基于Untiy3D的交互式數(shù)字博物館的設(shè)計與實現(xiàn)

1、分 類 號 密 級 U D C 單位代碼 基于Untiy3D的交互式數(shù)字博物館的設(shè)計與實現(xiàn) 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)位授予單位 申請學(xué)位類別 學(xué)科（專業(yè)） 論文完成日期 答辯日期 答辯委員會主席The Design and Implementation of Interactive Digital Museum Based on Unity3D 英文摘要摘 要在信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時期，互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、三維建模、移動互聯(lián)等各類新技術(shù)被廣泛運用在博物館領(lǐng)域，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化為特點的數(shù)字博物館相繼涌現(xiàn)，其主要目標(biāo)是將實體資源轉(zhuǎn)為數(shù)字資源從而增加博物館及展品的表現(xiàn)能力，使博物館愛好者足不出戶便對其

2、進行參觀瀏覽?，F(xiàn)行的數(shù)字博物館主要為博物館藏品仿真或者以漫游為主的仿真數(shù)字博物館。然而這種展現(xiàn)方式缺少人與物之間的交互，無法很好的體現(xiàn)“以人為本”的理念，同時，對于博物館管理者也無法預(yù)知用戶的喜好從而對博物館進行有效管理。因此，本文提出基于Unity3d的交互式數(shù)字博物館，將數(shù)字博物館展現(xiàn)方式從以數(shù)字為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行模岣卟仄放c人之間的互動，從而增強用戶的學(xué)習(xí)性及趣味性。本文首先對交互式數(shù)字博物館的內(nèi)涵進行界定，通過對比國內(nèi)外現(xiàn)行數(shù)字博物館具有的優(yōu)缺點，提出了構(gòu)建具有強交互性的數(shù)字博物館的必要性。然后根據(jù)以人為中心的思想，構(gòu)建數(shù)字博物館開發(fā)框架，整合Web3d技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、建模技術(shù)、

3、html5技術(shù)等多種技術(shù)，運用Unity3D引擎設(shè)計并實現(xiàn)了交互式數(shù)字博物館。交互式數(shù)字博物館主要分為基于Unity3D的前臺數(shù)字藏品展示和后臺數(shù)字資源管理兩個部分。通過后臺對數(shù)字資源的有效管理，為前臺數(shù)字藏品展示提供必要的支持。交互式數(shù)字博物館以某市自然博物館為應(yīng)用背景，實現(xiàn)了3d數(shù)字藏品上傳服務(wù)器、三維展廳構(gòu)建、數(shù)據(jù)庫交互、三維藏品移動布展、數(shù)字藏品碰撞檢測、藏品菜單展示、布展保存、布展使用面統(tǒng)計等功能模塊，完成了數(shù)字博物館的交互、展示功能及后臺數(shù)字藏品管理功能、以及虛擬布展到實體布展面積使用率的映射等功能。本文所提出的交互式數(shù)字博物館設(shè)計改變了單一的“給予”展出方式、模型動態(tài)加載等，相對

4、于傳統(tǒng)博物館更具趣味性、傳播性，同時為博物館管理者提供了便捷管理。關(guān)鍵詞：交互式；Unity3D引擎；數(shù)字博物館ABSTRACTIn the era of development of information technology industry, kinds of new technologies are used in the museum field, such as the technologies of the Internet, virtual reality, 3d modeling and mobile interconnection.There are emerging a

5、 number of digital museums which are characterized by digitizing, networking, virtualization.Its purpose is to digitize physical resources and enhance the museum and exhibits performance capabilities.In current, manifestations of digital museum is the model simulation or roaming, but those ways lack

6、 the interaction between persons and things and can not reflect the conception of "people-centered". At the same time, the museum managers can not predict the user's preferences and can not effectively manage the museum. Therefore, this thesis presented an interactive digital museum ba

7、sed on Unity3d. The presentation way of figures-centered will be changed from people-centered. So it will improve the interaction between people and collections and enhance the funny of learning.This thesis firstly has defined the connotation of the interactive digital museum and analized the advant

8、ages and disadvantages of existing domestic and foreign digital museum, then proposed the necessity of building strong interactive digital museum. By integrating Web3d technology, database technology, modeling techniques, html5 technology, and Unity3D engine is used to design and implement the inter

9、active digital museum. The interactive digital museum is divided into two parts: by using Unity3D to display the digital collections and the management of digital assets.Effective management of digital resources will provide the necessary support for the digital collections displaying. Set in a city

10、's Natural History Museum, the interactive digital museum realized some funcitons, such as uploading the digital collections, the construction of three-dimensional exhibition hall, interaction with database, mobile exhibit 3d collections, collision detection of digital collections, display the c

11、ollections menu, exhibit preservation, using area statistics.Whats more,it was completed the digital museum display and interactive function, management the digital collections, the function of the area usage mapping from virtual to physical exhibit.The interactive digital museum designed in this th

12、esischanges the traditional single "give" display mode. Compared with the traditional museum, interactive digital museum has more interesting and disseminating, while it also provides convenient management for the museum manager.Key Words：Interactive；Unity3D；Digital Museum目 錄目 錄第1章 緒論11.1

13、課題研究背景11.2 課題研究意義21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢31.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.3.2 發(fā)展趨勢51.4 論文研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)51.4.1 研究內(nèi)容51.4.2 組織結(jié)構(gòu)6第2章 關(guān)鍵技術(shù)及框架研究82.1 基本概念82.1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)82.1.2 Web3D技術(shù)102.1.3 數(shù)字博物館102.1.4 交互式設(shè)計122.2 數(shù)字博物館實現(xiàn)技術(shù)綜述142.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計162.3.1 基于數(shù)據(jù)和邏輯驅(qū)動的架構(gòu)設(shè)計162.3.2 基于數(shù)據(jù)和邏輯驅(qū)動的架構(gòu)的特點192.4 交互式數(shù)字博物館實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)202.4.1 Untiy3D引擎202.4.2 3ds Max

