WebGL技术在数字展览馆中的应用

王金刚 刘毅力 陈登峰 王帅举

摘 要：随着大数据时代的来临，数据信息的重要性也愈发凸显。数字展览馆作为新时代文化传播数字化的产物之一，实现它的在线展览具有非比寻常的意义。通过WebGL技术与数字展览馆的结合，可实现展览品在浏览器端的在线展示，既扩展了文化传播的途径，又消除了地域限制的隔膜。本文从WebGL技术出发，对数字展览馆在浏览器端的建模、交互等特点进行简述，并对WebGL技术在数字展览馆中应用的优点和缺陷进行了分析。

关键词：WebGL;数字展览馆;在线展览

近年来，人们迈入了大数据化的时代，许多事物都在朝着数据化的方向发展。数字展览馆作为新时代数字化的代表之一，它通过利用数字技术，对文物信息进行采集、加工、存储，并通过多媒体技术，以文字、声音、模型等方式，实现文物的展览。通过这些技术手段，扩展了文化传播的渠道、减少了实体文物的展示次数、延长了文物的使用寿命。WebGL技术是一种3D绘图技术，它通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，提供HTML5 canvas的硬件加速，开发人员就可以借助显卡在浏览器中进行复杂图形的渲染。WebGL技术标准免去了开发插件的麻烦，可实现图形的轻量化在线显示。通过WebGL技术构建3D虚拟布展的应用平台，对数字展览馆中的展览品进行三维虚拟展示是实现数字展览馆在线展示的一种方法。

1 WebGL技术的展览馆文物模型建立

WebGL技术通过GPU硬件对canvas的渲染加速，实现展览馆中文物模型在浏览器端的建模和展示，采用WebGL的开源框架Three.js建模，可提高工作效率。模型建立的方法通常是先用三维模型编辑软件进行建模，然后将模型导出为WebGL支持的格式，通过编程将模型导入框架中，并将代码在服务器中部署，实现模型浏览器端的可视化。WebGL可对多种类型格式的模型进行信息解析，其中最常用的是JSON格式的文件。JSON 是轻量级的文本数据交换格式，具有自我描述性，更易理解;JSON 使用 JavaScript 语法来描述数据对象，具有易于人编写和阅读、易于生成和解析的优点。使用JSON类型的文本语言存储模型信息，更易于JavaScript对模型信息的解读和展示。下图为用WebGL技术搭建的展览馆文物模型示例。

2 WebGL技术的交互性

交互性是一个比较广泛的概念，本文中所提到的交互是指人机交互，主要通过鼠标、键盘等设备实现对浏览器端所建立模型的控制。WebGL中的交互性可以使文物的展览变得更加直观。在WebGL的开源封装库中有一个轨道控制器，即OrbitControls.js，它是一个用于Three.js的轨道控制插件，使用它可实现WebGL中场景的交互。使用Three.js框架将物体渲染到网页中，需要三大组件：场景（scene）、相机（camera）和渲染器（renderer），场景动态化效果主要通过改变camera的坐标实现。嵌入OrbitControls.js插件可通过鼠标、键盘实时改变和更新camera的坐标，达到交互的目的。交互性是WebGL中的一个重要特性，WebGL技术在数字展览馆中交互性的应用，可为参观者提供一个自行了解展览品信息的功能。浏览者可通过鼠标、键盘控制camera坐标的变化，任意角度和距离观察展览品模型，激发了参观者的参展兴趣，同时也能吸引更多的人传播和了解文化。

3 WebGL技术在数字展览馆应用的优点和缺陷分析

WebGL技术的优点在于它可以通过GPU硬件加速，完成3D图形的三维可视化渲染，实现复杂图形的浏览器端可视化。通过GPU对复杂三维图形的渲染加速减少了CPU的负载。然而，数字展览馆中所含的展览品数量较多，且信息复杂，通过WebGL技术对展览品进行建模和浏览器端的可视化渲染时，需要高质量的显卡支持。展览品所含的数字信息越复杂、渲染的图形信息越多，对显卡的要求就越高。这是WebGL技术在数字展览馆应用中的一个缺陷。

4 结语

WebGL技术在数字展览馆中的应用可实现展览品在浏览器端的在线可视化。展览品通过在浏览器端的建模和展示，使得不同地区的参观者皆可通过浏览器参观展览品，极大程度的简化了参观流程。同时WebGL技术交互功能的添加，使得參观者可以对模型进行控制，在激发参观者兴趣的同时，也能吸引更多的展览者。但是，使用WebGL技术对大量展览品渲染时，对显卡的要求较高，这就需要后续对渲染的优化算法进行更深入的研究。

参考文献：

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作者简介：王金刚（1991-），男，陕西渭南人，硕士，助理工程师，研究方向：控制理论与控制工程。