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web3d技术论文范文1
关键词：汽车；信息展示；可视化；WebGL
中国分类号：TP393.0；TP391.41
随着计算机和互联网的快速发展，不仅改变了人们的生产模式，更是改变了人们的生活方式。互联网以其便利、快捷等现代特性，正成为人们获取信息最重要的途径[1]，因此提高人们的上网体验就是提高人们的生活品质。而浏览器是打开信息的大门，以前的2D网页不再满足人们的需求，3D页面已然成为未来的趋势，再加上信息量爆炸式的增长，信息的可视化成为了研究的重点。
实际上，在日益增长的数据背后，隐藏着许多重要的信息，通过对数据信息更高层次的分析，挖据数据背后潜在的应用价值[2]，借助WebGL三维可视化技术，以形象直观的3D动态图像来检索信息，提高用户的体验。
1 关键技术
1.1 WebGL
传统的web3d解决方案主要依赖Flash，Java3D以及微软的Silverlight等技术[3]。然而上述技术都存在一个共同的缺陷，难以支持Web端GPU加速，因而难以胜任大规模复杂3D场景的渲染。WebGL的出现解决了这一难题，WebGL是一种3D绘图标准，通过结合JavaScript和OpenGL ES2.0来提供一种类似于OpenGL的API[4]，并在Web端提供3D加速渲染功能，它完美地解决了现在Web交互式三维动画对插件的依赖和不支持GPU加速两个问题[3]。
1.2 Three.js库
three.js是JavaScript编写的WebGL第三方库，提供了非常多的3D显示功能。Three.js是一款运行在浏览器中的3D引擎，可以用它创建各种三维场景，包括摄影机、光影、渲染器、材质等各种对象，可以很轻松地创建3D动态画面。
1.3 SSH框架
SSH为Struts、Spring、Hibernate的一个集成框架，是目前较流行的一种Web应用程序开源框架。SSH框架分为四层：表示层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层，通过此框架能在短时间内搭建出结构清晰、维护方便的Web应用程序。Struts作为系统的整体基础架构，负责MVC分离，Hibernate架构实现数据库的访问，Spring对Struts和Hibernate进行管理。
2 系统的总体框架设计
本系统采用MyEclipse8.5的JavaEE集成开发环境作为开发平台，系统架构为B/S，采用SSH作为Web框架，选用Apache Tomcat 6.0为Web服务器，后台数据库为Oracle，在以上环境中完成整个系统开发，系统的框架设计如图1所示：
3 物理建模
建模是本系统的核心部分，在确定要显示的内容后，借助Three.js第三库建立模型。模型是以JavaScript脚本为载体，通过建立模型矩阵、视图矩阵、投影矩阵来模拟事物，从数据库中加载数据到模型中，再通过支持HTML5的浏览器渲染出来，得到动态的三维画面。例如我们要模拟一个汽车和汽车周围的景色，要编写JavaScript脚本代码创建Three.js提供的摄影机、光影、渲染器、材质等对象，建立汽车和周边的景色模型。
3.1 汽车信息可视化模型
要把汽车信息通过可视化的界面展示给用户，建模是相当关键的一步，将汽车元素和数据信息结合在一起是本论文可视化的标准。
3.1.1 零部件结构模型设计
汽车零部件是汽车的组成部分，零部件的性能最终影响到整个汽车的性能，所以零部件在汽车中占很重要的地位。把零部件结构以三维动态画面展示出来，不仅让用户能对零部件有详细的了解，而且为汽车专业人员提供方便快捷的学习条件，不用现场操作零部件就能轻松地了解零部件内部的结构。所以零部件的建模要以三维动态图为主，小零件能支持拆解和安装，把整个安装和拆解的过程展示出来，给用户全新的体验。
3.1.2 汽车模型设计
模型的建立与可视化展示数据的需求相关，当要展示汽车表面和内部结构时，将对整个汽车进行建模，把汽车虚拟化成网页图像，并且能实现开车门、旋转、开车启动等功能，当点击汽车零部件时可以展示零部件参数，把整个汽车以三维的可交互页面展示给用户，用户想了解该品牌的汽车时，只要打开该品牌汽车的页面，就能查看到汽车所有的参数，从各个视角欣赏汽车的外形和内部结构，为用户提供有效信息，模型主要功能如图2所示：
