毕业设计（论文）-中国水利博物馆“水中万象”展厅的新媒体展示交互设计--绿水青山展区.doc

苏州科技大学本科生毕业设计（论文） 苏州科技大学毕业设计说明书设计题目 中国水利博物馆“水中万象”展厅 新媒体展示交互设计绿水青山展区院 (系) 传媒与视觉艺术学院专 业 数字媒体艺术学生姓名 学 号 起迄日期2016年10月25日 2017年6月11 日 指导教师 职称 教授 填写日期: 2017 年 6 月 1 日 中国水利博物馆“水中万象”展厅的新媒体展示交互设计绿水青山展区摘 要当今，随着多媒体触控一体机、微缩模型和弧幕数字沙盘的快速发展，这种亦真亦幻的虚拟与现实场景已经深入我们的文化生活。弧幕数字沙盘采用了180的半包围屏幕，沉浸式的交互体验使用户可以更好的去了解绿水青山这一展区。微缩模型可以将展区内绿水青山的景色更好的展现在用户面前。本展区还采用了触控式一体机，将人机交互的体验更是极致的表现出来。此次设计利用3dMax来建模，渲染成高保真原型图。本展馆展区利用弧幕数字沙盘、微缩模型和触控一体机的结合来使用户体验可以达到一个更好的效果，充分体现了新媒体交互在展馆内的应用。本文对“水中万象”绿水青山展馆的交互设计过程做了详细描述，使用户可以了解整个设计过程及设计理念。关键字：展馆；触控一体机；弧幕数字沙盘；人机交互；微缩模型New Media Interaction Design of the Aquatic-panorama Display hall in National Water Museum of ChinaExhibition Area of Beautiful SceneryAbstractNowadays, with the rapid development of multimedia touch control machine, miniature model and arc screen digital sand table, this kind of virtual and realistic scene has already penetrated into our cultural life. The arc screen digital sandbox 180 degrees semi enclosed screen, interactive immersive experience allows users to better understand this exhibit beautiful scenery. Miniature Exhibition beautiful scenery scenery can be better displayed in front of the user. The exhibition area also uses touch type all-in-one machine, the man-machine interactive experience is the ultimate manifestation. The design uses 3DMAX to model and render it as a high fidelity prototype. The exhibition area makes use of arc screen, digital sand table, miniature model and touch control machine to make the user experience achieve a better effect, and fully embodies the application of new media interaction in the exhibition