云帆VR元宇宙创新中心：三维可视化技术在现代展示设计中的应用

将三维可视化技术用于展示设计中，使原本无生命的静物展示、图文展示朝着更生动的方向发展，让展览馆所具有的价值得到极大的提升，同时参观者可以与相关的信息进行互动，根据自己的喜好针对不同的信息进行体验，使展示设计能够真正的为参观者服务，带给参观者在生活中所难以体验到的沉浸感。

以当今科技发展的最前沿为视角，对于三维可视化技术及其在展示设计中的应用进行分析研究，通过相关的模拟试验阐述三维可视化技术的基本原理。作为虚拟现实行业第一批创业者，云帆VR元宇宙创新中心的专家们认为，对三维可视化技术进行验证，可以为三维可视化技术在现代展示中的应用提供一定的意见支持。

三维可视化技术在未来的社会中将会是非常普及的技术应用，以下是云帆可视化研发中心的科学与技术的融合性观点，因此对三维可视化技术在现代展示中的应用进行研究具有现实和理论的双重意义。经济全球化的浪潮促进了科学技术的发展与交流，也就使现代展示设计朝着更科技化的方向发展。展示设计在我国属于一个高速发展中的行业，特别是在上海世博会之后，将信息技术应用于科技展示之中已经成为了一种潮流。三维可视化技术带给我们的不仅仅是在视觉上的体验，更是一种精神上的满足，它改变了现代展示的形式。将三维可视化技术应用于展示设计之中，对于在展示过程中所呈现出来的视觉效果的提升，是其他形式所难以达到的。将三维可视化技术与展览馆相结合，让展览馆所具有的价值得到极大的提升，将会带给参观者在生活中所难以体验到的沉浸感，同时也让场馆充满了创意性与科技感。使人们感受到现实世界与虚拟世界的联系，让人们对于展览的内容记忆更加深刻，因而对于展馆内容的理解也更加全面。

1、  三维可视化技术研究现状

通过对文献的检索以及查阅，可以发现针对于三维可视化技术的研究较多，针对于现领域进行深入的研究，并且对于三维技术在这些书籍中都丝毫未涉及。《新媒体实验艺术与设计》、《现代科技馆展示理念与新型展示技术发展研究》等书籍中出现三维可视化技术的相关概念，但是这些研究仍然没有将三维可视化技术作为主题性的方向进行探索，未对三维可视化技术的重要性以及具体的运用手段从技术的角度进行阐述。从当今世界科技的发展方向来看，越来越多虚拟技术的产生和应用为三维可视化技术应用于展示设计中提供了技术性的支持。国外非常多的公司已经针对三维可视化技术进行了研究，在国内来说虽然有些企业已经进行了研究，但是由于时间较短，并没有进行大规模的商用。

2、  三维虚拟技术分析

2.1 三维虚拟技术原理

通俗的来讲，三维可视化技术就是在我们的视线中营造出一个三维图像，这种三维图像与我们观看3d电影时所佩戴的3d视觉有着代展示的研究也比较多，但是将三维可视化技术用于现代展示中的研究数量则寥寥无几[1-2]。在国外的一些研究中，涉及到对于展览馆的设计及建设方面的研究，主要书籍有（德）托伊费尔著《博物馆、艺术馆、展览馆展览和陈列设计》、《新会县展览馆的美术设计》、菲利普•托伊费尔编著《博物馆、艺术馆、展览馆展览和陈列设计》、《展览馆展示陈列设计》，这些书籍的研究大都偏向于理论性的指导，没有涉及到三维可视化技术在现代展示中的运用内容。《新媒体实验艺术与设计》、《现代科技展馆的创新理念》、《展馆研究论文集》等针对于三维可视化与展示设计的融合进行了研究，但是这些研究也只是片段性的研究，仅仅阐述了三维可视化技术在现代展示中的重要作用。

在国内研究中，将三维可视化技术引入到展馆设计之中的论述并不是很多，《1999-2005年科学技术馆报告》、《新展馆学手册》等比较深刻的对展馆设计中的某一领域和具体细节进行了分析，但是却未将展馆的设计扩展到其他本质的区别，往往在观看3d电影的时候需要佩戴红蓝光眼镜，而红蓝光眼镜的最主要功能就是过滤屏幕中的一些光线[3]。但是三维可视化技术不需要使用其他的设备进行光线过滤，虚拟设备已经帮助人们把一部分光线转换成人视觉可见的三维立体影像。仅仅有设备并不足以支撑三维可视化技术的发展，还要借助一部分的后期影像制作，后期影像制作人员的主要工作就是为三维可视化技术提供素材，比如在三维可视化运行的过程中，人们所感受到的一些爆炸、洪水、悬崖都是后期制作人员来完成的。