4 数据库设计
模型矩阵是用数据来填充的，这些数据从数据库中获取，模型对象对获取的数据进行分析和处理。数据库的E-R图如图3所示，用户权限表规定用户只能根据权限访问汽车信息表，汽车信息表中记录了汽车模型的外形和位置坐标，零部件表记录汽车零件的位置坐标信息，图表展示信息表是点击某零件弹出对应参数图表的数据源。
5 可视化信息展示
可视化是采用计算机图形学和图形处理技术将数据转换成图形或者图像显示出来的技术，本文是基于WebGL可视化技术开发的。可视化数据信息的展示要通过客户端和服务器，客户端发出请求时先通过模型框架，模型框架判断用户点击事件，通过HTTP协议向服务器发出请求。服务端接收到请求信息交由SSH框架进行处理，由框架向数据库访问数据，再把数据返回给客户端，客户端把数据填充到模型中，得到数据填充的模型要通过支持HTML5的浏览器渲染，整个可视化过程如图4所示。
6 结束语
本论文借助WebGL三维可视化技术和Three.js框架，建立了汽车信息可视化系统，通过3D动态汽车模型对汽车数据信息进行了可视化展示，使汽车信息数据的展示融入了汽车元素，形成了汽车行业独树一帜的汽车数据展示平台，不仅提高了用户的视觉体验，而且把有效的信息直观的传达给了用户，即利于用户理解，又能挖掘出数据背后潜在的应用价值。
参考文献：
[1]韩义.Web3D及Web三维可视化新发展――以WebGL和O3D为例[J].科技广场，2010，12（05）：81.
[2]金玮，孙艳，张克君.Web信息检索技术中关联规则挖掘算法应用研究[J].情报杂志，2007，26（1）：39.
[3]殷周平，吴勇.基于WebGL和AJAX的WEB3D应用研究――以在线3D协作交互式设计为例[J].安庆师范学院学报（自然科学版），2013，19（1）：58.
[4]刘爱华，韩勇，张小垒.基于WebGL技术的网络三维可视化研究与实现[J].地理空间信息，2012，10（5）：79.
作者简介：朱向雷（1981-），男，河北人，高级工程师，研究方向：汽车行业数据应用与研究。
web3d技术论文范文2
关键词：3D虚拟校园；虚拟世界；第二人生
中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(2012)09-0017-05
一、3D虚拟校园概念及其教育价值
3D虚拟校园的概念最初由虚拟世界发展而来，虚拟世界是用户以3D虚拟形象参与其中，进行创造、生产、交换、交流、娱乐与生活的桌面虚拟现实系统。[1]在这样的环境中，用户以3D化身的形式在虚拟空间中活动、操作虚拟物体、与其他用户交流。交流的方式通常是通过姿势和基于文本的交流工具，有时也可以用语音进行交流。比较典型的虚拟世界如Second Life和Active Worlds，国内有HiPiHi、Novoking等。[2][3]
虚拟世界因其能提供更真实的交流和现场参与感，越来越多地受到教育研究者的关注。如今，虚拟世界已延伸至大学校园和课堂。在互联网上已有成百上千所高校的3D虚拟校园投入实际应用。本文重点关注这种教育型虚拟世界——3D虚拟校园。
3D虚拟校园是用校园的隐喻给用户提供各种学习工具的学习环境。[4]它还能用来在协作化的教学环境中传递与共享教育内容，支持教学模拟与教学演示。3D虚拟校园还在于它能支持开放的、分布式的终身学习。Mary L.M.认为3D虚拟校园主要用来：（1）通过在线交流和网上资料来拓展以说教为主的教学模式；（2）支持面对面学习要求高的项目工作；（3）为远程学习提供互动性和网上材料。[5]
其实，基于Web的学习材料、电子邮件和电子公告板组合已完全可以提供这些功能，但是，目前绝大多数在线课程都容易让学生有沉闷乏味的感觉，主要原因在于课程的全部重点和时间几乎都放在内容本身的制作与呈现上，却忽略了给学习者提供过程的趣味性、主动思考意识、动手做和体验等机会。
美国在线多媒体教材界的一位专家也曾指出，现在绝大部分在线课程教育方式偏重在内容记忆上，学习过程里缺少有创意的互动，或能让学生亲自参与的活动，以致学生感觉无聊，造成中途辍学率高达七成。