hall. The interactive design process of water Vientiane beautiful scenery Pavilion is described in detail. Users can understand the entire design process and design idea. Key words: Exhibition hall; Touch control machine; Arc screen; Digital sand table; Human-computer interaction; Miniature model22目 录第1章 绪论11.0 设计调研背景11.1 设计调研报告11.1.1 调研概况11.1.2 调研分析11.2 研究目的、背景与意义21.2.1 研究内容21.2.2 研究思路与方法21.3 设计过程中遇到的问题3第2章 开发工具52.1 PHOTOSHOP52.2 3DMAX6第3章 项目简介83.1 产品描述83.2 产品定位83.3 项目创新点8第4章 设计说明93.1 设计理念及构想93.2 设计特点103.3 设计过程10第5章 操作说明164.1 触控一体机控制16结 论19致 谢20参 考 文 献21第1章 绪论本章主要概述调研的概况，绿水青山展区所用交互手段以及数字沙盘投影在展区内的应用。1.1 设计调研背景（1）项目位于中国水利博物馆2楼原临展区空间，占地750平方米，由原来的水与生命、水与科技以及水资源三大展厅搬迁升级而成。 （2）本次重新设计围绕中心核心展项总体布局，内容贯穿原三大展区主题内涵，并依据空间实际情况，设置水生命、水科技、水资源、绿水青山、防涝防台五个主题区互动体验空间。 （3）本展区为绿水青山展区，这是经过小组7人讨论后决定各自所负责的区域以及任务，绿水青山展区是中国水利博物馆“水中万象”展厅的新媒体展示交互设计团队毕业设计的一部分，在团队毕业设计中属于第五部分，这一展区是为了展现祖国大好河山。1.1 设计调研报告1.1.1 调研概况（1） 调研时间：2017年3月8日（2） 调研人员：汪展、张洪瑞、张岩、黄仙、李文辰、王倩文（3）调研方式：实地调研、问卷调研调研对象：杭州萧山区中国水利博物馆1.1.2 调研分析（1） 过程分析此次，来到中国水利博物馆，看到了各种各样的交互方式，展区内容花样繁多，有全息投影、触控一体机、多屏互动、全景沙盘、数字影像等技术，这些技术与人机交互紧密结合，让用户有一种身临其境的感觉，这种科技感让用户可以更加鲜明的感受到科学的力量与现实生活的结合更加完美，尤其是全景沙盘与触摸一体机的完美结合使人仿佛身临其境，分辨不出哪里是真实的场景，哪里是虚幻的场景。（2） 结果分析通过这次调研，可以看出沙盘在展馆内的应用颇多，而最出效果的也是沙盘，这种沙盘前面是真实的布景，而后面却是一幅美丽的人工画廊，可以达到真景与虚景（人工画廊）结合使人分辨不出实景与虚景交界处，以此来达到亦真亦幻的独特的用户体验效果。也正因为如此，本次水中万象绿水青山展区才采用了沙盘这一交互方式。1.2 研究背景、目的与意义（1）背景：近些年来，新媒体交互技术开始越来越多的在展示设计领域中应用，极大地改变了传统的展陈模式与观展模式，同时也促进了展示设计理念的频繁更迭。新媒体展示设计中的交互设计突破了设计创作的时空物理限制，打破了传统线性传播模式，拓展了信息传播的广度与深度，使展览形式发生了转变，逐渐由静态发展成为动态。使观众在展览活动中的互动体验以及展品的信息交流更加多层面立体化，对展览主题得到了更深层的解读。（2）目的：本设计课题以中国水利博物馆“水中万象”展厅为例，通过专业的所学知识整合多种信息和媒体技术，进行场馆中相应展区的新媒体展示资源的交互设计，以实现更加丰富的展示形式与交互方式。