交互動(dòng)畫技術(shù)在藥用植物園數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用

張繼美，桂紅兵，高 夢，曹 巖

亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系，安徽 亳州 236800

伴隨數(shù)字化技術(shù)的成熟，其應(yīng)用也進(jìn)入到了各個(gè)領(lǐng)域，其中包括我國的特色產(chǎn)業(yè)中醫(yī)藥，中醫(yī)藥作為我國獨(dú)特的醫(yī)療衛(wèi)生資源、優(yōu)秀的文化資源和重要的生態(tài)資源，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。為加強(qiáng)中醫(yī)藥的發(fā)展，國家制定了一系列的政策，如國務(wù)院印發(fā)了《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016—2030年）》，其中重點(diǎn)提出了“推進(jìn)中藥工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化建設(shè)”；綱要中還將藥用植物保護(hù)和藥用植物園建設(shè)作為重要任務(wù)之一，其中就包括藥用植物的數(shù)字化資源建設(shè)工作。隨著體驗(yàn)時(shí)代的到來，藥用植物的數(shù)字化僅采用形式較為單一的文本、圖片等靜態(tài)的媒體已經(jīng)不能滿足用戶的體驗(yàn)需要。交互動(dòng)畫會(huì)給用戶帶來一種舒適、自然和流暢的感覺，滿足了用戶自主參與和自主體驗(yàn)的需要，使用戶對藥用植物有直觀的理解，進(jìn)而產(chǎn)生良好的心理感受。

交互動(dòng)畫是一種支持事件響應(yīng)和交互功能的動(dòng)畫，使用戶由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)選擇，用戶可以用鼠標(biāo)或鍵盤對動(dòng)畫的播放進(jìn)程進(jìn)行控制，F(xiàn)LASH動(dòng)畫是最典型的交互式動(dòng)畫。目前交互動(dòng)畫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)廣泛［1-2］。隨著三維動(dòng)畫技術(shù)日趨成熟，交互動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已從三維游戲逐漸走向了文物古跡復(fù)原、建筑、博物館展成設(shè)計(jì)、電影、虛擬動(dòng)畫、城市道路橋梁規(guī)劃產(chǎn)品演示動(dòng)畫等［3-6］，但交互動(dòng)畫技術(shù)在藥用植物園建設(shè)中的應(yīng)用還較為少見。目前國內(nèi)著名的藥用植物園大都建有數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺，其中動(dòng)畫應(yīng)用主要是以展示和瀏覽為主［7-8］，交互性不足，如北京藥用植物園和廣西藥用植物園網(wǎng)絡(luò)平臺主要以植物資源展示、科普和旅游為主，安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物園網(wǎng)絡(luò)平臺主要以藥用植物的不同生長期的圖片展示為主。

1 交互動(dòng)畫的特點(diǎn)

交互動(dòng)畫的產(chǎn)生是伴隨著多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及交互技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展逐漸形成和發(fā)展起來的一種新興的數(shù)字化的動(dòng)畫表現(xiàn)形式。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)制作連續(xù)的虛擬仿真畫面，給用戶提供一個(gè)高沉浸感的虛擬場景。

1.1 交互性

交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)最大的獨(dú)特性在于它的交互性，交互動(dòng)畫可以讓用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備發(fā)出指令來決定動(dòng)畫的進(jìn)度和結(jié)果，更好地滿足用戶在觀賞時(shí)的多種要求，即在播放的同時(shí)能夠接受用戶的實(shí)時(shí)控制［9～10］。交互性是傳統(tǒng)動(dòng)畫視頻等媒體資源所無法比擬的，用戶的身份發(fā)生了變化，變被動(dòng)接收為主動(dòng)參與。交互性的意義就在于用戶的主動(dòng)參與，主動(dòng)地控制著動(dòng)畫的進(jìn)程，在參與的過程中對動(dòng)畫作品產(chǎn)生一種更真實(shí)、更親切的體驗(yàn)。變被動(dòng)接受信息為主動(dòng)探尋信息，提高人們觀看的興趣，調(diào)動(dòng)其積極性。

1.2 非線性

交互動(dòng)畫是普通動(dòng)畫的一種突破和創(chuàng)新，有別于被動(dòng)觀看的廣播式動(dòng)畫，改變了線性或循環(huán)的敘述方式，動(dòng)畫過程的發(fā)展可以由用戶來選擇和控制，對于用戶來說不是被動(dòng)地接受［11］，而是帶有一定的可參與性。這種交互動(dòng)畫的創(chuàng)作強(qiáng)調(diào)用戶對主題的感受，并且使人和信息產(chǎn)生互動(dòng)，最終達(dá)到用戶有與動(dòng)畫本身融為一體的主觀體驗(yàn)，從而達(dá)到更好的信息傳遞效果。