3D虚拟校园的优势主要在于探究性和体验性。虚拟校园中可以通过3D的方式传播诸如宇宙飞船如何发射之类的科普知识等。也可通过自由或虚拟导航开展自己的教育旅程，可在“知识河”里通过虚拟潜水，收集所需文章和研究问卷的知识“宝石”。如果想要设计或展示个人创意性作品，可到“沙箱”里去展示交流，给教学和创意表达方式注入无限生机和活力。
二、国外高校3D虚拟校园的发展
3D虚拟校园是最近二十多年才开始发展起来的。3D虚拟校园的技术基础是Web3D技术。第一个Web3D的ISO标准是虚拟现实的建模语言（VRML 97）。VRML是人们一直追求的将平面Internet 发展成为一个交互的3D虚拟生存空间的结果。它是一种能提供更自然的体验方式，包括临场感、交互性、动态效果、延续性以及用户参与探索的语言。这个语言现在仍在使用，不过正在被X3D取代，它是一个开放的标准XML 3D文件格式能在网络的3D数据中文本进行实时交互，Java3D和其他的技术如 Macromedia的Flash也是属于Web3D技术。
现有3D虚拟校园基于不同的技术与平台发展起来的。如新加坡南洋理工大学的虚拟校园是基于blaxxun技术。[6]这个虚拟校园提供了现实校园的模拟，如办公室、教室等，还提供学生交流的各种工具以及讲座、练习等。还有很多高校在Active Worlds上建立了虚拟校园如iUni（http:／／iuni.slis.indiana.edu）。然而，当前应用最多的平台是Second Life（以下简称SL）。自从2003年SL创建以来，目前全球已有数千万的居民。林登实验室为方便教育机构创建虚拟校园，在SL上提供了各种信息资源，增加了邮件列表的功能。在SL上创建虚拟校园的早期探索包括：美国的伊利诺斯州创建的图书馆系统联盟，这是SL上的第一个图书馆系统，可以对SL上各个岛屿的信息进行搜索。[7] 2006年，美国印第安那州的球州立大学的英语教员Sarah Robbins利用SL教学生的科研与写作，开创了把SL用于教学活动的先河。[8]哈佛大学是第一家在SL开课的教育单位，在SL中提供远程教学课程主要的大学包括加利福尼亚州立大学、哈佛大学、圣何塞州立大学、俄亥俄州州立大学、英国的苏塞克斯大学等700多所高校。[1]北伊利诺斯州立大学在SL中支持一系列的课程如：艺术、计算机科学、教育及传播等。[9]哈佛大学法学院提供在SL中提供一个课程叫：“虚拟空间——民意法庭中的法律”。[10]老师和几十名哈佛学生都化身计算机的虚拟人物，在SL的教室上课，感觉很像是在现实的教室中上课，令学生有一种群体上课的感觉，更能互相交流，学生学完课程还会获得学分。
三、国外高校3D虚拟校园设计与开发
3D虚拟校园的设计起初就是基于虚拟世界的理念。虚拟世界看起来像真实世界的网络环境，它创造了一个供人沟通和做事的地方。这为3D虚拟校园提供了一个设计的基础，还开辟了可能性。
主要设计思路有两种：一种是模拟实体校园，实现实体校园所具有的各种功能；另一种是以活动理论为基础设计3D虚拟校园。
1.模拟实体校园的3D虚拟校园设计
（1）功能设计
这种设计思路的一个共同点是试图给学生创造一个熟悉的氛围，提供一个非常清晰的现实校园的联想。包括校园风景、人物造型、信息资源与教育机构等。按这种思路设计的3D虚拟校园除了在外观上模拟现实校园建筑、风景外，还普遍具有以下两个方面的功能：
1）虚拟教室功能
3D虚拟校园中的虚拟教室主要用作虚拟讲座和虚拟研讨会。教学模式类似于传统的课堂。尽管教育专家关于课堂这种教育平台的效率方面的看法有所不同，然而，一个可以鼓舞人心的演讲，仍然是学习最需要的，是3D虚拟校园所要实现的功能之一。虚拟研讨会相对课堂来说是一个讨论特定主题的在线会议。讲座和研讨会的主要差异表现在教师和学生的角色预期。在讲座中，学生主要是听讲，记笔记，偶尔发问。在一个研讨会上，学生们将有备而来讨论特定的主题，其参与程度可能同教师是一样的。
虚拟教室中的幻灯片播放器可以在进行远程实时讲座时播放幻灯和非实时讲座时提供相关信息。如由Andrea D Lucia 等人创建的虚拟教室及教室中的幻灯片播放器如图1、图2 所示。[11]
