專利名稱：交互式文化全景(culturama)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
產(chǎn)生有趣的和交互式的巨大全景顯示的硬件和軟件。
背景技術(shù)：
一種PC屏幕上的交互式多媒體節(jié)目，其比例為4∶3視頻全景顯示視頻或電影顯示節(jié)目等離子體屏幕顯示，其比例為9∶16使用多個(gè)PC以在多個(gè)屏幕上顯示節(jié)目發(fā)明的公開(kāi)介紹CULTURAMA，即文化全景，是大量文化和自然遺產(chǎn)信息、很有教益和有吸引力的多媒體程序以及最新顯示技術(shù)之間的創(chuàng)新的協(xié)調(diào)的混合。CULTURAMA已被證明為用于向所有的年齡組兒童和成年人傳遞信息的優(yōu)秀工具。CULTURAMA還使我們能夠顯示使用常規(guī)計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)從未能清晰顯示的信息。
CULTURAMA是用于文化和自然遺產(chǎn)的在具有10米或更大直徑的半圓形九個(gè)屏幕全景顯示器上的第一個(gè)完全交互式多媒體系統(tǒng)。另外，我們實(shí)現(xiàn)了分辨率為7200×600像素的巨大的計(jì)算機(jī)顯示區(qū)域。此區(qū)域用于傳遞使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)顯示器從未能傳遞的大范圍的信息。這種信息的實(shí)例是歷史時(shí)間線、真實(shí)景象和現(xiàn)場(chǎng)的全景，大物體的清晰顯示和許多物品之間的可視比較。另外，我們引入了多媒體開(kāi)發(fā)的新概念以利用此巨大的顯示區(qū)域。最后但相當(dāng)重要的是，我們除了使用平坦投影屏幕實(shí)施該半圓形屏幕之外，還利用了常規(guī)視頻投影儀和常規(guī)工作站中提供的常規(guī)設(shè)備。使用那些熟悉的設(shè)備使得CULTURAMA節(jié)約成本、較容易維護(hù)、以及靈活和強(qiáng)大的軟件開(kāi)發(fā)。另外，使用平坦投影屏幕便利了圖像縫合，而不需要特殊的硬件。
CULTURAMA其起始和發(fā)展在2001年，對(duì)于以一有趣的方式將信息傳遞給不同類別的觀眾，我們的主要目標(biāo)是視頻墻技術(shù)。不幸的是，在研究這樣的方案時(shí)我們遇到了下列問(wèn)題高成本、巨大尺寸的設(shè)備、方案的可移植性以及有限的分辨率輸出。之后，我們提出了通過(guò)使用常規(guī)PC連同布置成陣列的多個(gè)等離子體屏幕一起來(lái)模擬視頻墻的想法。我們以2×2屏幕陣列為目標(biāo)，每個(gè)都是61″。我們必須解決的主要問(wèn)題是如何使屏幕顯示連續(xù)的圖像而不丟失分辨率，其中每個(gè)屏幕顯示800×600個(gè)像素而不是將計(jì)算機(jī)輸出除以4。我們從調(diào)研一種商業(yè)硬件的可用性開(kāi)始，所述硬件能夠取計(jì)算機(jī)顯示輸出并且將其分到多個(gè)出口，其間總分辨率不局限于標(biāo)準(zhǔn)輸出分辨率。遺憾的是，這樣的方案是不可應(yīng)用的，因此我們提出了第二個(gè)方法。此方法的主要實(shí)質(zhì)是使用不同的計(jì)算機(jī)。每個(gè)計(jì)算機(jī)運(yùn)行單獨(dú)的程序并且附連到一個(gè)等離子體屏幕。事實(shí)上，所調(diào)研的關(guān)鍵問(wèn)題是如何在四個(gè)計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)同步使輸出看起來(lái)象是一個(gè)圖像，而不是在不同的計(jì)算機(jī)之間分開(kāi)。所以，我們利用LAN將四個(gè)計(jì)算機(jī)相連接，通過(guò)LAN，該四個(gè)程序能夠握手以使它們的輸出同步。此方法工作良好，但存在以下兩個(gè)問(wèn)題。
