基于Unity3D的耀州瓷三维虚拟展示技术研究

刘洋

摘 要：中国的物质文化遗产是中国悠久历史文化的积淀，在新的数字化时代需要结合新的技术手段来提高它的生命力，拓展出新的艺术形式，拓宽它的传播范围。本文以耀州瓷瓶为例，引入Unity3D引擎实现其三维虚拟展示，以此探讨Unity引擎在实现面向文化遗产的虚拟展示中的作用。

关键词：虚拟展示技术；耀州瓷；增强现实技术；纹理映射；Unity3D

1 背景分析

计算机以及互联网等技术的发展，已经使得我们对文化记录与传播的载体选择有了更多探索的空间。人们不断提高的文化需求与体验需求也对研究如何利用新的技术手段来承袭与展现历史文化提出了更高的要求。面向文化遗产的数字化展示技术就是其中十分重要的一个方面。

2 现状

传统的展示方式多数是将文物或标本等作为展示内容，通过一定的主题或排序方式进行分类和组合，以橱窗陈列附以说明为形式进行展现。这样的展示方式虽然具有真实、直观、准确和生动的特点，但给参观者的观看角度和观看距离等往往非常受限，多数展品无法提供给参观者全方位的信息。同时实物展示会受到时间与空间的制约，观者只能在特定的时间和地点参观特定数量的展品，信息量受到直接的影响。且将文物陈列于展馆当中会对文物有一定的损坏影响，不利于其保护。

这样的静态的、单一角度的呈现方式，缺乏互动性和趣味性，对许多参观者吸引力并不大，参观过程只是“走马观花”，造成参观效果和学习效果并不理想。加之其具有一定的时间与空间的局限性，不利于大范围和长久的文化传播。

3 增强现实技术

增强现实（Augmented Reality，简称AR），被称为21世纪最有前景的研究领域之一，它是把计算机生成的虚拟物体或其他信息合成到用户感知的真实世界中的一种技术。[1]AR技术是虚实结合、实时交互、三维注册增强现实系统，是利用附加的图形或文字信息，对周围真实世界的场景动态进行增强，[2]比虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术有更大的优势。

4 基于Unity3D的耀州瓷虚拟展示技术研究与实现

在进行3D模型采样时需注意选取器型标准的实物进行3D模型建立，以保证其三维虚拟效果的准确度。

4.1 3D模型的建立

（1）产生3D对象。在3D MAX环境下通过提取特征线，反复比对修改特征线后，旋转得到曲面造型。

（2）导出3ds.文件。将文件命名为yaozhouci，然后使用“导出”命令，保存文件，文件类型选择3ds.导出完成。

4.2 提取纹理

将数码相机固定在三脚架上，由于瓷瓶的反光性，需要使用柔光箱进行拍摄。测量瓷瓶中心轴将耀州瓷瓶放置在旋转台中心，调整相对位置，使相机镜头与瓷瓶中轴平行。每次旋转5度，共72个角度。由于瓷瓶为球面，所拍摄照片有非常大的球面变形，而每张图片的中心部分垂直于相机基本没有形变，因此截取每张图片的中心部分进行拼接。又由于瓷瓶直径上下不同，将其分为上下6个部进行采集，即获得432张图案素材。

获取完成后在Photoshop进行拼接处理，调整位置及尺寸使得花纹连续，且首尾相接。拼接工作完成后需要进行进一步的调整处理，对比实物矫正颜色，调节亮度及饱和度等。

最终获得的瓷瓶花纹拼接效果如图所示。

4.3 确定识别标记

（1）制作二维识别图。将照片文件经过photoshop处理制作出可作为二维识别图的文件。

（2）生成识别图Unity包。将识别图上传至高通网站（https：//developer.vuforia.com）后，下载其对应Unity包。

4.4 虚拟展示程序的实现

将三维模型、纹理贴图、识别图对应Unity包及安卓开发工具包导入Unity3D中。

删除main camera，搜索AR Camera并将其拖动到Hierarchy窗口中，将ImageTarget同样拖动进来，再将3D模型拖动至ImageTarget。对ImageTarget进行修改，将Data Set修改为识别图的Unity包（yaozhouci），ImageTarget选择二维识别图（_MG_290945）。

单击AR Camera，调整相机位置至3D模型正上方，并进入Data Set Load Behavior（Script）选项，勾选Load Data Set yaozhouci后再勾選Activate，即可完成运行程序后识别二维识别图自动加载对应3D模型的命令。

以Android为例，导出apk.文件，并进行测试。测试效果如图。

5 结语

对比实物与展示效果，可以发现Unity3D引擎能够高度还原展示信息。相比其他虚拟展示，通过Unity引入增强现实技术的展示效果还原度比较理想，给观者身临其境的感觉，具有更强的生动性和吸引力。

参考文献：

[1] 齐越，马红妹.增强现实：特点、关键技术和应用[J].小型微型计算机系统，2004，25（5）：900-903.

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

[3] Unity、划时代的超级引擎[DB/OL]. www.souvr.com/event/ 201211/59451html.