14、建模222.4.3 MySQL數(shù)據(jù)庫222.4.4 jQuery File Upload插件242.5 本章小結(jié)25第3章 基于Unity3d交互式數(shù)字博物館的設(shè)計263.1 交互式數(shù)字博物館的需求分析263.2 交互式數(shù)字博物館實現(xiàn)目標(biāo)及特點273.2.1 實現(xiàn)目標(biāo)273.2.2 交互式數(shù)字博物館的特點283.3 交互式數(shù)字博物館總體架構(gòu)設(shè)計303.4 Unity3D交互式數(shù)字博物館的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計313.4.1 數(shù)字展覽館后臺業(yè)務(wù)設(shè)計323.4.2 交互式數(shù)字博物館前臺設(shè)計343.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計363.6 本章小結(jié)40第4章 交互式數(shù)字博物館展館功能實現(xiàn)414.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及實現(xiàn)流程41

15、4.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)434.2.1 三維展廳實現(xiàn)434.2.2 Unity3d與數(shù)據(jù)庫的連接454.2.3 交互式數(shù)字博物館背包系統(tǒng)494.2.4 三維藏品移動布展功能的實現(xiàn)534.2.5 三維藏品組件碰撞檢測554.2.6 主攝像機功能實現(xiàn)564.2.7 交互式數(shù)字博物館布展保存584.2.8 交互式數(shù)字博物館布展統(tǒng)計624.3 后臺三維模型管理功能實現(xiàn)644.4 本章小結(jié)65第5章 總結(jié)與展望675.1 總結(jié)675.2 展望68參考文獻70致 謝75基于Untiy3D的交互式數(shù)字博物館的設(shè)計與實現(xiàn)第1章 緒論1.1 課題研究背景博物館是把具有科學(xué)研究價值、藝術(shù)欣賞價值或具有歷史研究意義的代

16、表自然和人類文化遺產(chǎn)的物品進行進行分類保藏、陳列、研究、分類的場所，它作為一種文化交互機構(gòu)或社會公共機構(gòu)，負(fù)責(zé)為公眾提供知識、教育和欣賞等功能12。博物館通過各種方式、手段向公眾傳播藏品內(nèi)容，具有一定的社會教育意義，有助于提高全民科學(xué)文化水平，豐富人們的精神生活。博物館已經(jīng)成為社會活動的重要組成部分。隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的實體博物館由于自身的地域性、時間性等限制，其運營形式已無法滿足其公眾的需求。例如，現(xiàn)行的實體博物館展覽形式多為封閉型，人參與是被動的，這種展覽形式主要是利用展柜、展品等組合方式進行展出3。這種展出方式是在有限的空間內(nèi)通過展出部分藏品，參觀者只能隔著厚重的玻璃或者圍欄對展品進行

17、被動的、遠距離的觀賞、研究?；诓粩嗤晟频挠嬎銠C網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、三維圖形圖像顯示技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等，使藏品展現(xiàn)更趨向于利用網(wǎng)絡(luò)進行虛擬仿真的數(shù)字展示。Web3D技術(shù)是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的一種新技術(shù)。實時渲染、無限交互以及優(yōu)化和壓縮是VR的重要特點，因此Web3D技術(shù)讓基于網(wǎng)頁的虛擬現(xiàn)實更易于實現(xiàn)。運用Web3D技術(shù)將傳統(tǒng)實體博物館資源虛擬數(shù)字化，可以極大地增強博物館及展品的表現(xiàn)能力。雖然數(shù)字博物館在我國已得到廣泛的應(yīng)用，開發(fā)者運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，把實體博物館展品進行仿真顯示和查看展品信息，解決了傳統(tǒng)博物館的時間、空間、地域限制。然則現(xiàn)行數(shù)字博物館缺乏藏品與人之間的信息互動，參觀者沒有自主選擇性，只能對預(yù)先

18、設(shè)定好的簡單的瀏覽。這種運營形式過于固定，人是被動性的接受展品，缺乏自主選擇性，同時也使展品與其相關(guān)數(shù)據(jù)之間缺乏交互性，使后臺維護性不高。交互式數(shù)字博物館利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將現(xiàn)實中的展品進行數(shù)字化，著重以“人”為核心，減少現(xiàn)以漫游為主的數(shù)字博物館在展品展出中的固定性和局限性，提高人機交互性，充分發(fā)揮用戶的想象力，對數(shù)字博物館進行布展，使其獲得最佳的人機互動體驗。1.2 課題研究意義有人曾說過：“數(shù)字博物館是實體博物館向外打開的另一扇窗口?！蓖ㄟ^數(shù)字博物館，可以把實體博物館的信息、館藏數(shù)字化，運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以一種方便快捷、靈活的方式展現(xiàn)下人們的面前，使人們在任何地點只需使用互聯(lián)網(wǎng)便可以參觀、查詢

19、所需要的博物館相關(guān)信息。交互式數(shù)字博物館，是在現(xiàn)行的虛擬博物館的基礎(chǔ)上著重加強人機交互性能。重點關(guān)注用戶可以在任何時間、場合下根據(jù)自己意愿充分地發(fā)揮想象力，對博物館進行布展設(shè)計、查詢藏品相關(guān)信息及對藏品細節(jié)進行全方位瀏覽。它可以讓沒有時間或因為地域原因而無法參觀博物館的人充分了解藏品信息，提高藏品信息的利用價值，是廣泛傳播博物館文化的重要渠道。這不僅增加用戶與藏品間的溝通、參觀的便捷性，同時也增添了博物館給公眾帶來的樂趣，從而使人們對博物館有充分的了解。交互式數(shù)字博物館不僅具有交互性、便捷性，用戶還可以把自己的布展效果圖通過互聯(lián)網(wǎng)與其他用戶進行交流，增強愛好者的互動性。而對于博物館的管理者，可

