一种数字艺术品沉浸式展现方法

1.本发明是一种数字艺术品沉浸式展现方法，属于数字艺术品展现技术领域。


背景技术：

2.数字艺术是运用数字技术和计算机程序等手段对图片、影音文件进行的分析、编辑等应用，最终得到完美的升级作品，它广泛应用于平面设计、三维技术的教学和商业设计等用途，并随科技进步被大众接受和认可，受到越来越多从业人员的喜爱，而数字艺术品在进行展现的时候，大都是通过线下展会进行推销与展现的。
3.现有的沉浸式内容投影解决方案，为了展现出360
°
全局画面，通常需要多台投影仪分别投出不同的小画面，拼接成连续的大幅面沉浸式内容。为了在大面积的墙面上投影出清晰的画面，对投影仪的功率、亮度有较高要求；所需的硬件设备多、成本高，现在急需一种数字艺术品沉浸式展现方法来解决上述出现的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种数字艺术品沉浸式展现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种数字艺术品沉浸式展现方法，所述展现方法包括系统软硬件集成和系统场地设计，系统软硬件集成包括交互系统、中控主机、cave系统以及灯光音响系统，所述交互系统、中控主机、cave系统以及灯光音响系统彼此间通过wi-fi互联通信，所述中控主机是系统软硬件集成的纽带，承上启下地连接交互系统、gis系统和cave系统，同时也直接控制外部音响和灯光系统；
6.交互系统包含触摸屏、移动终端、三维鼠标,外部设备与交互系统的通信连接，所述cave系统由立体投影系统和图形集群系统组成，所述中控主机包括投影机、图像融合器、触摸屏以及服务器，所述系统场地建设包括cave系统视景体空间分布和多投影面变换矩阵。
7.进一步地，一种数字艺术品沉浸式展现方法，包括以下步骤：
8.s1：获取空间投影机的姿态信息，其中，根据cave系统视景体空间分布和多投影面变换矩阵进行快速计算；
9.s2：根据中控主机预先处理的图像或音频文件，确认当前姿态信息下的投影画面；
10.s3：利用系统软硬件集成中cave系统计算所述当前姿态信息下的音频数据；
11.s4：输出所述当前姿态信息下的投影画面和音频数据；
12.s5：将外界vr设备插入任意一台中控主机，输入数字艺术品影像，同时通过音频传输模块向该外界vr设备中输入数字艺术品音频，利用该外界vr设备在沉浸式立体投影空间进行数字艺术品沉浸式展现。
13.进一步地，所述cave系统视景体空间分布中投影空间是由4个独立的投影通道构成的立方体结构，每个投影面为单独的投影通道，具有各自独立的视图变换和透视投影变
换矩阵，每个通道的视景体在空间中共用一个相机视点，4个通道的视景体共同构成了一个无缝拼接的立体空间；
14.透视投影是将视椎体转换成一个标准的立方体,在左手坐标系的相机空间中，若视椎体近裁前面的上、下、左、右4个边到相机视点在近裁剪面上投影点的距离分别为，远近裁剪面到相机视点的距离分别为(zf,zn),则投影变换矩阵p为：
[0015][0016]
相机空间中视点到近裁剪面的(t,b,l,r,zn)参数与cave投影空间中视点到投影平面的(t,b,l,r,z
′n)参数成同比例关系，即：
[0017][0018]
投影变换矩阵的计算可直接用cave投影空间的参数替换，对于正面视景体可得出：
[0019][0020][0021][0022][0023][0024]
将式l1式z
n1
带入式(1)可得正面投影变换矩阵pf:
[0025][0026]
利用同样的方法可得出其他3个通道的投影变换矩阵快速计算式，这样的转换可方便用户根据视点位置实时计算各个通道的投影矩阵。
[0027]
进一步地，所述外界vr设备为头戴式vr显示眼镜。
[0028]
进一步地，多投影面变换矩阵中四面投影分为看台的前方、左方、右方和地面的包裹沉浸式立体投影空间,沉浸式立体投影空间大小设计为长14m、宽10m、高5m,其中展厅投影区长7.5m、宽10m、高3.5m,观测站台高0.9m。
[0029]
本发明的有益效果：本发明的一种数字艺术品沉浸式展现方法，通过建立cave投
影坐标系,快速构建不规则投影变换矩阵，产生立体投影空间，利用了三维gis强大的数据组织管理与可视化表现能力，快速构建多屏投影变换矩阵的实时算法，并在此基础上设计了可视化系统的软硬件集成方案，实现了外部设备与交互系统的通信连接，提高了交互系统的可用性和用户友好性。
附图说明
[0030]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]