幻灯片的可读性很强，而且可以用按钮控制。教师具有控制幻灯片播放的权限。
2）支持合作化的团队学习功能
虚拟校园需提供参与网络交流的工具，可以创建或加入团队，团队的交流功能一般有：获得在线帮助，接收群组通知，把陌生人加入好友列表等。
对于合作学习而言，一般可把学习分为几个阶段：给学生分发材料，角色分配，参与讨论等。参与者要能够表达自己的观点和进行决策，他们应能获取相应材料如文件会议时间、相关的材料等，在虚拟校园中创建合作区域，提供化身自动参与的活动、会议及实时交流。
（2）设计实例
英国开放大学在SL中创建了一个虚拟校园主要就是这种设计思想的典型。[12]该虚拟校园的功能结构如图3所示。
欢迎区：提供了虚拟校园三维地图，相关的介绍性信息，点到点的跳转，浏览向导等。
学习区：包括虚拟教室、展览工具、会客区等。学习区中有召开大型会议的空间，最多可容纳140个虚拟化身，可以播放视频流、支持幻灯片的演示；还有一些比较小的空间用可作小型会议、讨论及休闲场所。3D虚拟校园真正的价值在于能给用户提供交流工具包括文本、音频、现场信息。可以让学生重新设计虚拟场景的外形、创建新的物体（土地的主人可以设定控制权限）。在学生设计的过程中可以收到一些范例以供参考。还有一些交互性的对象如海报栏。可以让师生用来宣传项目，可以让用户上传视频、幻灯片、图片等。
图书馆：为支持师生利用图书馆的资源，把图书馆设计成了一个开放的公园，包括搜索与重放两个区，每个区都支持浏览各种材料。为支持这两项功能创建了两个对象：资源选择器和回放屏幕。通过搜索引擎与数据库提供各种信息资源。当然，SL与其他3D环境一样，支持文档存储的能力较弱。图书馆中还有“免费商店”，用户可以收到免费电子礼物如衣服、车子、工具箱、桌子椅子、时钟等。
沙箱：师生可以在“沙箱”区域设计展示自己的创意作品。
休闲场所：建了一个沙滩，供师生用来进行休闲和娱乐活动。在这里可以聊天、听音乐、跳舞、游泳等。
2.基于活动理论的3D虚拟校园设计
活动理论源于前苏联心理学的文化历史学派，它关注的是人们参与的活动及他们在活动中使用工具的本质，活动中合作者的社会关系和情境化的关系，活动的目的意图以及活动的客体和结果。[13]
最初，维果斯基的活动理论关注中介概念，将文化制品和人类行动关联起来，从而将个体与社会关联起来；列昂节夫增加了目的和对象两个要素并提出了活动的层级结构，即活动的三个水平模式：活动、行为和操作；恩格斯托姆则在以上基础上增加了规则、共同体和分工三个社会要素，将个体和共同体的互动凸显出来，强调矛盾的存在以及它对活动系统变化和发展的推动作用，从而能够在集体和共同体的宏观层面上分析活动，即任何活动的产生均需要主体、目标、工具、规则、共同体和分工六要素，这六个构成要素并非稳定且互相独立，而是动态且持续不断地与其他构成要素互动。
活动是由人来执行的，而人又是通过物品作为媒介的。人与物品都要地方放置。地点属性则包括：外观，结构与角色。Ekaterina等人从活动理论得到的灵感提出了按活动理论3D虚拟校园的设计理论。[14]
该理论分别从活动理论的几个要素出发，提出设计思路。
（1）关于人：
1）需要一个3D虚拟化身，映射用户的身份如（学生还是教师）性别、种族、身体的特征（如肤色、头发的样式及颜色等）及衣服等。
2）学习者能以各种方式与别人交流。探索虚拟空间和已有的物品以文本、图片或3D对象的形式创建自己的物品，及与别人分享这些物品。
3）提供学习者社会网络。
（2）关于地点：
虚拟校园必须清楚地表现有管理的、科学的、教育的特征和大学的结构，如果有可能可以提供不同的场景以适合不同的学生与社会机构的要求，如可以有一些二维良好结构的大学和一个3D的有多链接与相互联系的两个系统，不同的场景同样适合信息的展示与交流模式。
虚拟校园的外观及主要结构至少部分类似于真实的校园。如果需要，在报告厅或教室可以设计一些虚拟的物品供相关的教育实验用。
导航：快捷方式/快速跳转。地图、菜单。
通常虚拟校园可以让本地和远程的用户使用，在一起学习。所以系统应当包括资源、工具支持现实校园可以开展的各种活动（教育的、社会的同步的、异步的）。
（3）关于物品:
应当包括各种物品，能提供合作学习、交流及各种特殊任务及课程需要的物品集（如文本文件、图片与3D物品）。应能方便创建、操作、共享、定制物品。
四、国外高校3D虚拟校园的应用情况分析
1.国外高校使用3D虚拟校园类型
目前，英美高校使用3D虚拟校园还处于起步阶段，使用的类型也不尽相同。主要有以下五种类型。
（1）用于展示校园景致
这种类型的3D虚拟校园仅仅有一些类似真实校园的建筑，可以让用户从任意角度对校园进行观察，从而产生身临其境的感觉。同时也能操作和规划，满足用户一般性的游览需求。不过此类虚拟校园还没有正常在其中开展学习活动。如英国的赫尔大学就属于此类。
（2）作为研究工具或环境
3D虚拟校园被许多高校和研究机构作为研究的工具或环境。如西英格兰大学在3D虚拟校园中为学生创建了一个天文台。鼓励学生参与设计，给学生布置一些任务，开展一些创新活动。
（3）用于举办展览
对于艺术与设计方面的人员，他们总想把3D虚拟校园用来展示作品的空间。例如伦敦艺术大学时装学院应用虚拟校园举办了多次展览会。吸引了几万名来访者。
（4）支持课程或课程的某些单元
对于绝大部分高校而言，它们创建3D虚拟校园的目的是运行课程或准备用它来支持课程。德比大学有一个第二人生实验室项目，项目中应用虚拟校园组织心理学的研究生学习基本的心理学技能。人数是30人，学习的技能包括：实验设计、论文写作、陈述准备、批判思维的技能等。
（5）支持学校之间或部门之间的交流
一些大学发展虚拟校园是为了支持校际的学术交流或协作建设课程。由佩斯利大学为主建设的虚拟校园（VIRTUALBA）由几个大学合作建设，设有“大学信息中心”用于举办各种展览及学术活动。虚拟校园还用来教授一系列的课程。[15]
五、3D虚拟校园的设计与应用建议
1.对3D虚拟校园设计的建议
（1）关于3D虚拟校园建筑的设计
虚拟校园的校园建筑应当具有实体校园的主要特征。当然建筑的整体布局可以更加紧凑，以方便用户的浏览。在符合虚拟校园建设总体方针的前提下可以允许学生自行建一些个性化的建筑。
（2）3D虚拟校园的结构设计
与真实校园类似的是大多数虚拟校园都有高效的导航工具，实验室及私人空间，在一定的条件下允许用户扩展及开发相应功能的机会。当前虚拟校园现有的导航是通过有相关目的地信息的地图，通过快速跳转到相应的目标地点，这种导航比较费时费力，需要加以简化。如：可以建一个导航条把校园内的相关机构、会议室、研究机构、图书馆及相关资料做一个收集；建一个公共汽车路线，把用户送到相应的地方等。
（3）3D虚拟校园的角色设计
提供一些个性化的服务，如与系科相关的主题教室，定期开展相关的活动，学生在教室中可以得到相关课程的辅导，提供相应的共享资源、白板等。
2.3D虚拟校园的应用建议
（1）关于内容选择
最近的研究表明，不是所有的内容都适合放在3D虚拟校园中，如关于以抽象概念和文本文件为主的内容。[16]要选择那些在3D空间中比传统环境有明显优势的内容如：计算机图像、艺术、建模、模拟化学反应、生物的生长过程等。这样才能充分发挥3D虚拟环境的优势和特色。
（2）虚拟化身、交流与合作的运用
每一位进入3D虚拟校园的用户，都有一个虚拟化身，虚拟化身不仅仅能体现用户的身份、性别还能体现用户的文化、性格、爱好等，使用户更容易进入自己的角色，更方便与别人交流。所以用户需要尽量定制个性化的虚拟化身。
交流与合作学习是3D虚拟校园重要的学习方式之一。用户需充分运用身体的、口头的方式进行交流。充分运用3D虚拟校园的语音交流功能。
（3）社会与组织因素
一个能适应特定教育目的成功的3D虚拟校园，往往不完全取决于它的设计，还取决于它的组织与社会环境。如果一个3D虚拟校园中没有什么人气，学生也就没有兴趣在其中活动了。所以3D虚拟校园中应设置一些课程、组织定期的活动。这对于虚拟校园尤其重要。与实体校园一样，一个成功的虚拟校园也需要开展大量的活动、不断有新的东西出现，以激发学生每天都来使用虚拟校园。
（4）技术因素
由于3D虚拟校园对硬件条件的要求较高，目前高校学生计算机的配置普遍低于系统要求。使得学生使用虚拟校园的效果受到不同程度的影响，特别是图像的显示质量及效率上。所以，需要在计算机的价格与使用效果之间做一个平衡。
六、结论及展望