20、以根據(jù)藏品愛好者的布展效果圖進行博物館實體布展，吸引更多的公眾到實體博物館進行參觀。如許既精準(zhǔn)的傳播了藏品的信息，又為科學(xué)、教育研究和布展設(shè)計提供了有效的資料，使藏品意義、價值得以最大的體現(xiàn)。綜上所述，交互式數(shù)字博物館的研究意義體現(xiàn)如下：（1）交互式數(shù)字博物館是對實體博物館的虛擬現(xiàn)實化。把現(xiàn)實世界中的藏品的基礎(chǔ)信息、外形數(shù)字化，基于Web3D技術(shù)展現(xiàn)在人們面前。它是實體藏品的仿真化。（2）交互式數(shù)字博物館改變了現(xiàn)行數(shù)字博物館的“給予”展出形式。以“人”為中心，積極調(diào)動用戶的設(shè)計思維和空間想象力，使布展設(shè)計靈活多變。交互性使得用戶可以憑據(jù)自己的喜好、想法對博物館館藏展覽方式、展覽地點進行設(shè)計。通

21、過對展品信息、細節(jié)的查看，增加了人與物的互動，激發(fā)人的參與熱情，使其從無盡的樂趣中獲得知識。（3）打破實體博物館區(qū)域、時間、自然條件等因素的限制。交互式數(shù)字博物館為由于各種原因而無法到實體博物館參觀的愛好者提供良好的獲取知識的渠道。（4）增進了博物館靈活多變性。博物館通過來自各地用戶的布展效果圖對博物館進行實體布展，從而吸引更多的人參觀、體驗真實博物館。（5）觀眾參與度高、寓教于樂?，F(xiàn)代博物館已融入教育行業(yè)，它以教育、科學(xué)研究和娛樂為目的，是社會及其發(fā)展的有效動力資源。交互式數(shù)字博物館使參觀者在互動中接展品所傳達的相關(guān)信，相比實體博物館的展示方式，更能吸引觀眾參與學(xué)習(xí)。（6）展出藏品動態(tài)加載。

22、交互式數(shù)字博物館的數(shù)字藏品可以動態(tài)更新，并不是固定于程序之中，便于系統(tǒng)維護。（7）理論研究與實際應(yīng)用相結(jié)合。數(shù)字博物館的交互展示存在對現(xiàn)行的前沿技術(shù)的依賴性。它是前沿技術(shù)的表現(xiàn)形式，是人文精神的另一種展現(xiàn)方式，是博物館展覽形式趣味化、娛樂化、游戲化與公共教育發(fā)展趨勢的有機融合。（8）交互式數(shù)字博物館是智慧城市的有機組成部分。智慧城市的目標(biāo)是為人類構(gòu)建更便捷的生活，促進社會協(xié)調(diào)、綠色可持續(xù)發(fā)展，這成為當(dāng)今時代的發(fā)展主題和趨勢。交互式數(shù)字博物館作為其組成部分，需跟上時代的步伐。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)字博物館概念的最早提出可以追溯到上世紀(jì)七十年代末，隨著計算機技

23、術(shù)的日漸發(fā)展與普及，國外的學(xué)者相繼提出了把計算機技術(shù)運用在博物館領(lǐng)域4。數(shù)字博物館的研究最早源于美國，后在歐洲、亞洲得以興起。伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字博物館的研究從理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`。數(shù)字博物館通常被定義為：“把一般博物館的收藏、研究、娛樂、展示、教育等功能用數(shù)字化方式表現(xiàn)出來的博物館”5。具資料記載，數(shù)字博物館最早的實踐應(yīng)用被認(rèn)為是1990年美國國會圖書館啟動的“美國記憶”計劃，該計劃預(yù)期將美國國會圖書館珍藏的有關(guān)美國歷史、文化等相關(guān)資料進行數(shù)字化，如手稿、印刷文本、影像、書籍、錄音等，基于數(shù)據(jù)庫并通過網(wǎng)絡(luò)手段，讓所有公眾用戶都能便捷地閱讀這些數(shù)字資源67。伴隨技術(shù)發(fā)展的日新月異，很多發(fā)達國家

24、使數(shù)字博物館藏品的數(shù)字化逐漸從二維拍照轉(zhuǎn)為三維掃描記錄方式，并且其后出現(xiàn)了虛擬博物館、移動博物館等。Web3D技術(shù)被用于構(gòu)建三維互動虛擬博物館，并且通過這種方式向人們傳播知識。例如基于Flashi3d技術(shù)所搭建的虛擬日本藝術(shù)博物館（The Virtual Museum of Japanese Arts）、意大利的紡織品藝術(shù)虛擬博物館（Italian virtual museum of textile arts）等。1998年，隨著數(shù)字地球理解21實際我們所居住的星球中數(shù)字地球概念的提出及其隨后的發(fā)展，使人類明白，數(shù)字博物館發(fā)的館藏資源數(shù)字化只是其中的一部分，數(shù)字博物館還應(yīng)該對實體博物館及其相關(guān)

25、現(xiàn)象進行基于數(shù)字化的管理與認(rèn)知8。自2009年以來，美國、日本、歐盟等相繼提出物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等發(fā)展戰(zhàn)略，并對智慧的系統(tǒng)具有的特征進行概括：感知的透徹性，物聯(lián)網(wǎng)的全面性,智能化的深入性。我國的數(shù)字博物館建設(shè)從上世紀(jì)90年代初起步，進入21世紀(jì)，隨著文博信息化項目的開展，我國建設(shè)了許多關(guān)于文物相關(guān)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)字博物館的應(yīng)用得到快速發(fā)展9。如今國內(nèi)涌現(xiàn)出了一大批的虛擬展覽館，如中國數(shù)字科技館等。目前國內(nèi)數(shù)字博物館的應(yīng)用實踐主要集中在三個方面：數(shù)字資源采集開發(fā)、數(shù)字資源展示利用和博物館管理信息化10。然而國內(nèi)關(guān)于數(shù)字博物的理論研究方面還有一定的欠缺，呈現(xiàn)出單一顯示、交互性弱等特征。與國

26、外的博物館數(shù)字化、發(fā)展規(guī)模相比，中國的數(shù)字博物館的建設(shè)還有一些不足的方面，所以國內(nèi)關(guān)于數(shù)字博物館的研究還有一定的發(fā)展空間11。隨著計算機技術(shù)的日新月異，建立數(shù)字博物館的開發(fā)工具也在不斷更替。VRML虛擬現(xiàn)實模型語言是早期虛擬展覽館開發(fā)工具的常用語言，其發(fā)展形勢盛況空前。如丹麥的Unity3D、美國的id Tech、國際標(biāo)注VRML和X3D、Macromedia公司的Shockwave和Flash3d、Valve公司的Source、Act-3D公司的Quest3d、Microsoft公司的Blend3d等12。而在國內(nèi)自主開發(fā)構(gòu)建數(shù)字博物館的相關(guān)軟件比較少并且起步較晚，雖發(fā)展進幾年有所加快，但與