2.2 三维可视化展示要素分析

2.2.1 三维可视化展示的受众因素

在大部分的建筑空间之中，人是最重要的环境感受者。在这个空间中，人是唯一的主体，人与人之间是要相互进行沟通的。对于展示环境来说，展示场所中的人与其他场所中的人有着一定的区别，人去展厅中的主要目的并非是去交流，而是进行信息的获取，也称之为信息的受众[4]。“受众”从字面意义上来看就是接受者，人就是在展示环境中的受众，也就是信息的接受者，在展示过程中受到多种因素影响，所以在虚拟展示设计中我们必然需要去考虑这些影响因素。虚拟展示技术是一种新型的科学技术，这种科学技术刚刚普及，因此对于大部分的人来说都是比较有吸引力的，从这个意义上来讲虚拟展示具有新奇、独特的特点，而这种新奇、独特的特点也是其让受众前来参展的主要动因之一。

2.2.2 三维可视化展示的环境因素

对于虚拟信息展示来说，信息展示所需要的空间主要有两种：一种是容纳设备和参观者的物理空间，一种是容纳展示信息的虚拟空间[5]。物理空间为虚拟空间展示提供基础的场所。物理空间是相对稳定的因素，一般情况下物理空间是指展示场馆之中的界面、色彩、地面、装饰材质、装饰风格等不同的元素，这些元素在一般情况下很少会发生变化，仅仅是作为展示中的辅助因素而存在的，一般参展的人在劳累之后需要休息，为参展者创造一个稳定舒适的空间环境，这也是物理空间的作用之一。除了三维可视化展示中的物理因素之外，对参观者最具有影响力的是虚拟空间要素。

虚拟空间要素与物理空间有着相当大的区别，三维虚拟展示中的元素是以虚拟场景的构建为主体而存在的，这些元素都是通过计算机模拟而产生的，虚拟展示的内容、形式以以将窗外的花鸟鱼虫和大海蓝天搬到室内之中，让我们享受到平时难以享受到的自由生活。但是目前三维虚拟技术还属于新兴行业，推广到家用的成本比较高，在成本降低之后，对于家用来说是非常可行的[12]。人们生活节奏的加快与城市资源的日益紧缺，使人们想要在较小的空间范围内获得更好的生活体验，三维可视化技术将会成为一种非常好的选择。

2.2.3 三维可视化展示的情节因素

每个人的经历都是不同的，因而就导致了每个人的情感喜好、认知都有所差别，三维虚拟技术在展示的过程中不可能满足所有人的需求，但是可以满足大多数人的需求。虚拟展示在进行的过程中所展示出来的内容对于每个人的感官影响是不同的，产生差异的主要原因是由于人们对于生活情节的记忆以及生活情节的联想是不同。三维虚拟展示也是一种艺术形式，每一种艺术形式都与现实有着一定的联系，所以说同样的内容展示出来带给人的感受是不同的[7]。

3、  三维可视化技术在展示设计中的应用

3.1 展示空间中三维可视化技术的应用案例

法国著名的景点——肖维岩洞壁画，就是运用了三维虚拟技术进行展示[8]。由于肖维岩洞壁画具有非常强的线条感，利用三维虚拟技术展示的时候运用了透视法以及线条的明暗变化，对于岩画中所出现的动物，更是运用了动态的展示方法，带给参观者以无限的视觉享受，人们在参观的过程中无不惊叹古人的智慧，三维虚拟技术使肖维岩洞壁画以更生动的形式重现在人们的眼中。在2015年的春节联欢晚会上，利用模块化的舞台，李宇春表演的《蜀绣》受到了大家的欢迎，这是在春晚舞台上第一次使用三维投影技术。该舞台三维投影技术在制作完成后，在产生立体空中幻像的同时，真实表演者可以与幻像产生互动，叠加背景舞台的多媒体投影一起动态地完成表演，产生令人震撼的视觉效果[9]。

