【毕业学位论文】（Word原稿）基于Cult3D的手机产品网页三维展介系统-软件工程

1 职业型硕士博士（打印时删除） 硕 /博士学位论文 （专业学位） 姓 名： 学 号： 所在院系： 软件学院 职业类型： 工程硕士 专业领域： 软件工程 指导教师： 副 指导教师 ： 二 一 三 年 三 月 基于 手机产品网 页 三维展 介 系统 2 A in 2013 3 基 于D 的 手 机 产 品 网 页 三 维 展 介 系 统 宋 培 培 同 济 大 学 I 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作 者签名： 年 月 日 济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论 文作者签名： 年 月 日同济大学 硕 /博士学位论文 摘要 I I 摘要 本论文主要针对 在 互联网技术 不断发展并对人们生活 各 个环节影响不断加深的背景下 ， 网页三维技术在手机产品展示和介绍 领域的应用与研究 。 首先 ,阐述了网页三维技术的发展及特点 ,对现有的网页三维引擎做出比较与分析 ,确定一种适合手机产品展示的网页三维引擎 。 其次 ,运用现在 最主流的 两种 三维 建模 技术 行手机产品的建模工作 ,对所建造的手机产品模型进行轻量级的 优化和分析 ,得出一种 适合网页三维技术的手机产品轻量级建模方式 析 。 再 者 ,对 手机产品轻量级模型的材质与贴图进行 采集、绘制 和 调整修改 ,对图片 格式 的 压缩进行了探讨， 结合 D 引擎的着色和贴图优化方式对材质贴图与纹理进行优化和压缩 。 并从实践角度 针 对 术在 手机 产品的 网页 三维展示 系统 中的 模块实现 与 展示 提出了相应的 解决 方案与制作流程 。 通过 面的设计 方便 了用户浏览 ,增强了 交互 展 介 性 . 最终得出结论 , 作为新兴的产品展 介方式 ，网 页 三维技术在产品三维展 介 领域的应用值得研 究与探讨。与此同时 ,提出了几个未来可继续深入研究 探讨 的方向 。 关键词 ： 虚拟现实 ， 网 页 三维 ， 机产品，交互 展 介I D in in of by s in an of of D a of D to a D by D to a to a of to to of D of D in in a of it to I as of in D is of At D, 同济大学 硕士学位论文 目录 录 第 1 章 绪论 . 1 页三 维技术的概述 . 1 题研究的背景与意义 . 2 题研究的主要内容 . 3 文的主要工作和组织结构 . 4 第 2 章 网页三维引擎的简介与分析 . 6 页三维发展简介 . 6 页三维技术 . 6 页三维概念 . 6 型文件轻量化 . 6 互展示动画 . 7 页三维的应用领域 . 7 页三维引擎比较分析 . 8 页三维引擎比较 . 8 介 . 9 第 3 章 手机产品网页三维展介需求分析 . 10 机产品网页三维展介的必要性 . 10 机产品展介现状 . 10 维展介的优势 . 10 机产品网页三维展介系统的预期目标 . 12 结 . 13 第 4 章 手机产品网页三维展介系统概要设计 . 14 统核心功能模块设计 . 14 型基本交互功能模块 . 14 景交互设计模块 . 15 音播放控制功能模块 . 16 机产品彩壳屏幕更换模块 . 16 字提示功能模块 . 17 品尺寸标注模块 . 17 线咨询模块 . 17 I 界面的布局 . 18 机产品网页三维展介系统的设计流程 . 18 机产品网页三维展介系统的软件 支持 . 19 维建模软件 . 19 同济大学 硕士学位论文 目录 三维引擎 . 20 页三维展介系统的开发 . 21 结 . 22 第 5 章 手机产品三维建模 . 23 页三维建模简介 . 23 型建模方法选取 . 23 模方法 . 23 边形）建模方法 . 24 分）曲面建模方法 . 24 用 模总结 . 25 维模型质量的分类与比较 . 25 质量模型 . 26 质量模型 . 26 质量模型 . 27 机产品三维模型制作 . 27 机产品三维模型的关键环节 . 27 机产品三维模型的分析 . 28 机产品三维模型的创建 . 29 机产品展示场景的建模 . 31 机产品三维模型优化 . 33 型优化 . 33 的模型优化 . 33 型优化 . 35 机产品的材质和贴图 . 36 质与贴图的原理和程序 . 