1主要技术:
将Unity3D 作为建模工具时对三维泥模表面形貌仿真研究对三维泥模表面形貌重建误差低和真实度低的问题,导致逼真效果较差。提出基于 Unity3D 的三维泥模表面形貌仿真研究方法。分析泥模表面形貌表征,建立三维体素矩阵,计算三维分形维数,并利用泥模表面图像的孔隙个数等条件计算孔隙率,通过对三维泥模表面形貌的数据采集和统一坐标数据,可以完成纹理数据的构建和导入; 在此基础上,将 Unity3D 作为建模工具,介绍了三维泥模表面形貌的建模步骤,根据三维泥模表面形貌的采样点数量划分仿真区域,并构建随动包容盒,分析包容盒中的数据,计算空间变换,可以得到三维泥模表面形貌,结合三维泥模表面形貌表征分析、数据的采集处理,泥模表面形貌三维建模以及泥模表面形貌生成的研究,最终实现了三维泥模表面形貌的仿真研究。测试结果显示,本文方法在对三维泥模表面形貌进行仿真研究时,不仅泥模表面形貌的重建误差小,还具有真实度高的优点,使得三维泥模表面形貌的逼真效果较好,验证了本文方法良好的性能。为构建完整的三维泥模表面形貌,首先需分析三维泥模表面形貌表征,结合图像对形貌表征数据进行预处理,获取三维泥模表面形貌表征指标,在此基础上建立泥模表面形貌三维模型。
在 Unity3D 创建 Project 后,使用该平台中的 Vector3 表示模型的位置、朝向等信息。利用该平台 中的 Position 表示对象的方位信息属性,利用平台 中内置的转换 API 接口完成该工作。具体过程为: 假设 u、v 分别为进给和行距方向,根据采样点 数目 Sp = pu × pv 划分仿真区域网格,其中,pu 表示 u 向的采样数目,为实现对泥模表面形貌采样点的提 取,需要通过仿真区域网格构建随动包容盒,并对其 计算,仿真区域相同时,仿真采样点过多时,网格划 分过细,仿真采样点过少时,三维泥模表面形貌 的特征将不能被完整表现出来,需要根据服务器来 规定采样点的数量,通过泥模表面曲率的变化来分 析网格曲面曲率的变化情况,并修正网格的采样点。 假设 u 向的仿真长度为 Lu,v 向的仿真长度为 Lv,行距为 Lint,为了使仿真效果更好,选取:
5Lu /f ≤ pu ≤ 10Lu /f
5Lint /f ≤ pv ≤ 10Lint /f
据公式可以确定采样点的数量,进一步 划分仿 真 区 域。在节点 Pknot( ui,vj ) 和曲 面 法 矢 Vn( ui,vj ) 处构建动态的坐标系
{ R( i,j) } ,ui = u,vj = v,在 { R( i,j) } 下构建随动包容盒
PB( i,j) ,矩形的对角点 P1、P2 可以确定 PB( i,j) ,有如下表达式:
其中,l'1、l'2 分别代表 e1( i,j) 和 e2( i,j) 两个方向包容盒的长度,在坐标系 { R( i,j) } 下对 PB( i,j) 中生成泥模表面形貌的变换展开分析。构建随动包 容盒可以完成三维泥模表面形貌的生成。通过对三 维泥模表面形貌表征的分析、数据的采集和处理,泥 模表面形貌三维建模以及泥模表面形貌生成的研 究,将上述研究相结合,可以完成对泥模表面形貌的 三维重建,表达式如下: W = DB·φv + Pknot( ui,vj ) + PB( i,j) 通过对泥模表面形貌的三维重建,实现了三维泥模表面形貌的仿真研究。
2产品介绍:三维泥模设计虚拟展示系统
利用Untiy3D引擎对陕西凤翔民间泥塑艺术作品制作过程的分解、虚拟体验,数字化展示,在民间艺术的传承和创新方面,具有非常深远的现实意义和广阔的需求价值。凤翔泥塑由于受到传统作坊的生产方式以及内部竞争的影响,要打破主客观因素的限制,利用Unity3D引擎通过立体成像、模型存储、输出等数字信息技术,开发具有泥塑工艺流程、数字化作品和虚拟体验等功能模块的虚拟展示系统,是凤翔泥塑传承和发展的新路径。
3服务介绍:
泥塑的仿真展示系统的创新给陕西凤翔现代旅游纪念品的设计拓宽了思路,增加了可能。陕西民间文化创造性转化、创新性发展,建设一套适合凤翔泥塑的仿真展示系统。在宏观上为解决本土文化的保护与传承问题提供思路;可促使艺术的文化原生态、经济形态和技术形态有机结合,利于传统文化的长远发展。微观上为泥塑艺术带来新的生存与发展空间,促进文化市场的繁荣,激发民间艺术新的生命力与活力,加强大众对传统文化的认同感,为陕西文化市场注入新鲜的血液和活力。
4未来业务模式介绍
沉浸式体验+3D打印的模式
