一种基于叙事油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法技术方案

一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，包括：结合叙事系列油画作品确定构成虚拟现实程序的三维美术资源的制作标准；对叙事系列油画作品进行加工处理；利用模板模式和责任链模式设计场景模板类；为设计的场景模板类创建派生场景类，派生场景类是按照摄影表中定义的场景及数量进行创建；按照分镜头、摄影表和责任链的衔接顺序为派生场景类的属性赋值和功能实现；开发环境中完成对虚拟现实程序的开发。本发明专利技术降低VR程序在开发时投入在架构设计上的开发成本，实现了维护效率的提升，实现了渲染的场景优化，提高了美术资源的加工效率，保证了每一个环节的质量。

A design method of virtual reality experience system based on narrative oil paintings

【技术实现步骤摘要】
一种基于叙事油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法
本专利技术涉及一种虚拟现实体验系统的设计方法。特别是涉及一种基于叙事油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法。
技术介绍
我国的当代油画艺术一直都在多元文化的影响下发展着，从油画艺术在近代中国的萌芽，到巨大的文化变迁，随着人们生活水平的改变，油画艺术创作者们所关注的立意点也在不断变化；受近现代环境设计艺术和建筑科学发展的影响，不规则形状布局的艺术展馆越来越多，这种建筑方面的变化影响着油画创作者们从展出效果的角度重新构思自己的艺术创作，越来越多的艺术家开始选择区别于传统的布面油画内框，例如多边形、心形、水滴形，甚至是一些不规则形状的布面画框，在彰显自身艺术个性的同时，也通过这些特殊的形状构图来扩大画面的观赏张力。除了画布形状的改变外，画作的尺幅也愈发受到宏伟高大的展馆的影响，为了填满高大宽阔的展厅墙壁，画布尺幅呈现出越来越大的趋势。在信息技术和数字媒体高度发展的今天，越来越多的油画艺术家开始考虑将自己的艺术创作同更加直观、具有更强互动性的虚拟现实技术相结合，以通过交叉学科的创新性表达形式将自己的创作与想法展现给参观者。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。虚拟现实技术因其独特的沉浸式体验和逼真的声画效果，在许多领域有着广泛的应用。并且因为其可以不受时间空间限制的优点，成为许多传统行业转型的突破点。在以虚拟现实为代表的新兴多媒体信息技术蓬勃发展的同时，传统的油画艺术正在受到冲击。传统油画展出手段单一，展品与参观者互动形式单一，文化衍生物单一的局面，成为阻碍当代油画艺术进一步发展的难题，也是导致艺术馆对参观者的吸引力降低的直接因素之一。近年来，随着数字展馆概念的提出和多媒体信息技术不断发展，社会对于传统艺术展馆改造发展的呼声越来越强烈，而虚拟现实技术近年来的广泛应用为艺术馆美术展出事业提供了一个极好的摆脱困境的契机。如何充分利用我们现有的资源，通过与软、硬件厂商策略性的合作，革命性的推动现代绘画艺术事业的发展成为当前我国文艺工作者们普遍关注的焦点。目前阶段，美术馆的油画展览方式还是以静态陈列为主，辅以简单的文字说明以及语音讲解，参观者对于艺术作品的了解和互动大多只停留在了视觉和听觉层面，缺乏更有吸引力的展示和互动方式，很难给参观者留下深刻的参观印象，油画作品本身的艺术价值也因展示形式的单一而被削弱。再者，出于对艺术作品保护的角度考虑，静态展示的油画多在周围设置防护栏，参观者无法近距离的观看油画笔触细节和纹理，感受艺术作品本身的魅力和作者独到的艺术见解，走马观花式的参观游览往往达不到参观的目的。而虚拟现实技术因为其沉浸式的体验和逼真的声画效果，为创新油画作品的展示方式提供了新的途径。通过虚拟设备，参观者沉浸在被还原的时代背景和艺术环境中，作为作品中的一部分近距离的体验艺术家呈现出的美妙世界，观其所想，触其所思，在虚拟的艺术世界中与作品主体互动。然而现阶段在行业内尚没有一套成型的经过缜密设计的工作流程，因此国内基于油画作品的虚拟现实项目还多处在实验阶段，许多工序因无详细严谨的加工标准导致开发水平与成品质量参差不齐，参观者在展馆中体验到的虚拟数字内容无法最大程度的复现原油画的艺术美感和创作者的情感意图，为参观留下了遗憾。