（3）意义：作为水利部直属的国家级行业博物馆，此次展览宣传了人民群众治水的历史功绩和伟大成就，弘扬水利精神，传承水利文化，普及水利知识，促进水利持续发展。与此同时，新形式的展示资源，提高了展示的效率，并适应了可持续发展的时代潮流。作为研究者，通过研究这个课题锻炼了自己所学专业的技能，培养与团队合作的意识，为日后进入社会的工作打下基石。1.2.1 研究内容（1）策划展区的展示内容，根据展区的主题“绿水青山”设计实体“微缩模型”和4D影音动画，汇至展区平面图，布局设备的位置。（2）对自己所负责区域建模，包括展览区域的地面，墙壁，以及展览所用到的设备。建模完成后，准备好应有的贴图和将要播放的影音资料。（3）将小组成员各自负责的区域整合，制作展览的效果图，必要时增加一些细节放大图。（4）完成策划方案，将调研的方案交给组长。（5）预期目标：完成展览的策划，将展览的模拟效果各个方面完整的呈现出来。1.2.2 研究思路与方法本课题的研究思路与方法如下：有关新媒体展示设计中交互设计的研究是本课题的研究重点，通过调查法、文献资料法、经验总结法多种方法综合使用。比如调查法，通过手记有关书面资料和网上检索，对国内外新媒体展示设计的发展概况的研究，力求把握新媒体展示设计中交互设计的发展现状和前景。比如文献资料法，大量收集与题目相关的文献资料，通过整理分析出若干典型的新媒体展示设计的个案分析，加以融合实现对课题的设计。研究步骤：（1）对个人所负责展区进行内容收集和梳理。（2）团队共同讨论，进行整个场馆的布局。（3）完成展馆的分区，以及每个展区的位置，场馆整体的基调。（4）调整完善策划，并开始展区的建模。（5）修改效果图。（6）最终整体调试，完成作品。1.3 设计过程中的问题在小组讨论过程中，关于展馆区域划分的问题出现了分歧，每个成员分多大的面积成了一个棘手的问题，谁分多大的区域，每个展区所需面积不一样，所以分区成了一个很大的问题，在经历了很长一段时间的纠结和讨论，我们决定先构建思路，想想各自的展区内容和需要用到的交互方式，这样，我们小组成员各抒己见，解决了这个问题；关于展厅建筑风格的问题，在小组成员查阅大量有关资料也最终确定了整个展厅风格；虽然在大三学过3Dmax这一建模软件，但在实际操作过程中还是遇到了好多瓶颈，例如，一些摄像头的摆放、贴图的问题、灯光如何打以及VRay渲染器设置等诸多细节问题，这些问题最突出的要数VRay渲染器的设置，因为要调试，而每次渲染时间要一个小时左右，尽管后来降低了渲染图的画质，但还是花了不少时间；总体来讲，这次毕设花在渲染这一环节的时间最多，也是最艰难的一环，因为电脑硬件的问题多次出现系统崩溃，还要克服心理障碍，劝说自己这次不行下次，一定要坚持做到最好，秉承不放弃、不抛弃的态度最后认认真真渲染好了每一张图片，做到真正的高保真原型图。第2章 开发工具本章主要介绍了通过利用3dsMax软件进行建立各种模型，用PHOTOSHOP软件进行贴图处理。2.1 PhotoshopAdobe公司的PS图象处理软件是一个图像处理软件，跨越两大平台，PC和Mac。功能繁多，操作方便，并支持大量第三方插件等功能，使得它在众多用户中得到了一致好评。友好的、精致的界面和简单-使用自定义的功能，让PS图象处理软件强大到足以在正常人的手的功能。图2.1-1学习的一个重要指标是PS图象处理软件掌握选择不同选区的方法，然后对各种图像的精确合成将不再是一个问题。在功能上，软件可分为图像编辑、图像合成、色彩匹配和功能色彩效果。图像编辑是图像处理的基础，可以对图像进行缩放、旋转、倾斜、镜像和透视等各种变换，也可以对图像进行复制、删除、修复受损图像等。图像合成是通过应用层的多个图像的操作，合成工具完成，明确的含义，这是唯一的方式，必须通过在艺术设计；软件提供的绘图工具，让外国形象和创造性的良好融合。