在这个新兴的社会中,虚拟现实技术的出现使得艺术形式拥有了全新的展示和保护且提高到一个崭新的阶段。它给人们带来的是前所未有的交互体验。传统文化泥塑艺术也因此成为创新发展热切关注的焦点。保留陕西凤翔泥塑传统的艺术氛围,利用利用信息化高科技手段,为泥塑艺术打造新的生存与发展空间。将泥塑艺术与虚拟现实相结合,演示凤翔泥塑工艺生产流程;使大众在虚拟环境下进行交互式体验。展示系统中的三维泥塑模型可以直接输出进行3D打印转化为旅游纪念产品,实现艺术的重构与重组,提升本土化设计的空间,达到设计作品与民族文化的交融。
本项目运用Unity3D引擎,设计构建凤翔泥塑虚拟仿真展示系统。运3DMAX、MAYA软件对凤翔泥塑现实实物数据进行仿真模拟。表现凤翔泥塑真实生产的传统工艺内容,在展示系统中选择不同工具,完成不同的交互操作。仿真展示出真实、逼真的泥塑效果。在以下关键技术中以达到应用需求:(1)实时三维图形生成技术。三维图形的生成技术已经较为成熟,那么关键就是“实时”生成。为保证实时,至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。(2)立体显示和传感器技术.虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展,现有的设备不能满足需要,力学和触觉传感装置的研究也有待进一步深入,虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。(3)应用系统开发工具。虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象,选择适当的应用对象可以大幅度提高生产效率,减轻劳动强度,提高产品质量。想要达到这一目的,则需要研究虚拟现实的开发工具。(4)沉浸性。沉浸性是虚拟现实技术最主要的特征,就是让用户成为并感受到自己是计算机系统所创造环境中的一部分,虚拟现实技术的沉浸性取决于用户的感知系统,当游客感知到虚拟世界中的泥塑艺术创作刺激时。更利于方便学习和了解民间泥塑知识、欣赏民间泥塑作品,激发了观赏者弘扬中华传统文化的主动性和积极性,为传统民间泥塑的传承与创新带来新的生命与活力
创新也需要种传承文化,凤翔泥塑可以和现代生活消费品结合起来,创作一些新的题材,让古老的泥塑纹样融入生活产品以实现文化赋能国潮。回顾故宫文创的火爆场景我们不难看出,传统文化符合可以赋能产品,将传统纹样印于袜子、T恤、裤子、鞋子等实用的产品之上使其赋能,让传统文化的传承成为一种活态传承,这种活态传承将会快速传播凤翔泥塑的文化,同时赋能凤翔泥塑产品,让其二者形成互补事态,弥补了凤翔泥塑的缺点,而这些产品可以形成统一化、规模化、批量化、的生产。三维泥模设计与展示系统,在宏观上为解决本土文化的保护与传承问题提供思路;可促使艺术的文化原生态、经济形态和技术形态有机结合,利于传统文化的长远发展。微观上为泥塑艺术带来新的生存与发展空间,促进文化市场的繁荣,激发民间艺术新的生命力与活力,加强大众对传统文化的认同感,为陕西文化市场注入新鲜的血液和活力。泥塑的仿真展示系统的创新给现代旅游纪念品的设计拓宽了思路,增加了可能。不仅要重视对人需求的多样性和发展变化轨迹的研究,从而提出新的功能要求,新的使用方式,关注当代科学技术的发展,只有依靠新的科技成果,才能取得新的理论革新、新的构造方式、新的替代材料,从而适应泥塑文化市场不断变化的价值需求和大众审美取向
(1).利用信息化高科技手段,为泥塑艺术打造新的生存与发展空间。
(2).将泥塑艺术与虚拟现实相结合,演示凤翔泥塑工艺生产流程;使大众在虚拟环境下进行交互式体验。
(3).展示系统中的三维泥塑模型可以直接输出进行3D打印转化为产品,实现艺术的重构与重组,提升本土化设计的空间,达到设计作品与民族文化的交融。以上三个主要观点的解决,对凤翔泥塑的可持续发展应用在国内属于创新研究;其创新性如下:①实用性:采用国际先进的软件技术,结合国内外最佳实践开发,运行流畅,保证系统稳定性和易用性;②可扩展性:系统具有很强可扩展性,数据库随着运营数据的增加不断扩展;同时随着业务需求的增加、技术的进步,系统能够增加新的功能子系统、功能模块,从而满足业务的需求;③可靠性:采用三维引擎技术数字作为开发平台,保证系统的可靠性和画面的流畅性;④先进性:采用高科技技术与泥塑资源相结合,是发展壮大文化产业的效途径;⑤标准化:符合国家关于信息化系统建设的标准规范。⑥开放性:采用通用、开放的数据格式、数据库,从而保证系统的开发性,方便系统的扩展和升级
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