近年来，三维可视化技术也开始被应用到展会和展览馆中，如广州车展上，一些品牌使用了三维可视化展台，吸引了参观者的目光[10]。三维可视化技术从上个世纪产生以来一直归于沉寂，但随着计算机科学的不断发展三维虚拟技术有了更广阔的应用和发展空间，在这个过程中由于科学家与艺术家之间不断的沟通与交流，运用计算机技术和网络技术让艺术作品与观众之间的沟通更加畅通，使大众对于艺术以及科学技术的认识更加深刻。

3.2 三维可视化技术的拓展应用

对于人类来说，对未知的探索是人类得以进步的原动力，扩大人类的生存空间是其中最好的选择之一[11]，但是对于居住在地球上的人来说，将三维可视化技术应用于生活之中，将极大的扩展我们生活的空间。

3.2.1 利用三维可视化拓展室内空间将三维投影技术用于居住空间之中，可以将窗外的花鸟鱼虫和大海蓝天搬到室内之中，让我们享受到平时难以享受到的自由生活。但是目前三维虚拟技术还属于新兴行业，推广到家用的成本比较高，在成本降低之后，对于家用来说是非常可行的[12]。人们生活节奏的加快与城市资源的日益紧缺，使人们想要在较小的空间范围内获得更好的生活体验，三维虚拟技术将会成为一种非常好的选择。

3.2.2 利用三维可视化技术拓展智慧生活智慧家庭的概念早已被产业界所提出，其主要目的是希望利用当今世界先进的计算机技术为家庭提供一个更舒适的居住空间[13]。随着时代和科技的发展，人们对物质层面的智能化已经不再那么强调，更注重的是精神层面的因素。三维化智慧生活逐步走进人们的视野，在未来，三维旅行、三维医疗、教育等等都会注入到智慧家庭生活之中，以此带给人更多的舒适感和便利感。

3.2.3 利用三维可视化技术拓展军事应用对于现代军事技术的发展来说，传统的技术手段已经难以满足军事技术快速发展的需求，二维显示技术在军事运用中已经成为一种逐步被替代的技术，三维可视化技术所拥有的图形立体感高和仿真程度高等技术优势可以充分满足现代军事战争发展的需求，目前三维可视化技术在军事中主要有战场环境仿真、幻觉武器、军用视觉伪装等多种形式[14]。

4、  三维可视化技术试验研究

4.1 试验原理该试验目的是制作一个小型的三维可视化道具，来模拟并论证目前展览展示场馆中所应用的技术以及可实行度，该试验利用自制特殊视频源文件、4个半透特殊玻璃对光线进行反射和折射，让虚拟图形在可视化载体上进行呈现，呈现画面为虚幻影像，画面进入眼帘后呈现出360度立体画面。视频源文件利用After Effect、Premiere软件进行设计编辑，处理出的视频文件分别有上下左右四个画面，对同一虚拟物体进行全三维信息模拟，该物体需要进行全三维模型编辑并执行动作渲染，形成连贯的动作视频画面。处理后视频文件同时播放，并在三维膜上各自对应呈现虚拟面，最终实现三维可视化虚拟动态形象。

4.2 材料准备与试验过程

在试验前需要根据最终呈现效果的面积大小进行材料选择，并确定播放源和源文件，播放源可以选择电视、电脑显示器、IPAD或手机。源文件需要确实虚拟物体，例如虚拟地球。经过试验得出在过程中需要注意如下事项：

① 确定制作呈现模型的大小，以及确定框架大小用以支撑播放平台。试验最后图像虚拟接受面，即制作的透明玻璃板，分别用1、2、3、4四个面搭建成锥形体，视频源画面经过该锥形体发射和折射后进入观察者眼界，每一面视频源文件需正好与锥形面覆盖，使四个锥形面同时接受画面。锥形面斜角面需与底面呈45度角，且锥形面需为等边三角形。在制作过程中总结发现：在制作接受画面的锥形体时，六等锥出现的虚拟画面最为精准，三角锥在图像呈现时有稍许变形，而六等锥可以无死角地让观察者看到清晰完整的三维图像。

② 锥形体的制作。用透明玻璃根据呈现画面的大小进行裁切，定位出三块等大的玻璃或者有机玻璃，外贴三维膜，再用工程玻璃胶或者不干胶逐步粘结成金字塔形状。视频播放源有两种放置办法——下置和上置。这两种放置办法同样都要让锥形体的金字塔尖对着视频播放源。上置时视频播放源需考虑用支架固定，这两种方式分别有各自的优势和劣势：上置视频源，观察者低视效果最佳，这样视频源不会出现在观察者眼中，只会出现三维虚拟画面，该试验采取视频上置。下置视频源，观察者需仰视效果最佳。这样就要求，整个模型需要抬高到一定程度，最好是在观察者视线之上。这样观察者只能看到锥形体内出现的虚拟画面，而视频源文件不会对视线进行干扰。