随着对3D虚拟校园研究的进一步深入，将会有越来越多的高校加入其中。3D虚拟校园的设计将更能适应学生各种需求。如Andrea De Lucia等人正试图把Moodle插件加入到虚拟校园中，以加强3D虚拟校园对学习过程的管理。[11]
移动技术开始介入到3D虚拟校园中，学生使用手机等移动设备就可以访问3D虚拟校园。这就需要3D虚拟校园要适应手机等移动设备的技术特点，简化图形和导航、交流工具及交互形式等。
参考文献：
[1]A. J. Kelton, Second Life: Reaching into the Virtual World for Real-World Learning, ECAR Research Bulletin, 2007(17).
[2]Second Life, 省略 , 2010(12).
[3]Active Worlds, 省略, 2010(12).
[4]Alliance Library Syste[OL].省略/secondlife.htm2011(1).
[5]Mary Lou Math, Desinning the virtual campus,Design studies, Virtual Reality:Research, Development and Application 3(1):25-33.
[6]省略, 2010(12).
[7]B. Read,(2006, August 29), Second Life keeps chuggingalong. TheChronicle of Higher Education[OL].省略/wiredcampus/article/1529/second-life-keepschugging-along.
[8]G. M. Lamb, (2006, October 5), At colleges, real learning in a virtualworld. USA Today[OL]. 省略/tech/gaming/2006-10-05-second-lifeclass_x.htm
[9]N. Jennings & C. Collins, Virtual or Virtually U: Educational Institutions in Second Life, International Journal of Social Sciences, 2(3), 2008.
[10]Andrea De Lucia，Development and evaluation of a virtual campus on Second Life: The case of SecondDMI，Computers & Education 52 (2009) 220-233.
[11]Lucia Rapanotti，A Second Life campus for part-time research students at a distance，Computers & Education 35(2008) 26-29.
[12]Jonathan London，Theoretical principle of Learning Evirement，East China Normal University Press，2002(68)(In Chinese).
[13]Bonnie,A.Nardi, A Comparison of Activity Theory,Situated Action Models,and Distributed Cognition[A].Context and Consciousness:Ac-tivity Theory and Human-computer Interaction[M].Cambridge,MA:MIT Press,1996.
[14]Ekaterina Prasolova-Fland Analyzing place metaphors in 3D educational collaborative virtual environments, Computers in Human Behavior 24 (2008):185-204.