36 图资源采集 . 37 图的绘制 . 38 图的调整与修改 . 39 图的压缩格式 . 40 型场景中灯光阴影和摄像机的问题 . 42 着色方式与材质贴图的优化 . 42 着色方式 . 42 质贴图的优化 . 43 焙贴图 . 44 理贴图的分辨率和压缩 . 48 机产品三维模型的导出校验 . 48 持的模型属性 . 49 出器的介绍 . 49 同济大学 硕士学位论文 目录 V 机产品三维模型文件导出 . 49 机产品模型的导入与管理 . 51 结 . 52 第 6 章 手机产品三维交互应用实现与推广 . 54 机产品三维交互模块的设计与实现 . 54 型基本交互功能的设计与实现 . 55 景交互设计模块的设计与实现 . 56 音播放控制功能的设计与实现 . 58 质贴图更换功能的设计与实现 . 59 字提示功能的设计与实现 . 60 品尺寸标注模块的设计与实现 . 61 线咨询模块的设计与实现 . 63 机网页三维展介与网站推广 . 64 维展介模型网页整合 . 64 维展介模型源文件 . 64 维模型与页面整合 . 65 机网页三维展介系统 . 67 结 . 69 第 7 章 结论与展望 . 70 论 . 70 一步的工作 . 70 致谢 . 72 参考文献 . 73 附录 A 表格索引 . 74 附录 B 图表索引 . 75 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成 果 . 77 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 网 页 三维技术 的概述 随着近年来互联网 技术 的高速发展， 互联网技术得到了迅猛的发展 。 随着互联网用户对网站应用需求的增加，虚拟现实 的概念已经有了不同的技术实现， 但是 仍需完善和改进 。 网 页 三维 本质上来说， 作为 虚拟现实技术 的具体 应用，随着这种技术在各个领域的运用，它也逐渐地成为了虚拟现实技术的一个重要发展方向。 关于 虚拟现实（简 称 技术 ,现在一般有几种不同的定义，主要分为狭义和广义两种。所谓狭义的，被认为是一种先进的人机交互方式，是指一切能够实现自然模拟，逼真体验的技术和方法， 在此环境中，人以与感受真实世界一样的、自然的方式来感受计算机生成的虚拟世界 。 它能创建酷似客观环境又超越客观时空、能沉浸其中又能驾驭其上的和谐人机交互环境。 数据头盔 、数据 手套 、数据衣 等一系列传感辅助硬件设备 穿戴于用户身上，也可以是设置于现实环境 内的传感装置（不直接戴在身上） 1。 常常被用来实现三维的虚拟现实，人们通过这些 设施以自然的方式（如头的转动、手的运动等身体“语言”）向计算机送入各种动作信息，并且通过视觉、听觉以及触觉等触发设备使人们产生逼真的三维视觉、听觉及触觉，随着人们动作 不断的改变 ，这些感觉也相应 产生变化 。 虚拟现实技术也经常会运用在产品 的展示 设计中 ,通常称之为虚拟产品 ,虚拟产品是一种数字化的产品 ,它具有真实产品所必需具有的特征通过对产品实时性功能的仿真 ,设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品 因此节省了传统方法中需要制造物理模型 (包括概念模型、模拟试验模型、外观模型和生 产模型等 )的时间和物质 析、干涉检查、模具设计等过程 ,使设计的工作量比传统的设计工作量大大减少 2。 而在产品的展示设计中可以使用在设计中所创建的设计模型 ，这样就大大地缩短了产品研发周期；并能通过网 页 这一现代化技术对产品进行网络推广与设计评估。 对某个特定 产品 真实再现后，用户通过自然的方式接受和响应模拟环境的各种感官刺激， 与虚拟世界中的人及物体进行思想和行为等方面的交流，使用户产生身临其境的感觉。在虚拟现实技术中， 我们可以充分发挥想象力对现实中 的 因素进行 整合与 取舍， 甚至创造出现实中并不存在而又是我们所需要的虚拟情境。 网 页 三维技术 是一种带有交互性能实时渲染的 互联网 网页 上的三维技术，同 第 1 章 绪论 2 样也 是虚拟现实技术中 人机交互界面 的 一种实现形式。 它是指基于 、通过软件技术来实现的桌面级虚拟现实技术，其本质就是在网 页 上如何表现互动的 3D 图形。 3D 建模技术 在图形工作站以至于 上已日趋成熟，已应用在各个领域。然而互联网的出现，却使 3D 图形技术发生了或正在发生着深刻而且非常微妙的变化。 