民間傳統(tǒng)工藝品三維仿真

李曉俊

（太原旅游職業(yè)學院，山西 太原 030006）

民間傳統(tǒng)工藝品三維仿真

李曉俊

（太原旅游職業(yè)學院，山西 太原 030006）

民間傳統(tǒng)工藝品是中國民族文化中不可或缺的一部分，論文以山西民間工藝中的蝴蝶杯、漆器、泥塑等多種傳統(tǒng)工藝為例，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)和多媒體技術(shù)，清晰直觀地再現(xiàn)山西民間傳統(tǒng)工藝品的精湛技藝，對于了解山西民間傳統(tǒng)工藝文化、研究山西民間傳統(tǒng)工藝的文化背景、發(fā)展山西文化旅游具有十分重要的意義。

虛擬現(xiàn)實;三維建模;傳統(tǒng)工藝品；多媒體技術(shù)

一、背景介紹

五千多年的中國文明中，民間工藝占據(jù)著非常重要的位置。山西地處中原，有著深厚的歷史文化底蘊，山西的民間傳統(tǒng)工藝品往往有著自身強大的生命力和鮮明的特色，它繼承了實用與審美統(tǒng)一的特點，帶有濃厚的鄉(xiāng)土氣息，樂觀向上、淳厚、真實的感情色彩，是勞動人民生活中最質(zhì)樸的藝術(shù)思想和藝術(shù)語言的體現(xiàn)，在世界藝術(shù)寶庫中也光彩奪目。然而，相對于以陳設(shè)、欣賞工藝為主體的宮廷士大夫工藝來說，以實用為主體的民間工藝通常分布較為分散，不利于工藝品的鑒賞和傳播，阻礙了民間工藝的傳承與發(fā)展。

目前，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)和多媒體技術(shù)為支撐的應用目前受到廣泛關(guān)注，在數(shù)字博物館、數(shù)字考古、古文物復原等領(lǐng)域都有很好的應用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當代信息技術(shù)高速發(fā)展，并與其他技術(shù)集成的產(chǎn)物，是一種有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù)。多媒體技術(shù)是一種融合聲音、圖像、視頻、文字、通訊等多種媒體，以最直觀的方式表達和感知信息，以形象化的、可觸摸的甚至聲控對話的人機界面操縱信息處理的技術(shù)。運用多媒體技術(shù)，可以十分清晰直觀地了解到事物的各個方面，使得事物表現(xiàn)形式更豐富、更靈活、更友好。

二、關(guān)鍵技術(shù)

民間傳統(tǒng)工藝品三維仿真平臺的構(gòu)建基于以下三個關(guān)鍵技術(shù)：

（1）工藝品三維建模：該階段分為二個步驟，第一步，采集數(shù)據(jù)，包括現(xiàn)場采集的工藝品紋理數(shù)據(jù)和整個工藝品外觀的數(shù)據(jù)；第二步，工藝品的三維建模，根據(jù)工藝品的紋理數(shù)據(jù)進行實體的建模。工藝品建模擬采用3dsMax9.0。

（2）工藝品的虛擬演示：工藝品的虛擬演示要求實現(xiàn)三維仿真工藝品立體復原、全局欣賞、局部縮放、細節(jié)查看、多視角觀察，圖像縮放變化流暢。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使用戶可以通過鼠標和鍵盤來控制場景，如同親身接觸到工藝品實體。該技術(shù)擬采用虛擬現(xiàn)實建模語言VRML現(xiàn)實。

（3）多媒體應用：將靜態(tài)圖片、文字和音頻、視頻集成于一體的多媒體技術(shù)使得工藝品的展示更加形象化和直觀。在當今，人們更希望有多種感受諸如聲音、圖像、文本相結(jié)合的欣賞工藝，所以這些技術(shù)更符合用戶的需求。當用戶在欣賞三維仿真工藝時，能夠同時感受到聲、圖、文等多媒體的綜合效應。