1.3 以人為本

傳統(tǒng)的動(dòng)畫采用固定的播放順序，時(shí)間、畫面、故事情節(jié)均是預(yù)先設(shè)定的，用戶沒有參與的機(jī)會(huì)［12］，而現(xiàn)今隨著信息時(shí)代到來，隨著交互動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展，用戶不再滿足被動(dòng)的授受信息了，更強(qiáng)調(diào)以人為本。交互動(dòng)畫重視主觀體驗(yàn)，滿足了用戶自主參與、自主體驗(yàn)的需要［13-14］，使用戶有更直觀的理解，進(jìn)而產(chǎn)生良好的心理感受，體現(xiàn)了以人為本的理念。

2 交互動(dòng)畫技術(shù)在藥用植物園數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 藥用植物園交互動(dòng)畫模塊設(shè)計(jì)

藥用植物園交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)是根據(jù)模塊化的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了3層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括全景導(dǎo)覽模塊、分園模塊、藥用植物模塊和園區(qū)景觀模塊。如圖1所示。

圖1 藥用植物園交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)模塊圖Fig.1 Design module of interactive animation of medicinal botanical garden

其中，全景導(dǎo)覽設(shè)計(jì)模塊是制作全景交互導(dǎo)覽動(dòng)畫，動(dòng)畫中包含園區(qū)格局和各分園進(jìn)入的交互入口；分園格局設(shè)計(jì)模塊是制作各分園的游覽交互動(dòng)畫；園區(qū)景觀設(shè)計(jì)模塊是獨(dú)立的模塊，采用全景漫游技術(shù)設(shè)計(jì)交互動(dòng)畫，主要是向用戶展示園區(qū)景觀和環(huán)境；藥用植物設(shè)計(jì)模塊是針對每一種藥用植物進(jìn)行詳細(xì)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)和交互性設(shè)計(jì)，如生長過程、藥用部位及特性展示、藥用植物栽培等，藥用植物交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)是整個(gè)動(dòng)畫設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

2.2 素材的采集編碼和數(shù)字化加工處理

素材采集是通過采集工具如數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)等設(shè)備對藥用植物園的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括植物的全景、園區(qū)分類，藥用植物栽培、生長過程，藥用植物性狀等數(shù)據(jù)的采集。為使采集的數(shù)據(jù)在后期數(shù)字化建設(shè)中能被高效利用，避免出現(xiàn)大量無用的數(shù)據(jù)，對數(shù)字化采集的流程和分類結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，對素材數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理并采用統(tǒng)一的編碼，方便后期的查詢、修改等操作。數(shù)據(jù)采集對象主要分為兩大類，第一類是靜態(tài)數(shù)據(jù)，展示的是單幀畫面，如植物園全景圖、各種藥用植物圖，藥用部位圖等靜態(tài)圖片數(shù)據(jù)；第二類是一組包含一段時(shí)間序列的連續(xù)數(shù)據(jù)（多幀畫面）［15］，像藥用植物生長過程時(shí)序圖，如圖2所示的鳳丹生長記錄時(shí)序圖。

數(shù)字化加工指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行有目的編輯與整理，使其符合交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)的需要，如采用Photoshop軟件對圖片進(jìn)行剪裁、調(diào)整、摳圖等操作，利用coreldraw或flash軟件對位圖進(jìn)行矢量化處理等，見圖3植物園二維矢量全景圖。

2.3 交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)

2.3.1 全景導(dǎo)覽模塊交互動(dòng)畫設(shè)計(jì) 全景導(dǎo)覽采用二維地圖形式展示整個(gè)園區(qū)的分布，用戶鼠標(biāo)經(jīng)過相應(yīng)的交互反應(yīng)區(qū)時(shí)，檢測點(diǎn)就會(huì)對該分園區(qū)進(jìn)行突顯和介紹，點(diǎn)擊進(jìn)入分園進(jìn)行參觀。交互代碼主要有碰撞檢測代碼和切換場景代碼，程序設(shè)計(jì)如下：

function timer（）//碰撞檢測代碼

｛if（鼠標(biāo)碰撞了某一分園檢測點(diǎn)）

｛加載相應(yīng)的分園并突出顯示交互動(dòng)畫場景｝

if（鼠標(biāo)檢測到某一分園介紹交互點(diǎn)）

｛加載相應(yīng)的分園介紹場景交互動(dòng)畫｝｝

fenyuan1_mc.onPress=function（）//場景切換代碼

｛加載相應(yīng)的分園動(dòng)畫場景｝

圖2 鳳丹生長記錄時(shí)序圖：（a）花芽，（b）花蒂，（c）花，（d）種子Fig.2 Sequence diagram of growth record of Fengdan：（a）blossom bud，（b）flower bud，（c）bloom，（d）seed