web3d技术论文范文3
【关键词】计算机；数字博物馆；网络技术
几年前，我们还在想象如何足不出户游遍世界大大小小的博物馆，领略世界的博大，如今已经可以轻易实现。虚拟现实技术以及网络技术的发展带来了“数字博物馆”这种新形式，更带给我们惊喜，人们真的可以在网络上或者通过购买媒体光盘来“游览”博物馆，解决了地域以及时间的种种问题。科技是伟大的，同时也带给我们种种思考：如何建设一个好的数字博物馆？
建设一个好的数字博物馆，其结构是尤为重要的。就像我们平时选择住房，没有好的结构住进去并不舒服，无论房子用了怎样的建筑材料和新技术，都不能满足人们对于舒适感觉的重视。论文百事通数字博物馆的建设也是这样，我们大可以将它想象为现实的博物馆来研究它的结构。
一、数字博物馆系统结构定义
通常实体博物馆有这样几个基本结构：导航及外观（包括博物馆的整体感觉，包括装饰和陈列所形成的气氛），展品陈列区，浏览者休息及交流区，浏览者留言区，咨询服务区（包括触摸屏等科技元素），所有展品收藏区（或者档案收藏区）。
虚拟博物馆与传统博物馆有很多共通和可以借鉴的地方。数字博物馆总结起来大致也可以分为六个部分：用户界面、展示区、互动游戏区、检索区、讨论区、资源库。
1.用户界面：它是每一个数字博物馆必不可少的元素，是数字博物馆的导航，以直观引导用户寻找自己需要的内容，是数字博物馆视觉艺术的体现，也是对于整个博物馆艺术氛围的视觉载体。
2.展示区：是具体展示数字博物馆内容的区域。相当于实体博物馆中的展品陈列区，也是博物馆中的重要部分。展示区还可以分为普通展示区和主题性展示区。普通展示区是进行长期展示的区域，专题展示区则需要定期更换领域新的动向或者用户和受众感兴趣的主题，形式比较自由。
3.互动游戏区：这个区域在数字博物馆中是一个娱乐性的区域，通过游戏加深对博物馆内容的理解，起到增加趣味性的作用。现在，无论是何种载体的数字博物馆都开始重视这个区域。
4.检索区：当用户面对着庞大的博物馆系统，有目的地想要寻找某个内容的资料时，利用导航进入非常不方便。这时需要发挥博物馆的检索功能，快速准确地找到对应信息。而一个高效率的信息检索系统对于数字博物馆来说是很重要的。检索需要具备完善的检索系统。一方面是检索内容，如文字资料检索、图片资料检索、视频资料检索等；另一方面是检索方式，如关键字检索；内容检索；资料信息检索等手段。
5.讨论区：用于用户实时浏览过后的交流与意见反馈。对于以网络为载体的数字博物馆，讨论区是必不可少的结构。
6.资源库：它是整个数字博物馆的仓库。用户通过导航系统或检索区来调用数据库中的内容。
图1：数字博物馆系统板块
二、数字博物馆各系统结构中的艺术表现及文化创意
了解了数字博物馆的结构及其作用，接下来就是怎样去把握各个结构的艺术表现以及文化创意。
（一）用户界面：用户界面中包含着几大元素：界面背景、交互热区、标题文字以及界面动画。用户界面设计往往是设计者艺术手法最直观的表现。由于用户界面不仅带给人视觉上的感受同时也充当着导航的作用，所以艺术与功能之争同样存在于用户界面的设计上。既要体现数字博物馆的文化艺术氛围和交互的趣味性，又要最大限度地实现人机交互，使用者可以方便地进行浏览和操作。这并非是简单的多媒体界面设计。数字博物馆的任务决定了它的功能性是至关重要的。所以可以说数字博物馆用户界面设计中的功能与艺术是基础和上层建筑的关系，两者并非是冲突的。
以刚刚夺得莫比斯大赛全场大奖的“盛世钟韵”（大钟寺博物馆）为例，大钟寺博物馆的界面设计在取材上采用的是中国古纹样以及钟的形象，用户第一印象就知道博物馆的内容。其次，在设计手法上多用曲线，突出了古典的韵味。颜色上采用纯度较高的蓝色、黄色和红色，是中国的古典用色；界面大面积采用匀染手法的背景，灵感来自于恢宏的中国画法，给人湿润与和谐的视觉感觉；在交互动画上采用了光效，更增加了东方神秘气氛；风格上采用了古典与现代折衷的路线，较多地利用了自然的元素。
（二）展示区：如果说用户界面更多地体现了艺术手法，那么展示区就需要有更多的文化创意在其中。中国的文化艺术非常地庞杂，很多艺术形式甚至比较相近或是互相关联。要抓住最具特色的一点，使其成为一条线索。例如，潍坊杨家埠年画、武强年画以及天津杨柳青年画同是年画，杨家埠的特色就在于线条粗犷，色泽明快，用色鲜艳以红、绿、蓝、黄为主，对比强烈，主题突出。画中人物质朴大方，散发着浓郁的乡土气息。年画不仅是祈福时张贴，也具有一定的故事性，完全来源于生活，真实而又充满趣味。所以在展示杨家埠年画时也以他的艺术特色作为出发点，多用鲜艳的颜色来表现。