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够通过推动故事的发展激起参观者与艺术创作者强烈思想共鸣的基于叙事油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，包括如下步骤：步骤1)结合叙事系列油画作品确定构成虚拟现实程序的三维美术资源的制作标准；步骤2)对叙事系列油画作品进行加工处理；步骤3)利用模板模式和责任链模式设计场景模板类；步骤4)为步骤3)中设计的场景模板类创建派生场景类，派生场景类是按照摄影表中定义的场景及数量进行创建；步骤5)按照分镜头、摄影表和责任链的衔接顺序为派生场景类的属性赋值和功能实现；步骤6)开发环境中完成对虚拟现实程序的开发。本专利技术的一种基于叙事油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，能够在很大程度上简化程序的设计思路，进而降低VR程序在开发时投入在架构设计上的开发成本；又因为责任链模式的特点，让整个链式结构的程序易于解读，模块化的设计方法让整个程序在后期维护的过程中，实现了维护效率的提升；同时责任链模式的实现避免了冗余资源浪费渲染资源的现象，实现了渲染的场景优化；按照专业的影视动画行业规范里的流程标准处理VR相关的美术资源，在保证美术效果和视效质量的时候，提高了美术资源的加工效率；将“单元测试”的开发理念应用在整个项目的开发周期，保证了每一个环节的质量。1、通过对画作中艺术形象和艺术场景的三维重制并辅以动态的动作神态刻画，强化艺术作品的感染力，再依据此套简便高效的程序结构设计，将三维数字资源整合为一套虚拟现实交互系统，借此将创作者的艺术理解和创作灵感更加直观的传达给参观者。在博物馆参观过程中，通过虚拟现实系统将参观者置身于艺术家创作的沉浸式美术世界中，让更多的人以更为直接的方式参与到油画作品的故事当中，或作为故事的见证者，或作为故事的主人公，通过推动故事的发展激起参观者与艺术创作者强烈的思想共鸣。2、通过实现本专利技术设计的程序结构，利用工厂模式和模板模式的特性，在提高模块复用性的同时，让其更加容易维护和更新，从而提高VR程序的开发效率；利用本专利技术所提到的责任链设计模式的工程实践，缓解程序执行时因实例对象过多，导致的纹理池积压造成的渲染压力过大的优化问题；按照本专利技术所设计的详细严谨的加工标准，对每一个环节进行直接有效的质量监控，从而实现最终VR程序体验质量的保证。附图说明图1是本专利技术一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法的流程图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种基于叙事油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，包括如下步骤：1)结合叙事系列油画作品确定构成虚拟现实程序的三维美术资源的制作标准；所述的制作标准包括：模型的制作标准、绑定模型的制作标准、贴图的制作标准、UV坐标的制作标准、动画制作的制作标准、递交文件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1)结合叙事系列油画作品确定构成虚拟现实程序的三维美术资源的制作标准；/n步骤2)对叙事系列油画作品进行加工处理；/n步骤3)利用模板模式和责任链模式设计场景模板类；/n步骤4)为步骤3)中设计的场景模板类创建派生场景类，派生场景类是按照摄影表中定义的场景及数量进行创建；/n步骤5)按照分镜头、摄影表和责任链的衔接顺序为派生场景类的属性赋值和功能实现；/n步骤6)开发环境中完成对虚拟现实程序的开发。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)结合叙事系列油画作品确定构成虚拟现实程序的三维美术资源的制作标准；
步骤2)对叙事系列油画作品进行加工处理；
步骤3)利用模板模式和责任链模式设计场景模板类；
步骤4)为步骤3)中设计的场景模板类创建派生场景类，派生场景类是按照摄影表中定义的场景及数量进行创建；
步骤5)按照分镜头、摄影表和责任链的衔接顺序为派生场景类的属性赋值和功能实现；
步骤6)开发环境中完成对虚拟现实程序的开发。