圖3 植物園二維矢量全景圖Fig.3 Two-dimensional vector panorama of botanical garden

2.3.2 分園模塊交互動(dòng)畫設(shè)計(jì) 進(jìn)入分園子模塊首先播放一段關(guān)于分園的視頻動(dòng)畫，使用戶對該分園有個(gè)總體觀感。視頻動(dòng)畫有兩種結(jié)束方式，一是視頻播放完自然結(jié)束，二是用戶點(diǎn)擊窗口任意處直接結(jié)束，視頻播放結(jié)束出現(xiàn)交互畫面，分園中出現(xiàn)一些懸停交互圖標(biāo)，等待用戶的交互操作，如圖4所示。

分園模塊交互程序設(shè)計(jì)如下：

Bg_mc.onPress=function（）//結(jié)束視頻進(jìn)入懸停

｛結(jié)束視頻自動(dòng)播放，動(dòng)畫進(jìn)入交互模式｝

Flower_mc.onRollOver=function（）

｛進(jìn)入芍花細(xì)節(jié)交互，鼠標(biāo)劃過的地方加載對應(yīng)交互動(dòng)畫，展示相應(yīng)細(xì)節(jié)內(nèi)容｝

圖4 亳芍出芽交互動(dòng)畫Fig.4 Interactive animation of Boshao budding

2.3.3 藥用植物模塊交互動(dòng)畫設(shè)計(jì) 藥用植物交互模塊是采用交互動(dòng)畫技術(shù)對藥用植物知識進(jìn)行展示，如植物的歷史和傳統(tǒng)、民間用法、已知的活性成分、功效和最新的科學(xué)研究成果等；用交互動(dòng)畫技術(shù)制作植物的生長、加工及外在特征的動(dòng)畫短片，這部分是交互模塊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。如亳芍出芽交互動(dòng)畫（見圖4）直觀的展示了亳芍生長過程，其中設(shè)計(jì)了鼠標(biāo)交互事件，動(dòng)畫未檢測到鼠標(biāo)進(jìn)入時(shí)自動(dòng)播放亳芍出芽及長大過程，當(dāng)檢測到鼠標(biāo)進(jìn)入時(shí)出現(xiàn)當(dāng)前的生長狀態(tài)，如當(dāng)前的生長時(shí)間、土壤需求、氣候需求等，按鍵盤上的左右方向鍵可以向前向后切換生長狀態(tài)，點(diǎn)擊左鍵可以繼續(xù)觀看動(dòng)畫。

這部分的交互代碼設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)鼠標(biāo)事件，根據(jù)不同的交互功能采用不同的事件來完成，以亳芍出芽交互動(dòng)畫為例，主要設(shè)計(jì)了rollOver（）事件、click（）事件和Key（）事件，主要程序設(shè)計(jì)如下：

展示當(dāng)前生長狀態(tài)；

break；

……

case 6：

展示當(dāng)前生長狀態(tài)；

break；

default：

對亳芍進(jìn)行針對性的介紹

break；

｝｝

Bschuya_mc.onClick（）=function（） //檢測到 click（）事件

｛繼續(xù)播放｝

onEnterFrame=function（）｛

if（按下方向左鍵）

｛向前跳一個(gè)狀態(tài)，從前一個(gè)狀態(tài)自動(dòng)播放｝

if（按下向右的方向鍵）

｛向后跳一個(gè)狀態(tài)，從下一個(gè)狀態(tài)自動(dòng)播放｝

｝

Bschuya_mc.onRollOver（）=function（）//檢測到鼠標(biāo)經(jīng)過亳芍出芽交互動(dòng)畫

｛停止亳芍自動(dòng)生長動(dòng)畫的播放

switch（出芽狀態(tài)）｛

case 1：

展示當(dāng)前生長狀態(tài)

break；

case 2：

3 結(jié) 語

在藥用植物園數(shù)字化平臺建設(shè)中引入了交互動(dòng)畫技術(shù)，采用交互動(dòng)畫技術(shù)來展示園區(qū)景觀、分園布局和藥用植物的相關(guān)知識，增強(qiáng)了可觀賞性，豐富了資源種類，用戶在瀏覽過程中可以通過鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行交互選擇，有很好的用戶體驗(yàn)。另外對數(shù)字化采集的流程和分類結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，使采集的數(shù)據(jù)在后期能被高效利用，減少了數(shù)據(jù)冗余，也方便查詢與修改。在平臺具體建設(shè)中選取典型的場景和案例進(jìn)行交互動(dòng)畫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際運(yùn)行中收到了良好的效果，平臺的交互性得到明顯提升，同時(shí)對藥用植物知識的推廣與普及也起到了積極的作用。