学校的色彩可以方便的对图像进行颜色浓淡，色彩的倾斜调整和校正也可以在不同的颜色之间切换，以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体的应用。特效软件，主要由过滤器、通道和工具综合应用。它包括图像的特效和特效，如油画、浮雕、石膏画、绘画等。传统的艺术技巧可以通过软件的特效来完成。使用该软件可以帮助我们预先建立一些草图，设计图和计划，以便我们可以更方便地在随后的开发过程中。优化的纹理也可以被施加到模型的渲染。2.2 3dMaxAutodesk 3dMax是一款三维制作软件，它集建模、渲染和制作于一体。它已广泛应用于广告、影视、建筑设计、工业设计、多媒体制作、游戏、辅助教学和工程可视化等领域。广大3D动画爱好者认同。图2.2-13dMax是一家领先的三维建模软件，建立零件的三维模型后，用户可以使用该软件绘制函数的物理渲染建立好的零件，从而得到一个真正的水平绘制。呈现的图像与3dMax是很现实的，如果你使用先进的渲染，并把部分场景中，可以实现真正的程度。VRay渲染器是目前业界最受欢迎的渲染引擎。它为不同领域的3D建模软件提供了优秀的高质量的图片和动画渲染。除此之外，VRay渲染器还提供了单独的渲染程序，方便我们渲染各种高质量图片，例如，一种特殊的材质VrayMtl，在场景中使用该材质可以更好更快的渲染。VrayMtl，你可以应用不同的纹理贴图，控制其反射和折射，增加凹凸贴图和置换贴图，有力直接的全局光照计算，并选择BRDF材料。使用这种渲染器可以快速的提高渲染效率，以前渲染一张图需要2个小时，现在只需要1个小时。可编辑多边形工具是3dMax中使用的非常常用的工具。每个多边形包含三个元素：“点”、“线”和“面”。位线，线入面。通过改变正则对象的三个元素，可以创建大量的三维图形，并可以巧妙地使用布尔工具。该模型的建立只能想象。无论是可编辑网格还是可编辑多边形，还是可编辑片面，都是将原始不可编辑物体转换为可编辑状态，这种工具方便了我们对各种3d图形的变形应用，可以使我们更得心应手的操作三维图形。在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。3dMax 软件将向智能化、多元化方向发展。第3章 项目简介本章介绍了整个展馆展区内容以及所针对的用户人群以及产品定位。3.1 产品描述（1） 此次设计结合了弧幕数字沙盘与微缩模型，又融合了触控一体机，是数字沙盘史上的一个里程碑。（2） 弧幕的曲面屏采用了超高清显示技术，可视角度可达180。（3） 沙盘采用微缩模型，每一个布景都接近杭州的各个景点的实景，总共有4个景点，分别是杭州雷峰塔景区、宋城、断桥以及九溪十八涧，每一处都把杭州的景色表现的淋漓尽致。（4） 一体机可以控制这些沙盘周围的灯光，这个在第五章有详细说明。3.2 产品定位（1）此次展区内的展览设备及内容面向所有用户。3.3 项目创新点（1） 此次展馆展区内容的创新点是弧幕数字沙盘与传统的微缩模型相结合，又融合了触控一体机，是交互方式的大融合，交互内容新奇有趣，又有传奇色彩。（2） 奇思妙想的想法，可以说是一次沙盘史上的一次革新。第4章 设计说明本章主要介绍了设计方向以及设计内容，详细介绍了设计理念以及高保真原型图。3.1 设计理念及构想图3-1(1) 灵感来自Samsung的曲面屏，曲面可以使可视角度增大，所以即使在偏离中心的角度观看，效果也不错；图3-2(2) 弧幕的数字沙盘：利用多通道图画交融技术、三维立体空间后台处理系统、智能化中控系统集成技术，结合传统物理沙盘与弧幕双向互动演示，能够充分的展现出大纵深的景深和地势地貌等多种信息，以达到身临其境的效果；图3-3(3) 在用户观看时，弧幕数字沙盘可以任意选择角度，不论在哪个角度都可以看到完整的沙盘；(4) 参观者完全被包围在场景中，让参观者无法分散注意力；(5) 当曲面的弧幕与凹凸曲折的实景（沙盘）相结合时，可以让观众都分辨不出哪里是实景，哪里是虚景（弧幕），达到那种亦真亦幻的效果；3.2 设计特点（1） 数字沙盘与传统沙盘结合，使用户可以更加直观的了解“绿水青山”。