三、工藝品三維建模

傳統(tǒng)工藝品的三維建模是較為復雜和漫長的一步，也是構(gòu)建工藝品三維仿真平臺整個過程中最重要的環(huán)節(jié)。通過三維建模軟件（3Ds Max、Maya、SoftImage等）和圖像處理軟件（Photoshop等），建立工藝品的三維矢量模型。由于3Ds Max在三維建模領(lǐng)域的廣泛應用，在制作工藝品模型時采用3Ds Max9.0，即生成雕塑、漆器、蝴蝶杯等的立體模型。工藝品建模過程如圖1所示。一般的建模方法包括多邊形建模、面片建模和NURBS建模，對于傳統(tǒng)工藝品的復雜造型，項目組先采用多邊形建模方法構(gòu)造工藝品的大致結(jié)構(gòu)，細節(jié)處再采用NURBS建模的方法。

圖1 工藝品三維建模流程

建立模型之后的重要步驟是給模型賦予材質(zhì)和貼圖。在3Ds Max中基本材質(zhì)賦予對象一種單一的顏色，基本材質(zhì)和貼圖與復合材質(zhì)是不同的。在虛擬空間中，材質(zhì)是用于模擬表面的反射特性，與真實生活中對象反射光線的特性是有區(qū)別的?；静馁|(zhì)使用三種顏色構(gòu)成對象表面，即環(huán)境光顏色、漫反射顏色和高光顏色。使用三種顏色及對高光區(qū)的控制，可以創(chuàng)建出大部分基本反射材質(zhì)。這種材質(zhì)雖然相對簡單，但能生成有效的渲染效果，同時基本材質(zhì)同樣可以模擬發(fā)光對象、透明或半透明對象。貼圖是物體材質(zhì)表面的紋理，利用貼圖不用增加模型的復雜程度就可突出表現(xiàn)對象細節(jié)，并且可以創(chuàng)建反射、折射、凹凸、鏤空等多種效果。通過貼圖可以增加模型的質(zhì)感，完善模型的造型，使創(chuàng)建的三維工藝品更接近現(xiàn)實。最簡單的貼圖形式是位圖，此外還有多種貼圖形式，并且可在材質(zhì)的同一層級賦予多個貼圖，還可以通過層級的方式用復合貼圖來混合材質(zhì)。將數(shù)碼相機采集到的工藝品圖像經(jīng)過圖像處理軟件處理得到所需貼圖，一般保存為無損壓縮格式如jpg、gif、bmp。為了提高運算效率，貼圖大小一般處理為2的n次方，如256×256等。三維制作中，調(diào)用經(jīng)過處理的圖片進行貼圖，初步貼上的圖在工藝品上是很不規(guī)則的，需要進一步調(diào)整，在3Ds Max中運用修改工具中的 UVW貼圖坐標，采用 Plannar、Cyindical、Spherical、Box等方式，可以為不同形狀的模型賦予正確的貼圖，使得模型與實際工藝品很接近。

材質(zhì)及貼圖完成后，還需要光影效果的設(shè)置。恰當?shù)臒艄庹丈淇梢愿淖儽憩F(xiàn)的效果，增加工藝品的真實性。使用烘焙技術(shù)，可以把燈光效果保存成貼圖的形式，增加感官性，達到更加真實的效果。經(jīng)過反復渲染測試，直到達到令人滿意的效果，就可以烘焙出圖了。

［1］鮑虎軍.虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論［J］.中國基礎(chǔ)科學，2003，（3）：26-32.

［2］吳亞東，蔡勇，韓永國，等.虛擬場景展示系統(tǒng)研究［J］.系統(tǒng)仿真學報，2003，（10）：1517-1519.

［3］卞鋒，江漫清，桑永英.虛擬現(xiàn)實及其應用進展［J］.計算機仿真，2007，（6）：1-4.

J5

A

1673-0046（2010）10-0180-02