利用3d技术对水力古机械的虚拟表现
如今，许多古水力机械实体已经不复存在，只留下一些零星记载，为保存这种古老的智慧并将其传承下去，本研究利用3D手段来对古水力机械进行虚拟展示，通过3D虚拟技术揭示古水力机械的运动。本研究选择水碓、水排、筒车、龙骨水车和水磨5种具有代表性的古水力机械进行研究。首先对这五种古水力机械进行信息整理和汇集，充分了解他们的结构和运动原理；并在3D Max里面对这5种水力机械进行模型的建立。同时，考虑导入Unity3D后的运动连续性，分别调试每种水力机械的动画和总帧数。而后，结合古水力机械的使用环境和整体氛围，利用Unity3D中地形和树木画笔工具建立适合的场景。然后，将这5种水力机械文件转为FBX格式，导入Unity3D中进行整体制作，最后完成第一人称漫游式虚拟展示作品。另外，在Unity3D的场景中加入瀑布和飞溅等元素，增强这些古水力机械在运动时的真实感。最后，加入关于古水利机械信息交互和导航界面来丰富作品，并封装成Windows下的exe文件和Android下的apk文件，实现跨平台，便于传播和阅览，将这些古老的智慧延续和传承下去。
目录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3小结 5
第2章 研究目的和意义 6
2.1研究内容 6
2.2论文的研究目的及意义 6
第3章 设计研究思路及制作框架 7
3.1研究技术路线 7
3.2制作构架设定 9
3.3 软件制作范围设定 10
第4章 古水力机械和场景建模 12
4.1 古水力机械模型的建立 15
4.1 场景模型的建立 19
第5章 动画、交互及输出 22
5.1 古水力机械模型的动画调试 22
5.2 交互实现 24
5.2.1交互的制作 24
5.2.2片头和导航界面 26
5.3 工程输出 26
5.3.1导出win系统的exe软件 26
5.3.2导出Android平台的App应用 27
第6章 结论 34
6.1研究成果 34
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
6.2研究的不足 34
6.3研究展望 35
参考文献 36
致 谢 38
图目录
【图 1.21】工业“4.0”书籍 3
【图 1.22】工业“4.0”概念 3
【图 1.23】虚拟现实技术的类别 4
【图 1.24】外接设备虚拟现实技术和桌面虚拟空间展示 4
【图 1.25】虚拟现实技术趋势 5
【图 3.11】研究技术路线图 7
【图 3.12】制作构架 9
【图 4.11】本研究中古水力机械的构成 12
【图 4.12】UVW展开 16
【图 4.13】Unity3D中的点光源 16
【图 4.14】优化编辑器 17
【图 4.15】塌陷操作 17
【图 4.21】场景的元素 18
【图 4.22】草图大致绘制 18
【图 4.23】Terrain地形画笔 19
【图 4.24】树木画笔 19
【图 4.25】box collider实现 20
【图 4.26】场景效果形态 21
【图 4.27】绘制树木和Skybox 21
【图 5.11】Max里曲线编辑器 23
【图 5.12】U3D里一直循环运动 23
【图 5.21】First Person Controller 24
【图 5.22】水力机械信息图 26
【图 5.23】片头制作 26
【图 5.24】导航界面元素 27
【图 5.25】导航界面图 27
【图 5.31】最后导出exe文件 28
【图 5.32】配置环境变量 29
【图 5.33】配置SDK 29
【图 5.34】转换发布平台 30
【图 5.35】修改发布App的名称 30
【图 5.36】生成App进行优化项目 30
【图 5.37】贴图分辨率优化 31
【图 5.38】参数优化 31
【图 5.39】火焰面片数优化 31
【图 5.310】优化后的效果 32
【图 5.311】Max里的切片动画 33
【图 5.312】Unity3D无法支持切片动画 33
表目录
【表 1.1】南京博物馆案例 2
【表 3.11】设计流程细则 8
【表 3.31】3D Max与Unity3D制作范围 10
【表 4.11】五种水力机械信息整理和建模注意事项 13
【表 4.12】龙骨水车的模型制作 14
【表 4.13】五种水力机械建模 15
【表 5.11】龙骨水车动画制作 22
【表 5.31】配置Android开发环境 29
第一章：绪论
1.1引言
水力机械作为几千年来中国农村的象征和农村的缩影，尤其是龙骨水车，为中国所特有。他们不仅仅是农业水利工具，更是一种天人合一的古老智慧。如今他们大多只能在博物馆、旅游景点里面看到他们的身影。然而作为中国古代农耕文明技术史上的璀璨亮点，他们处处彰显着我国古代劳动人民的智慧，是农村乡土文明的一部分。
中国古水力机械，结构复杂，制作精密，在一定程度上代表着古代机械技术的水平。最早关于中国古水力机械研究的是英国的李约瑟，他在《中国科技史》中对于中国和西方古代水力机械进行了详细的研究和对比。表现出对于中国古水力机械的认同和赞赏。
通过对萧山中国水利博物馆和陕西水利博物馆的调查研究，发现水利博物馆中虽然有水利多媒体展厅和网上多媒体展示，但是并没有关于古水力机械的虚拟展示，更多的是单单的实物复原模型。问题可归结如下：
1、欠缺关于古水力机械的虚拟展示，即使在水利博物馆中也没有关于他们原理和运动的虚拟演示。2、没有关于虚拟古水力机械展示。水利博物馆网站中的多媒体展示或者3D展示中，对于古水力机械很少提及。3、没有一个可以广泛传播的电子形式，关于古水力机械虚拟信息展示方面，并没有一个可以传播和下载的方式。