（2） 将弧幕数字沙盘与“微缩模型”技术结合，另辟蹊径，使展馆展区更具交互性，增加更多互动氛围，使展区具有可玩性。（3） 触控一体机的使用可以使交互趣味更浓，增加用户粘性。（4） 大型半包围弧幕使观看角度无死角，一览无余。3.3 设计过程整个设计规划到建模的过程：在拿到项目“水中万象”展厅设计任务书后，我们组共7个人和指导老师召开了第一次碰头会，这次会议确定了各自的展区主题内容以及各自展区的大概面积，划分区域，然后开始查询大量有关资料，其中确定了五大展区，分配好各自任务后就开始设计了。首先，思考各自的创意点，反复推敲创意的可行性，做可行性分析，搜集资料，整合资源，设计草稿；接着，进行第二次小组讨论会，根据各自的设计内容来进行展区规划，分析各自所需面积，进行展区嵌套整合，数据分析可行后由整合资源之人来进行汇总；然后，根据各自所分展区面积以及讨论结果来进行设计建模，互相学习交流经验，熟练对3Dmax的应用；另一方面，对所有建模内容进行二次整合，再进行第三次小组讨论会，明确各自展区所出现的问题，组长提出建设性意见，进行二次修改；之后，确定展区整体风格，进行建模贴图，做模型优化处理，与指导老师进行对接，针对各自所出现的问题进行逐一指导，了解每个展区的内容及交互方式，做最后的资源整合，结合指导老师所给出的建设性意见来进行最后的推敲，找出问题并解决；最后，对展区模型物体进行打光，处理好灯光问题后，做最后的渲染工作，调整VRay渲染器的参数进行最后的处理，反复调整，反复确认效果，以求达到最好的渲染效果。（1）针对拿到的展区设计主题，搜查相关设计资料，进行调研分析，根据分析数据做流程图，了解展区的布置，了解新媒体展示交互设计在展馆中的应用。设计主题：中国水利博物馆“水中万象”展厅的新媒体展示交互设计绿水青山展区图3.3-1图 3.3-2 展台空间尺寸: x 420mm 2 x 3000mm（2）多次咨询指导老师，改图纸，讨论交互方式，交流心得，一次又一次使展区内容更加完善，定稿后深入建模；建模过程中遇到众多问题，期间又多次请教了指导老师，每到一环节解决不了，一找百度，二找老师，就这样完成了所有区域的建模。虽然建模过程中遇到这样那样的问题，但凭借持之以恒的精神，最终不负众望。自己学会了遇到问题淡定处理，不依赖他人的自强精神。图2-1白模图2-2白模（3）之后是贴图、打灯光和渲染，渲染成高保真原型图。图3-1正视图图3-2局部（4）采取杭州四个景点作为建模对象，分别是杭州九溪十八涧、杭州雷峰塔、杭州宋城、杭州断桥这四大景点，选择这些景点是因为这些景点可以很好的突出中国水利博物馆“水中万象”展厅的新媒体展示交互设计绿水青山展区这个主题，符合“山水浙江、诗画江南”的主旨，也会让“绿水青山就是金山银山”之路越走越宽广。图4-1九溪十八涧图4-2雷峰塔图4-3宋城图4-4断桥第5章 操作说明本章主要讲述一体机的操作使用以及一体机和数字沙盘的配合使用，通过讲述这些来告诉用户怎样操作，这样可以更好的了解这一项目。4.1 触控一体机控制触控一体机是将触摸屏、液晶屏、工业pc单元（俗称的主机）以及一体机外壳进行完美的组合，最终通过一根电源线就可以实现触控操作的机器，称作为触控一体机。触控一体机使用更方便。用户可以通过手指或其他对象直接将信息输入计算机。像鼠标和键盘一样，它是一个输入设备。触摸屏具有耐用性好、响应速度快、节省空间、易于通信等优点。使用这种技术，可以通过简单地用手指触摸电脑屏幕上的图标或文字来实现主机的操作，从而使人机交互更加简单明了。这项技术大大方便了不懂计算机操作的用户。