③ 锥形体四个面需要正切四个视频源文件，视频源文件制作需要注意背景干扰问题。首选为突出虚拟物体形象，背景为黑色较为适宜。在视频制作过程中常用制作软件为Premiere、After Effect、MMD、3Dmax\Maya，首先需要利用三维软件3Dmax或Maya进行虚拟模型的制作，该模型需要全三维体，利用软件自带材质进行贴图并进行动画关键帧的设置，最终执行渲染动画，在动画渲染过程中需要分别渲染上下左右四个视图动画文件，即360度全文件。再利用MMD及AE或Premiere软件进行格式转换，将模型渲染出来的多个视频文件转换成一条全视频文件，这个视频文件即最终播放视频的源文件。该试验属于三维虚拟的一种方式，也是目前相对比较简易的一种方式，在某种意义上他是一种伪三维可视化的呈现，因为它是利用人眼的视错觉，主动进行画面的链接识别[15-17]。在投影中其实视频源文件还是二维画面，只是四个面同时呈现，任何角度都可以出现，试验验证最终三维虚拟转动地球效果[18，19]。

5、  结语

对于人类来说，每个历史阶段中都有不同的技术产生，这些技术对我们整个社会的进步有着不同的影响。展示设计的技术手段进步与整个社会的进步有着密切的关系，因为展示设计需要运用到不同学科的内容，将不同学科的内容融为一体才是展示设计的最终目的。在展示设计中运用三维虚拟技术，将会使展示的形式变得多姿多彩。我们的世界不仅仅是技术的不断革新，在潜移默化中艺术也在不断的产生着变化，数字化的进程对于每一个行业的影响都是深远的，将三维虚拟技术应用于现代展示设计之中，展示设计所具有的审美价值和艺术价值都会得到完整的体现。研究以展示设计为基础，结合三维虚拟技术的应用，针对受众的行为心理因素进行全面的分析，文章在大量案例的基础上针对虚拟展示中常见的构成要素以及应用要素之间的关联进行陈述，针对三维虚拟技术的应用进行全面的解读。

① 对于三维可视化技术在展示中的应用，我们不仅仅应当从技术的角度进行研究，还应当针对展示艺术的发展趋势进行研究，利用三维虚拟展示技术所营造出来的虚拟空间和沉浸感来提升展示的效果。三维虚拟技术与现代展示的融合才刚刚起步，在未来三维可视化技术与现代展示之间的结合必将更加紧密。

② 对于科学技术的发展来说，都要保证“以人为本，技术为人类服务”的原则，不管技术发展到如何的阶段，我们都不能脱离这个基本的原则，只有把受众的体验放在首位，才能使展示设计朝着更积极的方向发展。

对于三维可视化技术来说，这是一个新兴而又有历史性的课题，三维虚拟技术涉及到不同的学科，如光学、物理学、心理学、传播学、计算机科学等，具有非常强的跨学科性。目前大部分的研究还仅仅停留在理论研究层面，未来应对其进行更加深入的研究，使展示设计向着更积极的方向发展。

云帆VR元宇宙创新中心前身云帆VR数字孪生研发中心，成立于2016年8月，致力于3D可视化数字科技探索，3D互联网、AR&VR互联网的市场应用。吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量，推进以数字科技为核心的全面创新，以人类愿景为驱动力，开展应用科学和创新性技术研究。

云帆VR元宇宙创新中心，计划在以下范畴拓展对数字世界的应用研究：

1：三维计算应用：AR、VR、数字孪生、3D可视化、三维全息、智慧园区、虚拟仿真、BIM可视化、智慧楼宇、智慧交通、智慧水务、智慧城市、AR商城、VR商城、3D商城、线上云展、VR看房。

2：三维云应用：5G云计算、轻量化云计算、多媒体云传输、GPU云渲染集群。

云帆VR元宇宙创新中心，旨在整合计算机科学和三维、图形图像计算等相关领域，面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台，促进大众科技创新应用，打造产业、研究中心深度融合的生态圈。云帆VR数字孪生研发中心秉承“所见即所得”为使命，专注未来数字世界的三维科学研究，为全球数字科技和数字经济的进步，添砖加瓦。