本研究即要通过3维建模软件，对古水力机械进行建模，并将模型放入虚拟的场景中，使观察者可以在虚拟的空间中进行参观和交互。发布成的exe文件和App应用可以被Windows系统和安卓移动所识别，可以很好地在水利博物馆、应用商店等地方使用，达到保存、传播古水力机械信息的作用，以弥补这方面的不足。
1.2研究现状
1.2.1国内研究状况
通过对萧山水利博物馆和陕西水利博物馆的研究，发现虽然有多媒体展厅和虚拟展示技术，但在古水力机械方面往往只看到一些古水力机械的复原静态实物。古水力机械的展示还没有和多媒体，特别是虚拟技术充分结合。
目录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3小结 5
第2章 研究目的和意义 6
2.1研究内容 6
2.2论文的研究目的及意义 6
第3章 设计研究思路及制作框架 7
3.1研究技术路线 7
3.2制作构架设定 9
3.3 软件制作范围设定 10
第4章 古水力机械和场景建模 12
4.1 古水力机械模型的建立 15
4.1 场景模型的建立 19
第5章 动画、交互及输出 22
5.1 古水力机械模型的动画调试 22
5.2 交互实现 24
5.2.1交互的制作 24
5.2.2片头和导航界面 26
5.3 工程输出 26
5.3.1导出win系统的exe软件 26
5.3.2导出Android平台的App应用 27
第6章 结论 34
6.1研究成果 34
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
6.2研究的不足 34
6.3研究展望 35
参考文献 36
致 谢 38
图目录
【图 1.21】工业“4.0”书籍 3
【图 1.22】工业“4.0”概念 3
【图 1.23】虚拟现实技术的类别 4
【图 1.24】外接设备虚拟现实技术和桌面虚拟空间展示 4
【图 1.25】虚拟现实技术趋势 5
【图 3.11】研究技术路线图 7
【图 3.12】制作构架 9
【图 4.11】本研究中古水力机械的构成 12
【图 4.12】UVW展开 16
【图 4.13】Unity3D中的点光源 16
【图 4.14】优化编辑器 17
【图 4.15】塌陷操作 17
【图 4.21】场景的元素 18
【图 4.22】草图大致绘制 18
【图 4.23】Terrain地形画笔 19
【图 4.24】树木画笔 19
【图 4.25】box collider实现 20
【图 4.26】场景效果形态 21
【图 4.27】绘制树木和Skybox 21
【图 5.11】Max里曲线编辑器 23
【图 5.12】U3D里一直循环运动 23
【图 5.21】First Person Controller 24
【图 5.22】水力机械信息图 26
【图 5.23】片头制作 26
【图 5.24】导航界面元素 27
【图 5.25】导航界面图 27
【图 5.31】最后导出exe文件 28
【图 5.32】配置环境变量 29
【图 5.33】配置SDK 29
【图 5.34】转换发布平台 30
【图 5.35】修改发布App的名称 30
【图 5.36】生成App进行优化项目 30
【图 5.37】贴图分辨率优化 31
【图 5.38】参数优化 31
【图 5.39】火焰面片数优化 31
【图 5.310】优化后的效果 32
【图 5.311】Max里的切片动画 33
【图 5.312】Unity3D无法支持切片动画 33
表目录
【表 1.1】南京博物馆案例 2
【表 3.11】设计流程细则 8
【表 3.31】3D Max与Unity3D制作范围 10
【表 4.11】五种水力机械信息整理和建模注意事项 13
【表 4.12】龙骨水车的模型制作 14
【表 4.13】五种水力机械建模 15
【表 5.11】龙骨水车动画制作 22
【表 5.31】配置Android开发环境 29
第一章：绪论
1.1引言
水力机械作为几千年来中国农村的象征和农村的缩影，尤其是龙骨水车，为中国所特有。他们不仅仅是农业水利工具，更是一种天人合一的古老智慧。如今他们大多只能在博物馆、旅游景点里面看到他们的身影。然而作为中国古代农耕文明技术史上的璀璨亮点，他们处处彰显着我国古代劳动人民的智慧，是农村乡土文明的一部分。
中国古水力机械，结构复杂，制作精密，在一定程度上代表着古代机械技术的水平。最早关于中国古水力机械研究的是英国的李约瑟，他在《中国科技史》中对于中国和西方古代水力机械进行了详细的研究和对比。表现出对于中国古水力机械的认同和赞赏。
通过对萧山中国水利博物馆和陕西水利博物馆的调查研究，发现水利博物馆中虽然有水利多媒体展厅和网上多媒体展示，但是并没有关于古水力机械的虚拟展示，更多的是单单的实物复原模型。问题可归结如下：
1、欠缺关于古水力机械的虚拟展示，即使在水利博物馆中也没有关于他们原理和运动的虚拟演示。2、没有关于虚拟古水力机械展示。水利博物馆网站中的多媒体展示或者3D展示中，对于古水力机械很少提及。3、没有一个可以广泛传播的电子形式，关于古水力机械虚拟信息展示方面，并没有一个可以传播和下载的方式。
本研究即要通过3维建模软件，对古水力机械进行建模，并将模型放入虚拟的场景中，使观察者可以在虚拟的空间中进行参观和交互。发布成的exe文件和App应用可以被Windows系统和安卓移动所识别，可以很好地在水利博物馆、应用商店等地方使用，达到保存、传播古水力机械信息的作用，以弥补这方面的不足。
1.2研究现状
1.2.1国内研究状况
通过对萧山水利博物馆和陕西水利博物馆的研究，发现虽然有多媒体展厅和虚拟展示技术，但在古水力机械方面往往只看到一些古水力机械的复原静态实物。古水力机械的展示还没有和多媒体，特别是虚拟技术充分结合。
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