27、國外相比還是有一定的距離13。1.3.2 發(fā)展趨勢20世紀(jì)90年代，我國數(shù)字博物館初現(xiàn)，隨后進入發(fā)展階段。從“博物館數(shù)字化”、“博物館上網(wǎng)”到“數(shù)字化博物館”、再從“中國數(shù)字博物館建設(shè)工程”到“中國數(shù)字科技館”等系列項目建設(shè)運行14，使許多數(shù)字虛擬博物館、數(shù)字科技館打破了時間、空間等限制。這為社會大眾提供了更加方便快捷的信息資源服務(wù)功能，為中華優(yōu)秀歷史文化向大眾、世界傳播提供了嶄新的舞臺15。一些先進的單位，如故宮、上博、金沙等，通過利用現(xiàn)代科技信息技術(shù)，實現(xiàn)了博物館的虛擬現(xiàn)實展示，并且通過電子數(shù)據(jù)采集、三維模型構(gòu)建等，產(chǎn)生了很多諸如故宮博物院、紀(jì)錄片圓明園等數(shù)字文化產(chǎn)品，同時也為數(shù)字博物館建

28、設(shè)與發(fā)展提供了優(yōu)良的環(huán)境。隨著眾多技術(shù)發(fā)展的同時，人們對數(shù)字博物館的需求不僅僅局限于單純的仿真或者以漫游為主的仿真數(shù)字博物館，數(shù)字博物館的開放性、可交互性也在隨著蓬勃發(fā)展。簡單的三維展品展示、虛擬博物館漫游只能滿足人們的觀看需求，其缺乏高強度的人機交互和對數(shù)字博物館的自主性。人們希望通過良好的交互性，不僅獲得知識，也可以展示出自己的風(fēng)格與其他愛好者進行溝通。數(shù)字博物館將朝著游戲化、高交互性的方向的發(fā)展。它不僅為社會發(fā)展提供了便捷的知識獲取渠道，也是為社會科學(xué)普及教育的不竭動力。通過不停的完善自身性能，采用更加豐富、有趣的表現(xiàn)方法對展品進行展示。所以，數(shù)字博物館的發(fā)展將從由以博物館藏品展出為核心

29、向以人的思想、意愿為中心轉(zhuǎn)變，更加注重“人”的參與性，將傳統(tǒng)單項給予式向自主選擇轉(zhuǎn)變，將會更加的自主化、個性化，交互式數(shù)字博物館成為了未來發(fā)展數(shù)字博物館的趨勢。1.4 論文研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)1.4.1 研究內(nèi)容通過對現(xiàn)行數(shù)字博物館的特點及功能的調(diào)查研究，了解了現(xiàn)行數(shù)字博物館的發(fā)展現(xiàn)狀并且分析了數(shù)字博物館優(yōu)缺點，提出基于Unity3D引擎的交互式數(shù)字博物館設(shè)計方法，希望對現(xiàn)行數(shù)字博物館所存在的局限性等缺點有所改善。本文通過研究開發(fā)交互式博物館所需的關(guān)鍵理論和技術(shù)，提出交互式博物館的功能模塊設(shè)計及數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方案，并且制定相應(yīng)的開發(fā)流程。論文主要研究內(nèi)容如下：（1）對構(gòu)建交互式數(shù)字博物館的關(guān)鍵技術(shù)

30、進行研究和論述。（2）提出交互式數(shù)字博物館的設(shè)計方案。（3）根據(jù)設(shè)計方案，利用Unity3D引擎實現(xiàn)數(shù)字博物館的構(gòu)建。（4）與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。（5）實現(xiàn)交互式數(shù)字博物館的布展、保存功能。（6）實現(xiàn)交互式數(shù)字博物館空間使用率計算。1.4.2 組織結(jié)構(gòu)本文通過研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)、Unity3D引擎、3dsMax等技術(shù)的基礎(chǔ)及現(xiàn)行數(shù)字博物館的特點，對某自然博物館進行資料收集、數(shù)據(jù)整合，提出交互式數(shù)字博物館的設(shè)計方案，并且實現(xiàn)了數(shù)字博物館的自由布展功能等。本文共分為5章，具體內(nèi)容如下：第1章：緒論本章主要敘述了論文的研究的背景、研究意義、數(shù)字博物館國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及研究的主要內(nèi)容。第2章：交互式數(shù)字

31、博物館及相關(guān)技術(shù)本章首先對交互式、虛擬現(xiàn)實等基本概念進行論述，并對數(shù)字博物館實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)進行對比、綜述，提出本文的主要關(guān)鍵技術(shù)并對其進行概述。第3章：基于Unity3D的交互式數(shù)字博物館的設(shè)計本章主要對交互式數(shù)字博物館進行需求分析，提出實現(xiàn)目標(biāo)及其所具有的特點，對交互式數(shù)字博物館架構(gòu)設(shè)計，最后對交互式數(shù)字博物館進行功能結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計。第4章：基于Unity3D的交互式數(shù)字博物館的實現(xiàn)本章是對交互式數(shù)字博物館的具體實現(xiàn)進行概述。根據(jù)設(shè)計方案，首先運用3dmax構(gòu)建模型，通過后臺管理程序進行模型管理并存入數(shù)據(jù)庫；然后運用Unity3D引擎與數(shù)據(jù)庫進行通信，獲取展品信息，最后實現(xiàn)數(shù)字博物館自由布