这其中就包括在虚拟现实技术上的应用，虽然说 网 页 三维 技术只是虚拟现实技术领域的一个小的分支 ，然而由于我们所处的网络时代，网络已深入我们的生活，那么相应的基于 互联网 的 网 页 三维 也因此显得非常重要和实用。现 如今， 网 页 三维 已越来越多地应用在 产 品展 介 、过程模拟、城市规划和娱乐 等领域。 选题研究的背景与意义 随着 计算机硬软件水平不断提升以及基于 互联网 的 网 页 三维 技术发展迅速 ，传统的网 页 展示形式以简单文字、图片的浏览以及普通二维信息网 页 展示已经不能 满足人们 日益增长 的 精神文化需求，因此基于 互联网 的 网 页 三维 技术正好顺应了这一需求，它能满足 人们 在 更为真实的三维空间 内浏览产品内容 ， 丰富了人机交互体验， 用户可以在互联网 网页 中，畅游三维虚拟世界。交互式的虚拟现实作为一个新兴科技产业，许多的研究机构，部门，人才投入其中，不断壮大，因此该技术应用愈来愈广泛，无论早期应用在军事领域还是现今企业品牌的 宣传 展示，教育业，娱乐游戏业等等。 同时，在产品设计领域以及产品展 介 和销售方面网 页 三维 技术也起到了很大的推动作用。 随着手机产业在中国的兴起，手机产品的品牌众多，造型设计也是花样倍出，也逐渐丰富着市场。在各种手机产品功能和配置相近似的基础上，手机产品的造型、色彩以及质量成为了消费者选购手机产品的第一要素。因此，手机产品的展示设计与展介方 式已成为手机行业争夺市场最激烈的方式之一，同时也是手机企业节省成本并追求高附加值竞争的重要瓶颈。手机产品作为当今时尚的、前卫的数码产品，已经不能只滞留在传统的样机模型在实体店展示的形式上了，现在互联网技术的不断发展，互联网对人们活动的各个环节产生了深刻的影响，网页三维技术就是在这些背景下产生的，它带来了很多的 机遇 和挑战。在先进技术的强而有力的推动下，产品的展示和介绍形式已经突破了传统地域展厅卖场的局限性，基于网页三维技术的产品虚拟展示也得到前所未有的发展，成为了这些技术发展整合过程中一个比较重要的环节。 网 页 三维虚拟手机产品展示 作为一种 新的 视觉技术，它将 手机产品 用计算机虚拟 三维模型 的 方法，利用网 页 的交互特征展示 在用户面前， 使用户得到 更直观， 第 1 章 绪论 3 更真实的视觉 感受 。 网 页 三维手机产品展 介 系统的实现 是手机 产品在互联网时代宣传和销售的一种重要手段 和途径 。 从手机产品的展示 环境、 经营 理念、 销售的目标，都在 计算机互联网技术的冲击下产生着巨大 变革。采用先进的 互联网 信息技术来构建虚拟的 手机产品展 介平台 ，作为 产品 浏览 观看甚至是虚拟操作的新的方式 ，对 手机产品的 展示 介绍 等具有非常积极的 推动 作用，是 电子商务和手机产品概念设计推广 的重要 构成形 式 。并且是对 实时渲染 技术和虚拟三维产品模型技术有机的结合 。以高性能 的 网 页 三维 虚拟 展示 为平台，构建一个 近乎 逼真的 手机产品展 介 系统 。 课题研究的主要内容 本文重点阐述了作者关于 手机产品网 页 三维展 介 功能的设计与实现 ，包括图像的 3D 建模等 ，并且借鉴当前比较主流的电子商务平台，开发出了 手机产品网页三维展介系统。 能将现 有 的手机产品和即将推出的新 款 手机产品机型应用于互联网 网页 上，以计算机虚拟的三维模型进行展示 介绍 ，使用户能更为详细和真切地感受到手机产品的设计理念和产品信息， 并且 使得用户详细真实地感受手机产品的造型、色彩 、材料等 。 手机产品网页三维展介系统的实现 应用了三维建模、虚拟纹理、网 页 三维等技术 完成 ，其 主要 内容 包括： （ 1）用户可以 在 网页 上 ，以 三维 动画 和 交互展示 相结合的形式去观看手机产品 三维模型 ， 这让 用户在 网 页 虚拟 的 环境中 感受 到 更为真实的体验。与此同时，用户可以以鼠标点击的操作形式 使 网 页 上的手机产品模型进行旋转、移动或放大 ， 这就与用户产生了 交互行为。 让用户更为直观，更为详尽地了解手机产品，领略设计师的设计意图和设计风格 。 （ 2） 通过网 页 三维技术来全方位的展示 介绍 现有的手机产品，这样我们就可以达到不同的效果和目的。对于现 有的手机产品既可以发挥 网络网页 的绝对优势，方便用户比较和购买手机产品；又减少了因电子商务而带来的购买的盲目性和笼统性。而对于将要上市和处在研发 期 的手机产品，网 页 三维展 介 系统则可以为手机厂商 提供更为准确的市场评估和市场调研反馈。 （ 3） 手机产品的三维模型是由 3建的 ，深入 地探讨 虚拟三维 模型 技术 与 材质 贴图 原理 ，以及贴图的压缩技术与压缩方式。 整个 系统 主要表现 手机产品 的造型、色彩 、型号 以及音乐等内容 ， 把手机产品 模型以 不同的 方式进行优化 ，并且以点概面，举例讨论 。 因此三维 模型与 材质 贴图的技术相关工作 量占了很大的比重，直接关系到最终的质量。 （ 4）利用 页 三维 引擎，并且与声音、图像、文字等多媒体结合进 第 1 章 绪论 4 行交互性的 手机产品网 页 三维 虚拟 展 介 的实现，最后实现在 网页 上虚拟展示 介绍手机产品 。其中交互性的实现工作量是决定整个 手机产品网 页 三维展 介 功能 的 重点和 关键。 在此基础之上 ， 将该 基于 3 手机产品制作的 网页三维展 介 功能在自主开发的电子商务平台进行了推广实现 ， 将来 为 更多的产品展介 系统顺利开发进行前瞻性研究，因此 基于 术的手机产品网 页 三维展介 系统 的研究也具有一定的 前瞻性。 本文的主要工作和组织结构 本论文是以 手机产品 的 网页 三维展 示 介 绍 为基础，搭建 一个在 网 页 上自由展示 介绍 的展厅，有利于拓宽电子商务的模式，同时也以一种全新的三维展示技术吸引手机用户和消费者，并刺激消费行为的产生。因此，本课题的目的是使用者 3立 手机产品的主 体模型， 成以具有声音、图像、文字等多媒体结合 展示 介绍 手机产品 。用户可在 网页 中实现 三维 的 交互 功能 。主要就是研究讨论基于 术 的 手机产品网 页 三维交互展 介 系统 的 设计过程。此外，本文将进一步 探讨 建模精度与优化、模型 贴图技术 与压缩 、交互 展示介绍 的 实现 。 本论文的组织结构如下： 第一章 ， 绪论。介绍论文研究的背景， 网 页 三维的概述 ， 文章 研究的主要内容，本文的主要工作和组织结构。 第二章， 网 页 三维 引擎 的 情况与分析 。 对当前 国内外 几种 常用的 网 页 三维 引擎 进行了介绍 ,并在其易开发程度、视觉效果、交互能力 和 最佳 应用领域 等方面进行详细比较 ，最终确定了本系统的三维引擎 。 第三章， 手机产品网 页 三维展 介 系统的 介绍。 系统总体包括 网页三维 展 介 必要性分析、 预期目标、功能描述和设计流程 ,针对 系统所需的关键技术 列出相关的 软件支持等 ，重点提出了 网页三维引 擎 特点与优点 ,以及相关软件的应用流程 。 第四章， 轻量级手机产品三维建模 。全面地介绍了 手机产品模型 的 三维建模方法 、 模型质量的分析与比较、三维模型的制作与优化、材质铁图与图片的压缩优化、 最后是模型的 导出 与校验。 着重 对手机产品模型的建模方法和模型的优化方法进行了重点阐述，并提出了自己的观点与建议。 第 五 章， 手机产品网 页 三维 交互展示与介绍 。本章主要 介绍了 手机产品网 页三维展 介 系统交互 展示 性的研究和实现，其中包括 计器的界 第 1 章 绪论 5 面组成和功能 实现 、 文件的管理、交互 模块的实现、最佳的 计方案，最终保存目录的设置和网 页 的发布 等内容 。 最后对全文的结论，以及今后可能继续的研究方向。 第 2 章 网页三维引擎的简介与分析 6 第 2 章 网页三维引擎的 简介 与分析 网 页 三维 发展 简介 网 页 三维 的出现最早可追溯到 ，即虚拟现实建模语言。 关于虚拟现实技术，尽管很早就有人提出这一想法。可是由于 技术等 方面的制约 、没有合适的传播载体等，直到 20 世纪末，虚拟现实技术才开始受世人的关注。 1998 年 1 月正式获得国际标准化组织（ 准，简称 年， 织把自己改 名为 网 页 三维 组织，同时制订了一个D (准，截止到 2000 年 初 ，完成了 从 过渡 。准整合了 媒体等先进技术，为 网 页 三维技术 提供了更强大、更高效的三维计算能力、渲染质量和传输速度。 随着互联网的高速发展， 网页 对图形、图像、视频技术的发展也产生新的需求，特别是产品展示 介绍 领域，因为有需求，利润空间大， 互联网上的竞争十分激烈， 当然 也不断的推动 互联网新技术的出现 3。但制作 网页三维的 图形软件并没有完全按照 准，许多公司推出了它们自己的软 件，使用专用的文件格式和浏览器插件，这些软件各有长处，在渲染速度、图像质量、造型技术、交互性以及数据的压缩与优化都已经远远胜过了 准 ， 考虑到兼容性的问题，选择了对 准支持比较好的 件进行开发 。 网 页 三维 技术