在“盛世钟韵”这个数字博物馆作品中也体现了很好的文化创意。每一个国家都有各自的钟文化，中国的钟与世界其他国家的钟有什么区别，在作品中的体现就显得很重要。这个作品不仅要满足中国人对于钟文化的好奇更要满足外国怀着比较心态的浏览者的探究。所以，在作品中突出展现了“编钟”这一部分。编钟文化是中国独有的类别，其制钟技艺与众不同，古代劳动人民的智慧使其还具备了乐器的功能，这更增加了编钟的传奇色彩。这是展示“展品”特色的需要，更是能够更好诠释作品的创意点。
除此之外，视频的大量运用也能为数字博物馆增色不少。舞蹈博物馆也属于无形文化数字博物馆。有很多口传心授的传播方式不能通过实体的展示实现，在数字博物馆中可以大量运用视频以及动态捕捉技术实现。舞蹈属于瞬间的动作，可以用摄像将其复制和保存。除了影像的录制，很多时候采用动态捕捉器，将专门的点固定在关节上，舞蹈者举手投足，手摆动与身体所呈现的角度和距离，头扭动的频率与节奏都可以详细准确地记录成为动画，运用到数字博物馆中。视频以及动画技术在很多无形文化遗产类的数字博物馆中都占据了很重要的作用。解决了由无形文化遗产活动性、瞬间性的特点所制造的难题。
文化创意的方式除了结构上的创意，表现形式上的创意还有文字上的创意。以多媒体光盘“吴桥杂技”为例。我国的杂技种类繁多，分布也比较分散，“吴桥杂技”在制作时也颇费了一番功夫，怎样找创新点，挖掘兴趣点成为了这个作品首要解决的问题。通过实地的考察和总结，创作者们发现了吴桥杂技一个很有趣的特点，这也正是吴桥杂技区别于其他杂技的重点所在。那就是在吴桥人人都会杂技，杂技是人们生活的一部分，是茶余饭后的娱乐休闲活动。甚至还流传着一句顺口溜“上到九十九，下到刚会走，吴桥杂技人人拿手”。这句顺口溜简洁准确地体现了吴桥杂技的特点，那就是人人都会杂技并且玩儿的都是身边的生活用品。用筷子顶起滚烫的茶壶；用嘴含着桌子一角把它叼起来；蹬小孩儿等杂技信手拈来。就是这一句话成为了整个作品的创意点，使吴桥杂技的特点一下子深入人心。此外还有很多板块的标题别有意味，讲面食的博物馆以带“面”字的四字成语总结既简练又巧妙地突出了文化内涵。
（三）互动游戏区：互动成分的增加为整个数字博物馆增添了娱乐的气氛，更具有亲和力，因此在整个数字博物馆作品中比较容易成为兴趣点。“大钟寺博物馆”中为编钟设计了虚拟游戏——敲编钟。这引起了很多外国友人的兴趣，纷纷尝试。此外，在展示区还有一个比较引人注意的内容就是还原钟的制作过程。用3D技术制作的虚拟动画还原了当时人们浇灌铸钟的劳动场景以及工序。那一段历史谁也无法回去重新目睹，但是模拟的动画却打破了时空的界限，让每一个浏览者重温了铸钟的工序，仿佛身在其中，更增添了博物馆的历史氛围。
（四）检索区：检索区相对于内容较为复杂的大型数字博物馆是非常实用的。由于在数字博物馆中展示了大量有关的文字信息以及图片和视频，这些资料本身又具有一定的信息描述，因此可以成为检索的手段。如果单独陈列出文字、图片和视频资料的检索，将会大大增加数字博物馆的交互优势，更加人性化。在这里以一个多媒体光盘作为实例，将来可以应用到数字博物馆建设中。多媒体光盘“天行健”中有一个别具特色的视频导航。将视频集中在一个页面进行展示。由于人们可能对视频感兴趣而需要单独观看视频所设计的视频导航更增加了人性化成分。
《天行健》视频导航
（五）讨论区：讨论区的建立源于“博客”文化的兴起。现代人乐于表现自己，发表自己的看法与见解。讨论区的建立可以形成博物馆管理员与浏览者的互动，并且可以收集建议便于更新和了解民意及时作出反应。博客的兴起在一个侧面反映出人人希望参与的心情，所以讨论区的建立可以带动数字博物馆的互动，吸引更多的人来参与博物馆建设，形成活跃的气氛也算创意的一个方面。超级秘书网
（六）资源库：资源库属于数字博物馆的后台系统，承载整个博物馆的信息。由于它的作用，并不需要将它艺术化或者创意化。人们在检索时资源库就起到了非常关键的作用。
【参考文献】
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