【摘 要】目前,舞臺場景布置的設(shè)計工作多采用平面圖形的方式,視覺效果不足,立體感較差,而制作逼真的三維場景設(shè)計需要耗費(fèi)大量的時間成本和人力資源成本。本文提出了舞臺場景布置三維模型庫的建立步驟,并就三維模型庫檢索方法進(jìn)行了討論。
【關(guān)鍵詞】舞臺場景布置 三維模型庫 分詞 三維模型檢索
舞臺場景布置將繪畫藝術(shù)、造型藝術(shù)、色彩藝術(shù)、視覺藝術(shù)、空間藝術(shù)融繪在一起。它是節(jié)目主題思想的最直接的表現(xiàn),也是與觀眾進(jìn)行交流的第一印象。舞臺場景的布置因?yàn)橹黝}不同,藝術(shù)思想不同,呈現(xiàn)出繽紛多彩的特點(diǎn)。但是縱觀所有的舞臺場景布置,也會尋找出其中的規(guī)律性和共性的特點(diǎn)。如何充分利用這些共性和特點(diǎn),是一個需要思考的問題。
與此同時,不管是大型電視臺還是小型文藝表演,舞臺場景的設(shè)計大都是平面圖形的構(gòu)想,再進(jìn)行高仿真度三維建模。平面圖形不便于用戶進(jìn)行設(shè)計和想象,可擴(kuò)展性差;三維建模又需要耗費(fèi)大量的時間和人力資源,這樣無形中提高了舞臺場景的設(shè)計成本。
建立一個三維模型庫,對于提高模型和場景的的重復(fù)利用率,加快檢索速度,縮短設(shè)計周期,都會產(chǎn)生不可估量的重要作用。
一、三維模型庫概述
三維模型庫對燈光,音響,顯示屏等舞臺設(shè)備進(jìn)行三維模擬,根據(jù)用戶給出的場地尺寸情況,再結(jié)合用戶通過語言描述的關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,得出相匹配的場景模型。用戶可以對場景模型中的設(shè)備進(jìn)行替換和修改,最后形成可執(zhí)行的舞臺場景布置方案。通過三維模型庫的篩選,搭配和修改,對于舞臺場景布置進(jìn)行事前控制,事中調(diào)整,事后存檔,提供完整的解決方案,節(jié)能減耗,經(jīng)濟(jì)適用。
一個完整的三維模型庫系統(tǒng)主要包括三個方面:人機(jī)交互界面,三維模型庫和檢索算法。
(一)人機(jī)交互界面為用戶提供了一個可以查詢,使用,修改三維模型庫的界面操作。好的人機(jī)交互界面不僅,實(shí)現(xiàn)了軟件的功能性,還兼具了較高的可用性、審美性、容錯性、學(xué)習(xí)性等等。
(二)三維模型庫有兩種存儲類型。
一種是單個的用于舞臺場景布置的對象,如:聚光燈,背景墻,紅毯,臺階,泡泡機(jī),音響,話筒,鋼琴等。
另一種是對于某一些常用的舞臺布置進(jìn)行分類總結(jié),形成可重用的模式,供用戶進(jìn)行篩選和復(fù)用。
(三)三維模型庫的檢索算法提供了對于三維模型庫的快速查找功能。
二、三維模型庫的建立步驟
解析后的三維數(shù)據(jù)對應(yīng)的就不再是背景墻、燈光、音響、泡泡機(jī)、電子顯示屏等對象的文字描述和圖片描述,而是三維模型。一般來說,三維模型以ftp方式存入存儲服務(wù)器,這樣用戶可實(shí)現(xiàn)模型的增刪改查。三維模型的建立需要經(jīng)過關(guān)鍵字描述,預(yù)渲染,分布式渲染,創(chuàng)意描述等步驟。
(一)格式轉(zhuǎn)換
對于現(xiàn)成的三維模型,需要用專有軟件對由各種三維模型生成軟件產(chǎn)生的三維模型文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換,用同一種格式存儲在三維模型庫中。
(二)三維繪圖
本三維模型庫可以嵌入已有三維繪圖軟件的繪圖功能,經(jīng)過預(yù)渲染,渲染等步驟,實(shí)現(xiàn)人工三維繪圖,并以同樣格式存儲在三維模型庫中。
(三)二維圖片
預(yù)渲染后用戶提交正負(fù)X軸、正負(fù)Y軸和正負(fù)Z軸六個方向的截圖(人工),然后渲染縮略圖存入三維模型庫,將三維的模型轉(zhuǎn)化為二維的圖片,這樣可以利用傅里葉變換,然后實(shí)現(xiàn)基于投影的三維模型的檢索。
(四)關(guān)鍵字描述
每一個三維模型根據(jù)幾何形狀,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),材質(zhì),紋理,顏色,明暗效果,作者,存儲路徑,文件格式,模型坐標(biāo)系等等都會呈現(xiàn)出差異性。在保存這些三維模型的時候手動將這些關(guān)鍵字形成的關(guān)鍵字表單保存到三維模型庫中。這里,可以對常用的關(guān)鍵字進(jìn)行歸類,方便用戶進(jìn)行關(guān)鍵字快捷設(shè)定。
(五)場景創(chuàng)意描述
由上述三維數(shù)據(jù)可以組合形成一個個常用的具有代表性的舞臺布置場景模型,在三維模型系統(tǒng)中還需要對這樣的三維模型進(jìn)行場景創(chuàng)意描述,方便后期進(jìn)行文本相似性檢索。