32、展、保存布展功能。同時為博物館管理者提供空間使用率的計算，方便管理者管理博物館。第5章：總結(jié)與展望本章總結(jié)了論文的研究成果，以及指出了論文的不足指出，最后對研究工作進行了展望。- 89 -第2章 關(guān)鍵技術(shù)及框架研究交互式數(shù)字博物館基于現(xiàn)有的實體博物館，運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬顯示技術(shù)等，集博物館管理、娛樂為一體的新型博物館。它打破了傳統(tǒng)實體博物館的地域性、時間性等局限，把展品、展廳等實體物體數(shù)字化，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使人們可以便捷地參觀到高仿真的博物館。同時，較強交互性的數(shù)字博物館增加了人機互動體驗，使人們在輕松的環(huán)境中學(xué)到知識。它不僅提供了展品展示功能，還可以通過自主布展功能充分發(fā)揮

33、人們的獨創(chuàng)性、空間想象力等。交互式數(shù)字博物館將會成為未來博物館向世界展示其價值的一個重要窗口。2.1 基本概念2.1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)是一種新型人機交互方法。它是信息時代隨著如計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機接口技術(shù)等高新技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物12。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展分為三個階段：20世紀(jì)50年代到70年代是第一階段，被稱為準(zhǔn)備階段、80年代初到80年代中期是第二階段，是VR從理論到實際應(yīng)用內(nèi)的轉(zhuǎn)變階段、從80年代末至今是第三階段，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)全面發(fā)展時期16?！癡irtual Reality”最初是由Jaron Lanier（VPL創(chuàng)始人

34、之一）在1989年在美國提出的，VR在科學(xué)界引起了廣泛關(guān)注并對其進行深入研究。我國各領(lǐng)域的學(xué)者、專家對Virtual Reality也有不同的理解。有人把它以為“靈境”、“虛真實”，也有人把其翻譯為“虛擬鏡像”、“虛擬現(xiàn)實”等。現(xiàn)在對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義并沒有標(biāo)準(zhǔn)定義，不同領(lǐng)域的人提出了不同的看法17。有狹義和廣義兩種定義。“虛擬現(xiàn)實術(shù)語工作組”對VR狹義定義為“VR是指用于創(chuàng)建人造世界的計算機系統(tǒng)，在這個世界里，使用者有沉浸于其中的感覺，能在其內(nèi)漫游并能操縱其內(nèi)的物體”18。在這種定義下人們所感受到大多通過傳感設(shè)備來反饋。但是目前的VR不僅限于設(shè)備實現(xiàn)，還應(yīng)該包括一切具有原生模擬、真實體驗的相

35、關(guān)技術(shù)、方法，所倡導(dǎo)的是“計算機適應(yīng)人”的理念。廣義的VR技術(shù)被認(rèn)為是“對虛擬想象或真實的、多感官的三維虛擬世界的模擬”19。由此可知，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是依靠計算機技術(shù)而產(chǎn)生的符合現(xiàn)代發(fā)展需求的技術(shù)。它所產(chǎn)生的虛擬環(huán)境中可以包含視、觸、聽覺等20。通過某些外聯(lián)設(shè)備，用戶可以操作虛擬世界中的物體，有身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所實現(xiàn)的三維空間是跨時間、地域性的，它源于人們的想象力，是想象世界的真實體現(xiàn)，它是對現(xiàn)實世界的模擬、仿真，立足于現(xiàn)實且超脫于現(xiàn)實。具體將虛擬現(xiàn)實分為對真實世界的再現(xiàn)的三維世界和虛擬人造世界三維世界兩類。通常來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸性（Immersion）、交互性（Intera

36、ctivity）、想象性（Imagination）三個主要特征21。沉浸性主要是指利用計算機技術(shù)，構(gòu)建出仿真三維世界，用戶與虛擬世界融為一體所產(chǎn)生出的身臨其境感。交互性是指人們沉浸在三維世界的同時，可以通過具有交互性的外接設(shè)備與虛擬空間中的物體進行互動，如行走、放下與抓取等，交互性是VR實現(xiàn)虛擬展廳設(shè)計的突出特征。想象性使用戶在獲取知識的同時發(fā)揮想象力，是感性認(rèn)識與理想認(rèn)識的有機結(jié)合。在這三種特點的驅(qū)動下，現(xiàn)流行的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)被大致分為四大類：沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、增強現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)以及桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)22。沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要是通過操作各種設(shè)備、裝置，用戶的

37、感覺器官被置于虛擬現(xiàn)實中，使其有真實體驗感；增強現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅把用戶置于高仿真的虛擬環(huán)境中，更加增進了用戶在虛擬世界里的高仿真體驗，如戰(zhàn)斗機飛行員抬頭的顯示器；通過互聯(lián)網(wǎng)把多個用戶接入到同一個虛擬世界里協(xié)同工作是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)最大的特點；桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)依靠一個虛擬通道計算機屏幕，用戶通過桌面應(yīng)用系統(tǒng)、瀏覽器進入虛擬世界，并利用鼠標(biāo)等外接設(shè)備進行虛擬互動，它具有低成本性、方便性、快捷性、廣泛性等特點，常見的桌面虛擬現(xiàn)實有：基于VRML的虛擬現(xiàn)實、MUD、基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實等23。本文所設(shè)計的交互式數(shù)字博物館便屬于桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)現(xiàn)在被運用到各個方面，如教

38、育、軍事、醫(yī)療仿真模擬等。博物館是教育范疇的一部分，是像人們提供學(xué)習(xí)、信息的重要窗口，也是文化、知識、常識傳播的重要通道。這使得利用數(shù)字博物館對于改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式具有重要意義。它以“興趣是最好的老師”為出發(fā)點，提高自主學(xué)習(xí)能力、自主探究能力，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)探究欲望，增強思維想象力。2.1.2 Web3D技術(shù)Web3D技術(shù)是基于網(wǎng)頁而實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的一種技術(shù)。它運用與桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)、特定的軟件技術(shù)來實現(xiàn)。其核心技術(shù)包括以下三個方面：（1）建模技術(shù)實時建模與動態(tài)顯示是虛擬現(xiàn)實的核心基礎(chǔ)。主要分為基于幾何模型的實時建模與動態(tài)顯示、基于圖像的實時建模與動態(tài)顯示以及三維掃描成型技術(shù)三