图1为本发明一种数字艺术品沉浸式展现方法的步骤流程图；
[0032]
图2为本发明一种数字艺术品沉浸式展现方法的结构示意图。
具体实施方式
[0033]
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0034]
请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种数字艺术品沉浸式展现方法，所述展现方法包括系统软硬件集成和系统场地设计，系统软硬件集成包括交互系统、中控主机、cave系统以及灯光音响系统，所述交互系统、中控主机、cave系统以及灯光音响系统彼此间通过wi-fi互联通信，所述中控主机是系统软硬件集成的纽带，承上启下地连接交互系统、gis系统和cave系统，同时也直接控制外部音响和灯光系统；
[0035]
交互系统包含触摸屏、移动终端、三维鼠标,外部设备与交互系统的通信连接，所述cave系统由立体投影系统和图形集群系统组成，所述中控主机包括投影机、图像融合器、触摸屏以及服务器，所述系统场地建设包括cave系统视景体空间分布和多投影面变换矩阵。
[0036]
作为本发明的一个实施例：所述cave系统视景体空间分布中投影空间是由4个独立的投影通道构成的立方体结构，每个投影面为单独的投影通道，具有各自独立的视图变换和透视投影变换矩阵，每个通道的视景体在空间中共用一个相机视点，4个通道的视景体共同构成了一个无缝拼接的立体空间；
[0037]
透视投影是将视椎体转换成一个标准的立方体，在左手坐标系的相机空间中，若视椎体近裁前面的上、下、左、右4个边到相机视点在近裁剪面上投影点的距离分别为，远近裁剪面到相机视点的距离分别为(zf,zn),则投影变换矩阵p为：
[0038][0039]
相机空间中视点到近裁剪面的(t,b,l,r,zn)参数与cave投影空间中视点到投影平面的(t,b,l,r,z
′n)参数成同比例关系，即：
[0040][0041]
投影变换矩阵的计算可直接用cave投影空间的参数替换，对于正面视景体可得
出：
[0042][0043][0044][0045][0046][0047]
将式l1式z
n1
带入式(1)可得正面投影变换矩阵pf:
[0048][0049]
利用同样的方法可得出其他3个通道的投影变换矩阵快速计算式，这样的转换可方便用户根据视点位置实时计算各个通道的投影矩阵。
[0050]
所述外界vr设备为头戴式vr显示眼镜，多投影面变换矩阵中四面投影分为看台的前方、左方、右方和地面的包裹沉浸式立体投影空间，沉浸式立体投影空间大小设计为长14m、宽10m、高5m,其中展厅投影区长7.5m、宽10m、高3.5m，观测站台高0.9m，在展示空间中，人的视域范围与所构成的特定尺度是界定展陈设计尺度的标准。因受观众视角限制，产生了不同功能的垂直面区域范围，综合实验可得出：正面投影屏幕应在人眼上方5/12、下方7/12，眼与地面屏幕中间点为45
°
角，最佳参观点为展厅看台正中间位置，并就展厅的视角、视域、视距进行了界定：
[0051]
(1)视角，观众正常纵向视角不小于26
°
，横向视角不小于45
°
，为最佳黄金视角；
[0052]
(2)视域，观众左右方的视野大约160
°
，上下方视野上方为50
°
，下方为70
°
，合计120
°
，此为最佳视域；
[0053]
(3)视距，展示中观众参观的视距是由垂直与水平的视角决定的，垂直与水平视角恰当，视距也就合理，视距一般应该为屏幕宽度垂直距离的1.5-2倍。
[0054]
作为本发明的一个实施例：一种数字艺术品沉浸式展现方法，包括以下步骤：
[0055]
s1：获取空间投影机的姿态信息，其中，根据cave系统视景体空间分布和多投影面变换矩阵进行快速计算；
[0056]
s2：根据中控主机预先处理的图像或音频文件，确认当前姿态信息下的投影画面；
[0057]
s3：利用系统软硬件集成中cave系统计算所述当前姿态信息下的音频数据；
[0058]
s4：输出所述当前姿态信息下的投影画面和音频数据；
[0059]
s5：将外界vr设备插入任意一台中控主机，输入数字艺术品影像，同时通过音频传输模块向该外界vr设备中输入数字艺术品音频，利用该外界vr设备在沉浸式立体投影空间
进行数字艺术品沉浸式展现。
[0060]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0061]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。