下面舉兩個例子。第一個是燈光模型。該場景用于舞臺布景,利用不同類型光源和光束,色彩斑斕,烘托氣氛,變幻無窮,適用于晚會,舞會,音樂會和慶典等場景。第二個是臺階模型,該場景用于舞臺布景,用不同高度和樣式的臺階豐富舞臺,層次分明,富有空間感,有透氣感、距離感?,F(xiàn)場氣氛莊重典雅,利于展示,適用于合唱,表演,比賽等情景。
經(jīng)過上述步驟的完善,舞臺場景布置的三維模型庫的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)就完成了。
三、三維模型庫檢索技術(shù)重點(diǎn)
本文提供的三維模型的檢索部分從檢索方式上可以分為四類:關(guān)鍵字檢索,創(chuàng)意關(guān)鍵字檢索,三維模型六張縮略圖預(yù)覽檢索,三維模型直接查看篩選。在檢索的特征提取、相似性匹配、索引結(jié)構(gòu)和查詢接口等環(huán)節(jié)中,運(yùn)用到了很多技術(shù)原理。下面就簡要介紹其中兩點(diǎn):
(一)基于文本的三維模型檢索
在三維模型的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)中,在三維模型和對應(yīng)關(guān)鍵詞之間存在對應(yīng)關(guān)系,同理,在三維模型場景和創(chuàng)意描述關(guān)鍵字之間也存在對應(yīng)關(guān)系。在三維模型庫建立索引和查詢的過程中,都是以基本的語素項(xiàng)為單位的。每一個關(guān)鍵字描述都對應(yīng)一類語素項(xiàng)的組合。利用相同的分詞系統(tǒng),把短語或者句子切分成相同的結(jié)果,才能保證檢索過程順利進(jìn)行。
現(xiàn)有的分詞算法可分為三大類:基于字符串匹配的分詞方法、基于理解的分詞方法和基于統(tǒng)計的分詞方法。按照是否與詞性標(biāo)注過程相結(jié)合,又可以分為單純分詞方法和分詞與標(biāo)注相結(jié)合的一體化方法。目前有一些較為成熟的分詞系統(tǒng)如Lucene分詞、MMSeg4J、CJKAnalyzer、Paoding Analysis等。本三維模型庫系統(tǒng)的分詞器需要具備三大特點(diǎn):首先是組件代碼開源,最好可以提供lucene和solr 接口。其次,需要完全的面向?qū)ο笊婕?,最后還需要高效率,在PIII 1G內(nèi)存?zhèn)€人機(jī)器上,1秒至少可準(zhǔn)確分詞 50萬,綜上所述,本模型檢索系統(tǒng)采用Paoding Analysis。
例如:瀑布外形為柱形,瀑布般飛流直下、氣勢磅礴、場面壯觀。經(jīng)過分詞系統(tǒng)分析,顯示為:瀑布/n外形/n為/v 柱/n 形/n ,/w瀑布/n 般/u飛/v 流/v 直/d 下/f 、/w 氣勢磅礴/v 、/w 場面/n 壯觀/a 。/w
(二)基于映射的三維模型檢索
基于內(nèi)容的三維模型檢索步驟是:標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理,特征量采集,特征量相似度比較,得出檢索結(jié)果。因?yàn)橥蝗S模型在具有不同位置、不同方向、不同旋轉(zhuǎn)角度等不同細(xì)節(jié)時所呈現(xiàn)的樣子會有不定量的變化,所以在三維模型中手工建立三維坐標(biāo)系時,需要將所有三維模型變換至一個標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的范圍內(nèi),保證其表示方式具有唯一性(二維相似性)。
基于映射的三維模型檢索是基于內(nèi)容的三維模型檢索的一個方向?;谟成涞娜S模型檢索基本思想是將三維模型檢索投射成二維圖像的檢索。
第一步建立三維坐標(biāo)系,x軸為三維模型距離最長的兩個點(diǎn)確定,y軸為垂直X軸的距離最短的兩個點(diǎn)確定,z軸與x軸和y軸兩兩垂直。如圖一所示
第二步得到三維模型在立方體空間的六個面上的投影平面,建立二維投影圖片的縮略圖。
第三步經(jīng)過投影得到的六個面經(jīng)過霍夫曼變換可以實(shí)現(xiàn)向三維模型的轉(zhuǎn)換。
在上述可逆過程中,將三維模型的投影圖片作為中間的介質(zhì),進(jìn)行檢索。
四、總結(jié)和展望
盡管本文提出了舞臺場景布置三維模型庫的建立方案,但是由于技術(shù)局限性,還有許多問題有待更深入的研究:
第一、由各種三維模型生成軟件產(chǎn)生的三維模型文件有.obj .max ,.fbx和.maya等各種不同的格式,給三維模型庫的建立帶來巨大的困難。
第二、由于三維模型的復(fù)雜性和每個人對于三維模型理解的不一致,造成三維模型的仿真度和實(shí)用性受到了影響。
第三、對于用戶的個性化需求和興趣研究還有待提高。
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