2.根据权利要求1所述的一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，其特征在于，步骤1)所述的制作标准包括：模型的制作标准、绑定模型的制作标准、贴图的制作标准、UV坐标的制作标准、动画制作的制作标准、递交文件的结构标准以及分别给角色的绑定姿态、动画缓存的FBX文件、静态网格、角色贴图以及道具贴图给出统一格式的命名。


3.根据权利要求2所述的一种基于叙事系列油画作品开发虚拟现实体验系统的设计方法，其特征在于，所述的：
(1)模型的制作标准，包括：
(1.1)模型要求
模型尺寸，按照真实世界的角色尺寸进行建模(如成年人高度为175cm左右)；
(1.2)顶点数：
主角模型顶点为50000～40000个，配角模型顶点数＜40000，其他物件＜20000；
(1.3)造型要求
符合原作的造型，对于角色模型要符合伯里曼艺用人体解剖的人体结构；
(1.4)使用多边形建模；
(2)绑定模型的制作标准，包括：
(2.1)单个模型使用一套骨骼系统，即不允许一个模型有两个根骨骼；
(2.2)模型面部表情动画的驱动骨骼以头部骨骼为父骨骼；
(2.3)模型手持道具的骨骼以角色腰部根骨骼为父骨骼，模型本身以外的装饰是以最近的骨骼节点为父骨骼；
(2.4)禁止出现重名的骨骼节点；
(2.5)表情绑定：使用BlendShape进行表情制作，导出时勾选变形动画选项；
(3)贴图的制作标准，包括：
(3.1)质量为4K；
(3.2)同一物体、同一角色使用同一张贴图；
(3.3)包含油画肌理细节；
(3.4)为了避免原画中阴影部分在进行三维空间光照计算时产生重复的暗部处理，使用同部位的亮部代替原画中阴影部分的细节；
(3.5)贴图格式为TGA格式；
(4)UV坐标的制作标准，包括：
(4.1)单个角色模型使用唯一的UV坐标；
(4.2)将多个尺寸小于角色模型的模型的UV壳整合到一张UV象限内；
(4.3)将UV壳裁剪部分的拓扑结构处于视线盲区；
(4.4)UV壳总面积大于UV象限面积的80％；
(4.5)UV壳内各顶点之间的距离比例固定；
(4.6)各个UV壳之间不重叠；
(5)动画制作的制作标准，包括：
(5.1)帧率：30fps；
(5.2)权重分配准确，按伯里曼艺用人体解剖中肌肉组织和骨骼的依附关系，分配模型表面顶点与骨骼节点的权重关系；
(5.3)动画的动作幅度遵循动画运动规律进行处理；
(5.4)单套动作在自动播放情况下形成首尾帧的动作循环；
(5.5)动画节奏与真实状况下的运动节奏相统一；
(5.6)单个动画资源的帧数长度大于等于200帧；
(6)递交文件的结构标准，包括：
(6.1)以压缩包的形式递交，压缩包内包含以下文件类型：
(6.1.1)含有绑定姿态和动画缓存的FBX文件
(6.1.2)贴图文件，如果有多个贴图文件，要将多个贴图文件全部放置在一个文件夹下，并对所述的文件夹进行命名；
(6.1.3)用于测试的MayaASCII场景文件，即以.ma为拓...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智，高嘉兴，韩冬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12