六朝石刻虚拟现实表现中材质的制作应用开题报告

1. 研究目的与意义

中华民族具有悠久的文化历史，给人类留下了丰富的文物，这些文物不仅作为一种特有的艺术形式具备欣赏和研究价值，更是承载了宝贵的历史文化信息。保护和研究文物体现了党和人民对中华民族历史的尊重和传承，为中国人民实现“两个一百年”的奋斗目标添砖加瓦，具有极强的理论意义和实践价值。依托现代计算机技术和互联网技术而产生的虚拟现实技术为文物的认识与发展提供了全新的思路和方法。依据相关资料，通过计算机三维图形技术与虚拟现实技术重构文物考古，虚拟数字形式便于利用互联网实现快速传播且利于长久保存。本课题以六朝陵墓石刻为例，通过新兴的技术手段包装、推广以南朝陵墓石刻为代表的古代文明知识，将其“陈酒新装”，以年轻人喜爱的方式来吸引他们接触、了解并热爱这些中国古典文化。

本课题以考古文物代表——六朝陵墓石刻为切入点，用计算机数字化手段对其进行全新演绎：使用三维计算机图形技术构建六朝陵墓石刻三维空间场景模型，制作动画短片。让观众通过该短片能够了解六朝陵墓石刻的历史发展、代表含义、艺术价值等。

2. 课题关键问题和重难点

（1）多类型计算机图形技术间的兼容

在课题研究过程中使用了多种计算机技术及分支技术如：autodesk 3ds max及其中的nurbs建模、polygon建模及patch grids建模方式的技术、zbrush技术、和虚幻引擎技术等。这些技术间的相互配合联动会产生诸如格式不兼容、模型导入出错、模型输出出错、贴图分辨率损失等多种问题。本课题拟通过开发中间媒介、装载辅助插件、提高操作者熟练度和经验值等多种方式综合运用解决此类问题。

（2）“云端六朝陵墓石刻”三维空间的建模思路

3. 国内外研究现状（文献综述）

张佳军（2018）随着科技的日益进步，动画制作方式日趋多样化。二维动画和三维动画成为当今动画制作方式的主流。与二维动画相比,三维动画有着独特的艺术效果。三维动画中的场景和人物角色往往是基于现实中的物体进行美化设计的,为了达到理想的视觉效果需要通过基础模型和材质等手段来实现。本文从三维动画中的材质贴图的质感、材质、光感等剖析在三维动画中不同材质质感的制作特性以及材质贴图在三维动画中的重要性和对整个影片的影响,从而得出三维动画材质在影片中的意义。

李新钢(2010)3ds max在动画领域的应用越来越广泛,尤其是在建筑动画的应用更为突出.运用3ds max软件制作三维动画时,对模型的灯光与材质的处理是非常重要的环节,灯光与材质是相互作用的两个重要因素,只有处理好灯光、材质以及两者之间的关系才能制作出表现效果优秀的作品,文章以建筑漫游动画的制作过程为例,简单介绍几种灯光与材质的处理方法.

李雷鸣（2017）3d纹理材质与成像贴图制作的虚拟世界直接关系到场景或角色设定的真实指数， 会不同程度地影响到影视动画作品的最终质量。因此，掌握、运用和优化3d纹理材质与成像贴图尤其重要。在3d设计软件的操作界面中，3d纹理材质与成像贴图的菜类型不同，制作的复杂程度也不同， 但3d纹理材质与成像贴图的编辑都是以物体的物理属性为基础的，即光滑值、透明度、颜色板、反射率、折射率、凹凸度、高光值等。其中颜色信息的参数属性包括环境色、固有色、散射率等；透明参数属性包括透明度与半透明度等。在编辑过程中根据角色和场景的不同属性，调整相应参数就町以制作出相关纹理材质，错综复杂的质感表面需要高超的制作技巧与操控经验。在大多数的专业3d设计软件中， 随着对多样化材质的深入挖掘，纹理的层级关系也变得错综复杂，很多软件部提供材质结构节点，虽然在不同的软件里称谓可能不一样。

范靖宇（2018）随着最近这些年以来,计算机图形学技术的高速发展,以及计算机硬件性能的急速提升真,人们对于视觉效果的逼真性要求也随之越来越高。在游戏和电影领域,逼真的渲染效果变得越来越重要。为了跟上时代的进度,满足人们不断增长的需求,对新的图形学算法的研究也因而变得越来越重要。三维特效合成技术的研究,在计算机图形学领域中,一直都是一大热点。在以往的三维特效合成中,大都采用的是基于三维建模的合成方式,其优点在于合成的真实感效果较强,但缺点也同样明显,那就是计算量太大,不利于实时渲染效果的实现。而基于纹理材质的渲染技术,在真实感效果不逊色于三维建模渲染太多的情况下,大大减少了渲染过程中的计算量,极大提升了渲染速度。基于纹理材质的三维特效合成技术,正是基于这一优势,对传统的合成技术进行了改进,使之更适应现代社会对图形学技术的要求。本文介绍和研究了特征轮廓合成与浮雕贴图等先进的计算机图形学技术,以及相关技术的发展历史。在实现过程中,本文首先通过特征轮廓提取算法(ppa)对输入的灰度图进行了处理,接着实现了基于特征轮廓的图像合成。接下来,本文实现了从灰度图到法线贴图的转换。在最后,通过使用浮雕贴图技术,本文实现了合成后的三维特效的真实感模拟。本文在学习了前人先进理论的基础上,创新性的实现了三维特效合成与纹理材质的结合,在不破坏真实感效果的情况下,提升了整体的渲染速度。

4. 研究方案

合理利用计算机三维图形技术与虚幻引擎技术，将虚拟现实应用在六朝陵墓石刻文化推广中，创建出六朝陵墓石刻虚拟现实平台，以这种新颖的形式赋予观众自主性、沉浸性与趣味性，使观众能够随时随地的了解六朝陵墓石刻，用数字化和虚拟现实的方式使年轻一代人主动自愿的接触并了解六朝陵墓石刻。以本平台为媒介，通过互联网快速传播，扩大受众数量。所以本课题是运用以虚拟现实技术为代表的计算机应用技术将六朝陵墓石刻文化虚拟现实化，以此形成系统性的服务方案，解决众多中国古典文化的发扬推广问题。

本课题研究的基本内容分为四部分：

（1）数据资料收集分析及虚拟空间场景风格设计：

5. 工作计划

第1周：完成毕业设计短片分镜头设计稿、场景建模还原，六朝陵墓石刻资料的整理检查，毕业设计报告（论文）相关资料的收集和整理。

第2周：开始毕业设计短片制作并且提交开题报告，并在第2周前完成并上传系统。

第3周、第4周：准备毕业设计动画短片的中期制作，完成镜头的组接布置，渲染场景画面，合成短片并进行音效配音、人声配音、背景配音，运用adobe after effects、adobe premiere pro等对短片进行后期整合包装，配好字幕，统一影片色调风格。提交毕业设计短片小样。