图4.1-1 展厅正视图（1） 一体机可以控制弧幕，用户点击哪块区域哪块场景就可以在弧幕上呈现出来，还可以利用一体机多点触控的技术进行随意放大缩小，这样可以操控所选区域的远近，这种交互方式是触控一体机与弧幕数字沙盘的完美结合，可以使人机交互发挥到极致，例如点击雷峰塔场景，弧幕上就呈现出雷峰塔的详细画面，期间，还伴随有流水声和雷峰塔附近嘈杂的人声，这样可以更好表现画面的真实感，真正达到一种4D影院的效果。图4.1-2 展区局部（2）本展区还采用了微缩模型这一技术（微缩模型，指将现实世界已存在，或已有过描述的场景按照一定比例等比缩小并用材料制作出来，向观众展示的模型。微缩景观有助于观者能更全面、整体地观察。著名景点的微缩景观还具有装饰性。设计师们也会通过对微缩景观的艺术加工使其成为闪亮的装置艺术。微缩景观不同的缩小比例会给观者带来不同的视觉感受。某些大型建筑的微缩版虽没有原型那般宏伟，却别有一番精致。）一体机还可以控制这些微缩模型的灯光，比如选择宋城，那么宋城这一场景就呈现在弧幕上，同时，灯光打向宋城这一区域的微缩模型沙盘，而且宋城的一些叫卖声、鸟叫声、风鸣声等都会伴随其中，而其它没有被选择的区域光线就会变得暗一些，这样设计使用户更加具有操作感，使其交互性更加具有控制力、吸引力。图4.1-3 灯光（2） 一体机在待机状态时，弧幕和微缩模型的灯光都是开着的，弧幕依然是最初的场景，和微缩模型沙盘几乎融为一体，只有用户操作触控一体机时，才会变换弧幕内容以及沙盘灯光。这样做的目的就是为了使用户更多的参与到这个弧幕数字沙盘系统中来，增加用户体验，增强趣味性，增加用户粘性，使得这个展区可以成为展馆内最受欢迎的一个区域。结 论从开始选题到完成设计，整个设计过程中我学到了很多，收获了很多。通过这段时间的锻炼，我觉得自己不单专业技能提高了很多，还学会了团队协作，明白团队合作的重要性，没有团队的配合、没有指导老师的帮助，我们是不可能完成这么一个浩大的工程的还有处理问题的方法掌握了更多，在完成本设计的过程中我也遇到了好多棘手的问题，但是通过不断的查询资料、文献终于还是解决了那些问题，可见我们还是需要坚定的意志和不懈的努力，才能克服困难。还有，当我们看到我们团队共同的毕业设计被展览的时候，我们会有一种集体荣誉感，那时我们会觉得再困难、再艰辛都值得了，一切的努力和付出都化作我们继续前进的动力了。致 谢时光荏苒，不知不觉中大学时光已经从指缝中溜走。在即将毕业的时光中，能完成这样一份毕业设计作品还是感到十分的欣慰，无论最终的效果如何，它都代表着我们最美好的大学时光，是四年时光的缩影，承载着我们最美好的希冀。 这段时间特别感谢我的指导老师陈卫东老师，陈老师不仅在繁忙的教学任务中抽出大量的时间对我的毕业设计和论文提出大量的建设性意见，同时，从最初开题报告开始之时，他就定期与我们联系，这几个月中不断给我们督促，也不断给我们鼓励。他的平易近人、他的专业的知识技能、他的严谨治学态度，都让我们获益匪浅，也值得我们好好学习。在这次毕设的过程中，陈卫东老师对我的指点和督促，我表示由衷的感谢，对于他给出的批评，我也会虚心的接受。对于他在平时阶段性给我们提出的建设性意见或建议，我表示极大的赞许。除了他教会给我们的专业知识以外，他那严谨的治学态度和伟大的科研精神，也是我们应该具备的品德。所有这些都将对我未来的工作态度产生潜移默化的影响，再一次向他表示感谢。而且还要感谢我们团队的其他毕业设计指导老师，孙芳芳老师，胡依娜老师，张迪老师还有创捷传媒展览有限公司的袁晓寒所长，正是由于他们的信任和鼓励，我才能在这么短的时间内完成设计。由于我的毕业设计属于团队设计的一部分，我要感谢我的伙伴们，创作的过程不是一帆风顺的，我们经历了许多酸甜苦辣，既有遇到困难时的苦闷，也有解决问题后的快乐，既有熬夜赶工的辛苦，也有完成项目的欣喜，经历了许多，也收获了许多。我相信，我们团队是最棒的！最后，向审阅本设计作品的老师和领导致以最真挚的感谢！参