WebGL技術在數字展覽館中的應用

王金剛 劉毅力 陳登峰 王帥舉

摘?要：隨著大數據時代的來臨，數據信息的重要性也愈發凸顯。數字展覽館作為新時代文化傳播數字化的產物之一，實現它的在線展覽具有非比尋常的意義。通過WebGL技術與數字展覽館的結合，可實現展覽品在瀏覽器端的在線展示，既擴展了文化傳播的途徑，又消除了地域限制的隔膜。本文從WebGL技術出發，對數字展覽館在瀏覽器端的建模、交互等特點進行簡述，并對WebGL技術在數字展覽館中應用的優點和缺陷進行了分析。

關鍵詞：WebGL;數字展覽館;在線展覽

近年來，人們邁入了大數據化的時代，許多事物都在朝著數據化的方向發展。數字展覽館作為新時代數字化的代表之一，它通過利用數字技術，對文物信息進行采集、加工、存儲，并通過多媒體技術，以文字、聲音、模型等方式，實現文物的展覽。通過這些技術手段，擴展了文化傳播的渠道、減少了實體文物的展示次數、延長了文物的使用壽命。WebGL技術是一種3D繪圖技術，它通過增加OpenGL ES 2.0的一個JavaScript綁定，提供HTML5 canvas的硬件加速，開發人員就可以借助顯卡在瀏覽器中進行復雜圖形的渲染。WebGL技術標準免去了開發插件的麻煩，可實現圖形的輕量化在線顯示。通過WebGL技術構建3D虛擬布展的應用平臺，對數字展覽館中的展覽品進行三維虛擬展示是實現數字展覽館在線展示的一種方法。

1 WebGL技術的展覽館文物模型建立

WebGL技術通過GPU硬件對canvas的渲染加速，實現展覽館中文物模型在瀏覽器端的建模和展示，采用WebGL的開源框架Three.js建模，可提高工作效率。模型建立的方法通常是先用三維模型編輯軟件進行建模，然后將模型導出為WebGL支持的格式，通過編程將模型導入框架中，并將代碼在服務器中部署，實現模型瀏覽器端的可視化。WebGL可對多種類型格式的模型進行信息解析，其中最常用的是JSON格式的文件。JSON 是輕量級的文本數據交換格式，具有自我描述性，更易理解;JSON 使用 JavaScript 語法來描述數據對象，具有易于人編寫和閱讀、易于生成和解析的優點。使用JSON類型的文本語言存儲模型信息，更易于JavaScript對模型信息的解讀和展示。下圖為用WebGL技術搭建的展覽館文物模型示例。

2 WebGL技術的交互性

交互性是一個比較廣泛的概念，本文中所提到的交互是指人機交互，主要通過鼠標、鍵盤等設備實現對瀏覽器端所建立模型的控制。WebGL中的交互性可以使文物的展覽變得更加直觀。在WebGL的開源封裝庫中有一個軌道控制器，即OrbitControls.js，它是一個用于Three.js的軌道控制插件，使用它可實現WebGL中場景的交互。使用Three.js框架將物體渲染到網頁中，需要三大組件：場景（scene）、相機（camera）和渲染器（renderer），場景動態化效果主要通過改變camera的坐標實現。嵌入OrbitControls.js插件可通過鼠標、鍵盤實時改變和更新camera的坐標，達到交互的目的。交互性是WebGL中的一個重要特性，WebGL技術在數字展覽館中交互性的應用，可為參觀者提供一個自行了解展覽品信息的功能。瀏覽者可通過鼠標、鍵盤控制camera坐標的變化，任意角度和距離觀察展覽品模型，激發了參觀者的參展興趣，同時也能吸引更多的人傳播和了解文化。

3 WebGL技術在數字展覽館應用的優點和缺陷分析

WebGL技術的優點在于它可以通過GPU硬件加速，完成3D圖形的三維可視化渲染，實現復雜圖形的瀏覽器端可視化。通過GPU對復雜三維圖形的渲染加速減少了CPU的負載。然而，數字展覽館中所含的展覽品數量較多，且信息復雜，通過WebGL技術對展覽品進行建模和瀏覽器端的可視化渲染時，需要高質量的顯卡支持。展覽品所含的數字信息越復雜、渲染的圖形信息越多，對顯卡的要求就越高。這是WebGL技術在數字展覽館應用中的一個缺陷。

4 結語

WebGL技術在數字展覽館中的應用可實現展覽品在瀏覽器端的在線可視化。展覽品通過在瀏覽器端的建模和展示，使得不同地區的參觀者皆可通過瀏覽器參觀展覽品，極大程度的簡化了參觀流程。同時WebGL技術交互功能的添加，使得參觀者可以對模型進行控制，在激發參觀者興趣的同時，也能吸引更多的展覽者。但是，使用WebGL技術對大量展覽品渲染時，對顯卡的要求較高，這就需要后續對渲染的優化算法進行更深入的研究。

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作者簡介：王金剛（1991-），男，陜西渭南人，碩士，助理工程師，研究方向：控制理論與控制工程。