Web3D技术在博物馆中的应用

Web3D以浏览器作为展示终端，内容部署在服务端。能够给用户以虚拟现实的交互体验，从不同角度观察对象（物体或场景）。目前常见的实现方式有以下几种：

三维建模与实时渲染

原理

这种方式先用三维建模工具构建三维模型和场景，然后将其转为适合前端浏览器浏览的格式。在浏览器端，利用浏览器内置的webGL或通过专用插件（例如Unity）加载三维模型，响应用户的交互指令（切换视角、观察点），实时渲染出画面。
三维实时渲染的例子可参见华多秀的虚拟展厅：

华多秀虚拟艺术馆

建模手段

三维建模可以是三维扫描自动建模或者人工建模。它们最终的成果都是为了得到目标实体的带表面纹理贴图的三维模型数据。
人工建模指通过三维建模软件（3D Modeling Software），在参照实物照片、相关数据的基础上对实物的空间结构进行三维化复原，
并通过纹理贴图（Texture）使三维化数据具有贴近真实物体的质感与效果。
人工建模存在两个问题:
其一：当增加新的藏品，只有专业人士才能完成新藏品的建模工作。
其二：精细度低的模型可以获得流畅的交互体验，但难以获得藏品的真实观感；精细度高的模型可以逼近藏品真实观感，但需要用户终端具备较高的硬件运算能力。无法适应更广范围的互联网用户。
三维扫描则是通过设备完成多角度光学和距离采集，软件运算出目标对象表面的空间位置及纹理信息。
目前民用级别的扫描设备精度仍然差强人意，例如利用家用游戏机体感采集设备Kinect的X探测和光学感知，可以获得物体的三维模型。

优点

效果连续、可自由漫游场景或以任意视角观察物体。

缺点

对用户端显卡性能要求较高，要获得精致的细节、建模成本较高。

360实景

原理

通常是在现实场景中，在特定的离散观察点，用相机+云台拍摄多张影像并合成全景图，合并方法可以是圆柱投影或立方体投影。谷歌街景就采用了这种交互方式。
考虑到Web浏览的带宽限制，针对不同分辨率进行金字塔切片。
前端组件根据用户交互输入、加载相应的切片。
上述的虚拟场景也可以利用虚拟摄像机输出全景图。
360实景的例子，可参阅杭州工艺美术馆的在线展厅

杭州工艺美术博物馆360实景

优点

与上述3D建模方式相比，360实景的优势显而易见：

• 建模成本低并且速度快：选择观察点用相机+云台自动拍摄，软件批量合成即可；
• 显示效果与真实场景一致；
• 对浏览器端硬件无特殊要求。

缺点

观察点离散。综合比较：360实景仍然具有很大的实施成本优势、浏览器适应性优势，更适合用于互联网上的场馆展示。
Google Arts & Culture也采用了这种展示方式：

Google Arts & Culture-纽约大都会博物馆

360度藏品

技术实现上有点类似于360实景，所不同的是360实景是观察角度在转动，而360旋转则是：观察点和角度不动，让被观察对象旋转。
如果说360实景是用来表现观察点身处场景内的景象，360旋转则是观察点位于观察对象之外，让对象自身转动，呈现不同角度的外观。
两种技术都可以应用于博物馆展览，360实景适合展厅漫游，而360旋转则适合表现单件藏品。

通过转台+近距离高清拍摄，360旋转可以实现比现场更清晰的web展示。
这种方法不需要进行三维空间实体建模，只需要根据展示需求，拍摄一组精细影像，将这组影像进行批量预处理，之后辅以前后端的交互实现即可。

优点

加工成本低，浏览真实度最高，支持从各个角度以无级缩放的观察藏品，既可以展示藏品全貌，也可以展示藏品细节。
360度藏品的展示参见杭州工艺美术博物馆360度藏品

杭州工艺美术博物馆360度藏品