”，圖片處理軟件“Adobe Photoshop”，音頻處理軟件“Adobe Audition”。

2 圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)是對圖書館的虛擬化立體展示。與用戶近距離參觀實(shí)物相比，虛擬化立體展示能給用戶更好的影像精度、視覺角度、藝術(shù)觀感等體驗(yàn)，用戶在瀏覽時可對反映實(shí)物信息的影像進(jìn)行放大、縮小、360°旋轉(zhuǎn)，獲取實(shí)地參觀無法也不能獲取的部分信息，最關(guān)鍵的是不必親赴實(shí)地，耗費(fèi)精力少。圖書館虛擬化立體展示的內(nèi)容有圖書館各區(qū)域的位置分布、環(huán)境布局等地理信息，還有圖書館功能、服務(wù)信息、使用導(dǎo)航等使用資訊。通過三維虛擬實(shí)景技術(shù)，用戶瀏覽圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)，就如真的進(jìn)入圖書館實(shí)地一樣，只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)就能全方位地了解與熟悉圖書館。

3 圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 照片拍攝與拼接

照片拍攝是三維虛擬實(shí)景漫游制作的核心部分。

1）拍攝對象：圖書館所在建筑物的外部，圖書閱覽室、期刊閱覽室、電子閱覽室等功能區(qū)，進(jìn)出圖書館及各功能區(qū)的出入口部位。

2）拍攝選點(diǎn)：一個功能區(qū)通常選3～4個拍攝點(diǎn)，拍攝點(diǎn)一般選大多數(shù)人習(xí)慣的觀看點(diǎn)。如圖書館所在建筑物的外部可選3個拍攝點(diǎn)：第一個拍攝點(diǎn)選在建筑物前面，用于拍遠(yuǎn)景；第二個拍攝點(diǎn)選在圖書館大門前；第三個拍攝點(diǎn)選在建筑物后面，同樣拍遠(yuǎn)景。圖書閱覽室可選4個拍攝點(diǎn)：入口處1個，主功能區(qū)選2個，出口處1個，其中出、入口處所在點(diǎn)在后期設(shè)置導(dǎo)航。

3）拍攝：架好三腳架，拍好一張照片后水平旋轉(zhuǎn)云臺90°接著拍下一張，共拍4張。旋轉(zhuǎn)云臺時三腳架若有移動，則需重拍此前所拍的全部照片——三腳架移動后，相鄰2張照片的拼接邊緣相對位置發(fā)生變化，照片拼接會失敗。

完成照片拍攝后，將照片導(dǎo)入“造景師”進(jìn)行拼合。若4張照片滿足“曝光度相差不大”“物景影像在拼接處有相同部位的影像匹配”等智能拼接條件，軟件會自動拼接好照片；若4張照片中有一張照片滿足不了智能拼接條件，則需人工在照片上根據(jù)影像尋找、編輯拼接點(diǎn)以人工方式拼接。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)架和界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)構(gòu)架的核心是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能和關(guān)聯(lián)全部元件。導(dǎo)航功能依靠“全景圖播放次序”和“地圖”實(shí)現(xiàn)。

1）全景圖播放次序設(shè)計(jì)。依圖書館實(shí)際出、入館次序和各功能區(qū)實(shí)現(xiàn)功能的次序設(shè)計(jì)導(dǎo)航，具體次序?yàn)椋航ㄖ锿饩啊箝T入口（入館）→服務(wù)總臺（1樓）→第一閱覽室（1樓）→期刊閱覽室（2樓）→自習(xí)室（2樓）→電子閱覽室（3樓）→第四閱覽室（4樓）→第五閱覽室（5樓）→第六閱覽室（6樓）→第七閱覽室（7樓）→書吧（1樓）→展覽室（1樓）→報(bào)告廳（1樓）→大門出口（出館）。

2）地圖設(shè)計(jì)。一類為圖書館所在建筑物的3D影像圖，一類為樓層平面圖，建筑物3D圖與樓層平面圖按實(shí)際位置關(guān)系關(guān)聯(lián)。

界面是圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)的封面和入口，也具有構(gòu)架系統(tǒng)的作用，其在配色、造型、風(fēng)格等方面應(yīng)體現(xiàn)圖書館特色。界面主要由主界面皮膚、載入界面、地圖、熱點(diǎn)鏈接、縮略圖、按鈕、文字等元件組合而成。主界面皮膚中有“圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)”文字，留有空白處放置“場景播放器”“縮略圖”“地圖播放器”等元件。

3.3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

“按鈕”“區(qū)域雷達(dá)”“縮略圖”“熱點(diǎn)鏈接”等是“漫游大師”中最常用的元件。1）“按鈕”提供控制操作，可布局在主界面皮膚和場景播放區(qū)內(nèi)；2）“區(qū)域雷達(dá)”設(shè)置在地圖中，只用在地圖上，其雷達(dá)扇形指示區(qū)與正在播放場景的某一方向一一對應(yīng)；3）“縮略圖”是設(shè)置在主界面皮膚上的實(shí)景圖的縮略圖標(biāo)；4）“熱點(diǎn)鏈接”能設(shè)置在全景圖、地圖和主界面皮膚中，鏈接目標(biāo)有全景圖、地圖、文字、音視頻等。

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能時，“熱點(diǎn)鏈接”元件使用最頻繁。1）場景鏈接：一個場景中可設(shè)置多個熱點(diǎn)鏈接，點(diǎn)擊熱點(diǎn)鏈接圖標(biāo)后跳轉(zhuǎn)至目標(biāo)場景。2）展示細(xì)節(jié)：在場景中點(diǎn)擊一本書的影像時，熱點(diǎn)鏈接就會彈出該書的編目信息。3）展示服務(wù)類型、借閱流程、規(guī)章制度：點(diǎn)擊入口或服務(wù)總臺場景中設(shè)置的熱點(diǎn)鏈接時，彈出相關(guān)信息提示。

系統(tǒng)制作次序：導(dǎo)入主界面皮膚→制作載入界面→設(shè)置場景播放器（場景播放器是呈現(xiàn)全景圖的窗口）→在“場景列表區(qū)”按“全景圖播放次序”導(dǎo)入全景圖→設(shè)置地圖播放器（地圖播放器是呈現(xiàn)地圖的窗口）→在“地圖列表區(qū)”按先3D地圖、后樓層平面圖的次序?qū)氲貓D→設(shè)置按鈕功能與屬性→設(shè)置播放進(jìn)度條→設(shè)置“縮略圖”→設(shè)置熱點(diǎn)鏈接（先設(shè)置場景鏈接，再設(shè)置細(xì)節(jié)展示鏈接，最后設(shè)置展示其他內(nèi)容鏈接）→設(shè)置區(qū)域雷達(dá)→加入音頻解說→各功能驗(yàn)證→修改與完善→發(fā)布作品。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)實(shí)施圖書館三維虛擬實(shí)景漫游系統(tǒng)，前提是明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，核心是拍好全景照片，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)好構(gòu)架和界面，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

[1]劉運(yùn)增.全景攝影，已起舞于Internet[J].微電腦世界,2003(13):17-19.