39、類24。如3DMax和Maya是基于幾何模型的實時建模工具。3DMax使用范圍較為廣泛，主要是因為其使用的便捷性、模型多變性所決定的，它所成的模型可以直接導(dǎo)入大部分的Web3D軟件，并通過計算機的相關(guān)功能，可隨意改變觀察角度和方向，并且實現(xiàn)光照、消隱、投影繪制等過程。這種建模方式把虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“沉浸性”、“交互性”、“想象性”融為一體。第二種基于圖像的實時建模技術(shù)是利用攝像機對物體進行360度拍攝。通過拼接每個面的圖像、切割和壓縮存儲，形成全景圖，實現(xiàn)建模?；谌S掃描成型技術(shù)的建模方式是利用三維掃描儀構(gòu)建實物信息，但是掃描設(shè)備昂貴，即使其方便，但使用率較低。（2）顯示技術(shù)在支持Web3D的

40、瀏覽器上安裝相應(yīng)插件把三維模型加以展示即為顯示技術(shù)。（3）三維場景中的交互技術(shù)交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重要特征，Web3D技術(shù)具有強大的交互功能。它所具有的人機交互功能不僅是人與場景交互，還應(yīng)該擴寬到人與人的交流，通常為虛擬聊天室?？偠灾?，開發(fā)者可以根據(jù)需求選擇不同的建模工具和實現(xiàn)所需的交互功能。2.1.3 數(shù)字博物館數(shù)字博物館是實體博物館基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種仿真呈現(xiàn)方式。主要運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、建模技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示系統(tǒng)等進行三維展示25。數(shù)字博物館的建立基于實體博物館并建立在數(shù)字空間上，對實體博物館時間、空間兩個方面的進行充分拓展。數(shù)字博物館依賴于計算機處理系統(tǒng)，通過計算機、網(wǎng)絡(luò)等

41、進行顯示與訪問。數(shù)字博物館把館藏藏品數(shù)字化，使其具有保藏、研究、傳播文化等功能。數(shù)字博物館中的藏品都是實體藏品的數(shù)字表現(xiàn)形式。它需要數(shù)字化的資源包括實體藏品的文字描述、圖片、仿真模型等信息。通常將數(shù)字藏品分為兩種類型：對實體產(chǎn)品進行數(shù)字化后獲得的數(shù)據(jù)資源和各類數(shù)字創(chuàng)造行為中具有一定意義和價值的數(shù)據(jù)資源26。數(shù)字博物館具有實體博物館的研究、欣賞、教育意義27。同時藏品數(shù)字化有助藏品的保存和傳播。它彌補了實體博物館的時間、文化地域、空間局限性。任何人在任何時間、任何地點都可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲得特定的展品信息。數(shù)字博物館具有以下特征：無空間限制、無時間限制、無藏品陳列條件和場地限制、高交互性、開放性和共

42、享性等。也就是說，人們可以在任何時間、地點參觀和瀏覽所有的數(shù)字藏品；人們不必?fù)?dān)心陳列條件的苛刻和場地限制而影響到展品的展出；通過互聯(lián)網(wǎng)，藏品愛好者可以跨域地域、跨時間進行藏品研究、共享和討論。綜上所述，表2.1是實體博物館與數(shù)字博物館的特點對比28：表2.1 實體博物館與數(shù)字博物館功能對此Tab. 2.1 Function of the contrast list功能實體博物館數(shù)字博物館藏品征集挖掘、搜聚、購買、捐贈等。數(shù)字化采集、信息數(shù)字化、信息交換等。藏品存儲庫房、文物柜架。由于溫度、濕度、易碎等條件限制，不易存儲、資源消耗大硬盤等存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等。存儲方便、容易、快速、占用空間小藏品展

43、示受地域、時間、陳列條件限制；展柜陳列、方式單一無條件顯示，基于互聯(lián)網(wǎng)進行藏品展示，共享性好，方式多樣化研究價值直觀、真實、細節(jié)突出，相關(guān)性研究不易可進行藏品對比、檢索、共享，數(shù)據(jù)挖掘等。便捷性差好雖然數(shù)字博物館擴大了實體博物館的空間、時間局限性，但是實體博物館依舊具有永恒的存在意義，它代表了人類文化和文明發(fā)展歷程，具有很高的價值。當(dāng)前，大多數(shù)的數(shù)字展廳分為兩種形式：一種是虛擬博物館形式，即在一個相對完整、仿真的空間里，將現(xiàn)有數(shù)字藏品進行陳列，人們漫步于在虛擬空間中觀賞陳列其中的各種藏品；一種形式是藏品單獨展示，用戶運用外接設(shè)備進行拖拽，多角度觀賞一個物品24。虛擬展廳的設(shè)計與制作的關(guān)鍵步驟如

44、下：（1）構(gòu)建虛擬場景虛擬展廳的構(gòu)建來源于現(xiàn)實世界但是不拘泥于此。設(shè)計者可以根據(jù)實際需求，運用3d建模工具如3DMax、MAYA等進行場景制作，并對場景進行燈光、材質(zhì)的設(shè)計，進行貼圖，最后根據(jù)開發(fā)軟件需求，導(dǎo)出如unity3d所需的.fbx格式的不同三維場景。（2）模型設(shè)計桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是通過計算機顯示器動態(tài)加載所需內(nèi)容的，因此對模型的大小、傳輸速度有一定的限制。所做的模型不能超過最大網(wǎng)格面限制片數(shù)，并且要在導(dǎo)出模型和場景前對模型的材質(zhì)貼圖信息進行處理，從而優(yōu)化模型，做出符合實際需求的3d模型并進行導(dǎo)出，提高傳輸速度。（3）構(gòu)建虛擬現(xiàn)實平臺通過面向?qū)ο笳Z言與數(shù)據(jù)庫進行資源請求，動態(tài)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫

45、中的模型、場景，并且通過輕量級腳本語言對模型、場景的更換、放大、移動等操作進行控制。（4）發(fā)布將構(gòu)建好的數(shù)字展廳在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，使用戶可以通過瀏覽器便捷地獲得虛擬展廳并對其進行操作。2.1.4 交互式設(shè)計交互（Interact）是溝通、交流、互動、相互影響、作用的意思，其目的是“為了實現(xiàn)某一個特定的目標(biāo)”29。人在交互中式最主要的參與者，“交互”可以認(rèn)為是人與人或人與物進行的相互作用而產(chǎn)生視、聽、心理上的感受。在互聯(lián)網(wǎng)時代，最常見的交互是人機交互關(guān)系人通過某種方式與電腦進行交互，完成信息從單向接受消息到雙向互動傳達與反饋。1984年，IDEO的創(chuàng)始人比爾·莫里奇（Bill-Moggri

46、dge），在一次設(shè)計會議上首次提出交互式設(shè)計（Interaction Design）30。在二十世紀(jì)八十年代，交互式設(shè)計被作為一門新學(xué)科，主要關(guān)注用戶的互動體驗。交互設(shè)計協(xié)會（IxDA）對交互式設(shè)計的定義為：“Interaction Design is the discipline of defining the behavior of products and systems that a user can interact with.”31，即界定用戶與產(chǎn)品和系統(tǒng)間互動行為的規(guī)則。換言之，交互式設(shè)計的目的是為了擴展人們工作、通信之間的交互方法、空間。交互式設(shè)計由實踐孕育而生，是一門交叉性學(xué)

47、科，它是在特定的環(huán)境條件下解決該社會背景下的問題，對其的性能評價沒有明確的界定。交互式設(shè)計最大的特點是以用戶為中心。交互式設(shè)計的目標(biāo)是人與物、人與人之間的互動產(chǎn)品設(shè)計。設(shè)計者充分考慮用戶操作方式、習(xí)慣以及產(chǎn)品使用環(huán)境等因素從而進行思考、設(shè)計，獲得滿足用戶需求的產(chǎn)品。交互式設(shè)計的焦點是用戶、物品、系統(tǒng)三者之間的關(guān)系。目的是設(shè)計出可操作性強的產(chǎn)品，使人與物之間的可以進行無縫結(jié)合。通過對目標(biāo)用戶進行研究、分析得出精確需求，是使用戶在獲得良好用戶體驗的基本前提、條件。日常生活中最簡單的人機交互方式很多，如用戶使用電腦、iPad等工具通過某個搜索引擎（如百度、谷歌等）查詢相關(guān)信息并獲得反饋的基本操作。當(dāng)

48、然，好的交互還包括系統(tǒng)容錯性、信息提醒、錯誤提示等。人機交互設(shè)計主要達到兩個階段目標(biāo)：一是可操作性；二是用戶體驗?zāi)繕?biāo)。在人機交互設(shè)計中，可用性是最為基本的功能要求。在交互式數(shù)字博物館中的可用性首先體現(xiàn)在場景和模型、腳本的動態(tài)加載與顯示，從而可以通過腳本對模型進行操作、運用。用戶體驗是基于可用性的。在實現(xiàn)可用性后，就需要增強用戶體驗。好的用戶體驗不僅表現(xiàn)在程序響應(yīng)時間、操作時間，還有容錯性，確保系統(tǒng)不會隨著用戶的操作過快或錯誤使用而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。在交互式數(shù)字博物館設(shè)計中，還應(yīng)該增加操作探索性和趣味性，在參觀數(shù)字博物館時，觀眾與展品能有效的溝通，相互作用、彼此影響、動靜結(jié)合，從視覺、聽覺、感覺上帶

49、給人強烈的體驗感。2.2 數(shù)字博物館實現(xiàn)技術(shù)綜述虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)被分為沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、增強現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)以及桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)32。運用Web3D技術(shù)實現(xiàn)的桌面虛擬系統(tǒng)數(shù)字博物館，具有方便性、通用性、可交互性、成本低等優(yōu)點。實時渲染技術(shù)是Web3D技術(shù)的核心構(gòu)成部分。也就是在服務(wù)器端的數(shù)字信息可以通過Web3D技術(shù)在瀏覽器上被實時渲染、顯示。這意味著網(wǎng)絡(luò)帶寬成為影響三維模型的加載速度的重要因素，因此在建模的時候要使模型文件大小在可接受范圍內(nèi)，不能影響速度和顯示效果，并且某些軟件開發(fā)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)需要用戶在瀏覽器中安裝特定的實時渲染引擎（如微軟公司的VRML渲染引

50、擎）進行3D模型的渲染。從而渲染引擎的大小直接決定了渲染圖像的質(zhì)量?；ヂ?lián)網(wǎng)3D的最大特色為交互性，所以虛擬場景中的模型必須要足夠靈活，可操作、可控制。運用Web3D技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字博物館的方式很多，以下是常見的Web3D技術(shù)：（1）ViewpointViewpoint是由美國Viewpoint公司提出的web3D解決方案29。運用XML語言架構(gòu)達到瀏覽器與數(shù)據(jù)庫進行通信、軟件可內(nèi)嵌等因素使Viewpoint應(yīng)用很廣泛。Viewpoint運用流式傳播3D模型，而且它所需要的瀏覽器插件Viewpoint Media Player是免費的，且安裝方便，模型瀏覽、操作也相對簡單，同時它具有Web3D技術(shù)所

51、具有的旋轉(zhuǎn)、縮放控制等基本操作。3D模型可壓縮性使其具有良好的網(wǎng)絡(luò)傳輸性。運用Viewpoint開發(fā)數(shù)字博物館，3dMax建模并進行格式轉(zhuǎn)換是第一步。第二步則是將轉(zhuǎn)換后的模型要導(dǎo)入Scenne Builder中并加入MTS、MTX文件，對模型交互進行控制33。最后就是在web中嵌入MTX文件。（2）Cult3DCult3D是由瑞典Cycore公司所開發(fā)的跨平臺3d渲染引擎34。由于具有跨平臺性，其開發(fā)的3D產(chǎn)品可嵌入到Acrobat和瀏覽器中，同時只要軟件支持ActiveX便可使用該軟件。Cult3D有三個組成部分，分別為：Cult3D Export plugin（模型格式轉(zhuǎn)換工具）、Cult

52、3D Designer（交互性功能實現(xiàn)工具）、Cult3D Viewer plugin（瀏覽插件，安裝后可以在IE、Office、Arcobat等軟件中輸出Cult3D模型）。Cult3D最大的特點就是跨平臺性，支持多瀏覽器，并且Cult3D具有高效的壓縮技術(shù)，使其模型較小、現(xiàn)實效果強、高交互性，可以靈便的實現(xiàn)復(fù)雜的動畫。運用Cult3D進行虛擬現(xiàn)實，首先需要安裝Cult3D Export plugin，再為模型添加交互性效果，最后對所構(gòu)建的場景進行網(wǎng)頁發(fā)布。（3）VirtoolsVirtools發(fā)展較早、較成熟。它是法國Virtools公司開發(fā)的平臺技術(shù)35。Virtools在國外具有較大市

53、場，被眾多開發(fā)者青睞，而在國內(nèi)由于其價格比較貴，因此多以出售軟件為主。Vitrools的擴展性優(yōu)異，具有靈活、易操作的特點，提供了很多強大的、可重復(fù)利用的行為模塊，通過這些模塊可以輕松地完成交互功能的設(shè)計，降低開發(fā)所產(chǎn)生的成本。Virtools不斷發(fā)展，使其行為引擎、渲染引擎、管理系統(tǒng)性能優(yōu)良。（4）Atmosphere2001年，Adobe公司推出了交互式網(wǎng)上3D軟件Atmosphere。它集虛擬創(chuàng)作、展示、互動于一體。由Atmosphere Builder（三維世界創(chuàng)建工具）、Atmosphere Browser（三維模型瀏覽插件）、Atmosphere Community Server（

54、開發(fā)多用戶交互聊天工具）三部分組成36。Atmosphere優(yōu)于其他軟件的最大特點就是可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行多用戶連接與用戶信息共享，收發(fā)聊天短訊。Viewpoint技術(shù)被運用于Atomsphere中，也就是說只要安裝Atmosphere，瀏覽器也就安裝了Viewpoint插件。同時其對于Adobe公司的其他軟也有很好的兼容性，如Photoshop等。但是它還處于發(fā)展階段，其渲染技術(shù)、瀏覽器兼容性還不夠完善、操作平臺具有一定局限性的。（5）Quest3DQuest3D是由Act-3D公司開發(fā)的圖形產(chǎn)品，是一個方便有效的實時3D構(gòu)建工具。Quest3D具有良好的性能和強大的功能模塊，可以進行高效、快

55、速開發(fā)。包括DirextX圖像引擎、實時渲染器、真實的物理引擎、可視化和圖形化的編輯器等37。強大的容錯功能使開發(fā)者可以只專注于虛擬場景的美化和互動設(shè)計，極大地縮短了開發(fā)所用時間。同時它具有人工智能、數(shù)據(jù)庫操作等附加功能以及超強的粒子系統(tǒng)。Quest3D分為三塊：編輯器（數(shù)據(jù)集成，便于開發(fā)）、瀏覽器、SDK（建立Native程序）。Quest3D具有獨特的“Channel”技術(shù)，用戶可以輕松實現(xiàn)任何效果和接口。（6）Unity3DUnity3D，是由丹麥Unity Technologies公司開發(fā)的具有強大功能的虛擬現(xiàn)實工具，多用于游戲開發(fā)。它支持多平臺開發(fā)，可使開發(fā)者輕松創(chuàng)建三維視頻游戲等類

56、型。具有良好的物理引擎、強大的粒子系統(tǒng)、高效快速的實時渲染器。Untiy3D最為突出的特點是支持多種腳本語言并具有成熟的如NGUI等開發(fā)插件。運用Unity3D開發(fā)的運用程序可以發(fā)布為Windows、Mac、Wii、iPhone、Android等不同的平臺并運用Unity web Player插件可以發(fā)布為基于web的網(wǎng)頁應(yīng)用程序38。它支持現(xiàn)行的主流瀏覽器。由于軟件價格低、開發(fā)成本不高、可操作性強等，Unity3D引擎被應(yīng)用于很多領(lǐng)域。2.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2.3.1 基于數(shù)據(jù)和邏輯驅(qū)動的架構(gòu)設(shè)計軟件架構(gòu)描述的是系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，包括了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)訪問層的接口定義、業(yè)務(wù)功能的分層抽象、系

57、統(tǒng)物理性能分配、組織結(jié)構(gòu)、組件間的協(xié)同工作等方面。一般把軟件架構(gòu)分為業(yè)務(wù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)39。業(yè)務(wù)架構(gòu)是根據(jù)用戶提出的需求進行搭建的，而從開發(fā)者角度考慮系統(tǒng)的性能、負(fù)載、吞吐量等技術(shù)方面所搭建的架構(gòu)則為技術(shù)架構(gòu)。一個系統(tǒng)架構(gòu)性能的好壞，技術(shù)架構(gòu)起著重要作用。軟件架構(gòu)為系統(tǒng)性能、安全、可維護等方面提供重要保障，是軟件復(fù)用性、可重用性的基礎(chǔ)。設(shè)計中從廣度、深度兩個視角實現(xiàn)對架構(gòu)的空間描述40。廣度視角所體現(xiàn)的是軟件分層結(jié)構(gòu)，同時規(guī)定了層與層之間的信息交互準(zhǔn)則，而每一層的功能相對獨立，各層協(xié)同工作。通常將其分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、表示層等41。而深度視角真是對軟件分層結(jié)構(gòu)中的每一層功能進行具體實現(xiàn)與描述。根據(jù)一個軟件架構(gòu)所設(shè)計的系統(tǒng)質(zhì)量好壞評價是有多方面的。通常從開發(fā)階段和運行階段的質(zhì)量屬性進行評判41。開發(fā)階段主要從系統(tǒng)的可重用性、易理解性、可測試性、可維護性、可移植性進行評價，運行階段從系統(tǒng)容錯、可靠性、可操作性、界面友好性等方面進行評價42。分層結(jié)構(gòu)是將系統(tǒng)功能模塊進行劃分，將不同組件分隔到不同的層中，每一層中的組件的抽象級別相似，同時還要滿足組間內(nèi)聚性使它與下面的各個層保持松散耦合43。系統(tǒng)從最低級別的抽象開始。第一