首先，我們意圖產(chǎn)生高端多媒體顯示，其需要高度的動(dòng)畫(huà)性。同時(shí)，此方案會(huì)導(dǎo)致具有不可消除的握手的輕微延遲，這對(duì)于給人留下深刻印象的動(dòng)畫(huà)而言是不可接受的。第二個(gè)問(wèn)題是軟件開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性。尋找這些問(wèn)題的方案時(shí)，發(fā)現(xiàn)了解決了我們的所有問(wèn)題的MS Windows中的一個(gè)特征，即Windows處理多個(gè)顯示輸出的能力。MS Windows 2000可支持多達(dá)十個(gè)不同的顯示輸出；另外，人們可以將這些輸出布置到任意擴(kuò)展的窗口桌面。基于此特征，我們給PC配備了四個(gè)PCI VGA卡并且布置它們以形成2×2陣列。每個(gè)輸出都是800×600個(gè)像素，這意味著該顯示器的總分辨率是1600×1200。然后，我們開(kāi)發(fā)了具有1600×1200窗口尺寸的單個(gè)多媒體程序。應(yīng)用此方法，我們成功地?fù)碛辛死妹總€(gè)顯示單元全分辨率的類似視頻墻的計(jì)算機(jī)顯示器。另外，開(kāi)發(fā)具有所述陣列的總分辨率的單個(gè)程序使我們能夠產(chǎn)生具有動(dòng)畫(huà)性和效果的高端多媒體程序，其被施加到作為單個(gè)顯示單元的四個(gè)屏幕，該四個(gè)屏幕實(shí)現(xiàn)它們之間的精確同步。
開(kāi)發(fā)的下一階段從實(shí)現(xiàn)對(duì)一些古埃及墳?zāi)沟奶摂M現(xiàn)實(shí)訪問(wèn)的想法開(kāi)始。這些墳?zāi)雇ǔＳ梢粋€(gè)或多個(gè)小室構(gòu)成(平均2m×2m)。每個(gè)室的墻包含不同的法老銘文。這些墳?zāi)股⒉荚谡麄€(gè)埃及并且它們中的許多不對(duì)公眾開(kāi)放。因而，模擬對(duì)這些墳?zāi)沟恼鎸?shí)訪問(wèn)將給予人們看見(jiàn)這些墳?zāi)沟臋C(jī)會(huì)。我們的目的是使用代替墻的計(jì)算機(jī)屏幕和電子洞穴來(lái)模擬這些室。我們調(diào)研了現(xiàn)成的洞穴系統(tǒng)，主要缺點(diǎn)是該洞穴系統(tǒng)要用特定軟件的限制。同時(shí)，在我們的方案中，我們使用任何開(kāi)發(fā)工具，僅考慮輸出程序的分辨率。使用這樣的工具使我們能夠開(kāi)發(fā)任何類型的應(yīng)用，同時(shí)使這些應(yīng)用具有高編程能力。為了實(shí)現(xiàn)該洞穴，我們不得不將屏幕設(shè)置成具有使觀眾能夠進(jìn)入的開(kāi)口側(cè)的矩形。觀眾將看到他們周圍的由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的墳?zāi)箟Φ膱D像，其中觀眾可以從一個(gè)室行走到另一個(gè)室。另外，將向該訪問(wèn)添加額外級(jí)的信息；例如寫(xiě)在墻上的象形文字原文的英文翻譯。使用上述方法，我們很容易實(shí)現(xiàn)此想法。
開(kāi)始開(kāi)發(fā)洞穴時(shí)，我們注意到使用等離子體屏幕不適應(yīng)新需求。本質(zhì)上，是由于與墳?zāi)箟ο啾鹊入x子體屏幕的顯示面積較小，每個(gè)墻使用等離子體屏幕陣列的成本高，超出Windows支持的輸出數(shù)目，以及等離子體屏幕的邊界給出的墻的視圖不真實(shí)。結(jié)果，我們研究了使用視頻投影儀來(lái)代替，視頻投影儀被看作是CULTURAMA發(fā)展中的進(jìn)化點(diǎn)，因?yàn)槠錇榘l(fā)展增加了許多特征和新的想法。最重要的特征是特別是隨著導(dǎo)致高品質(zhì)圖像和小投影儀尺寸的投影技術(shù)的進(jìn)步，投影儀可以提供的大顯示面積。另外，我們使用布置成U形的三個(gè)常規(guī)的投影屏幕。不幸的是，盡管我們以每次放映容納大量觀眾為目標(biāo)，我們還是遇到了另一個(gè)問(wèn)題，即提供給觀眾的面積有限。通過(guò)考慮不同的屏幕設(shè)置而解決了此問(wèn)題。我們以135度角取代90度角安裝了常規(guī)的投影儀屏幕。盡管這沒(méi)有模擬處于墳?zāi)怪?，這對(duì)顯示墳?zāi)沟膲σ彩怯杏玫摹ｉ_(kāi)發(fā)軟件期間，我們注意到此設(shè)置可以用于以不同于僅模擬墓碑墻的有吸引力的方式來(lái)顯示許多類型的信息。
然后，我們開(kāi)始研究使用五個(gè)屏幕取代三個(gè)屏幕。必須考慮許多問(wèn)題多媒體輸出性能、最佳地利用大顯示面積的軟件開(kāi)發(fā)方法以及硬件設(shè)置。我們安裝了五個(gè)屏幕以形成90度全景，每?jī)蓚€(gè)相接的屏幕之間的角度為157.5度?？傒敵龇直媛适?000×600像素。當(dāng)前，位于埃及智能村的CULTNAT大樓有100m2的永久大廳專用于CULTURAMA。在前面提出的三個(gè)屏幕和五個(gè)屏幕顯示器之后，當(dāng)前位于CULTNAT的是九個(gè)屏幕顯示器。這些屏幕布置成直徑為10米的半圓形。該大廳被配置成每次放映容納三十五人。另一CULTURAMA當(dāng)前正運(yùn)行在具有更大大廳和屏幕的Alexandria的圖書(shū)館中。
下面的部分將描述CULTURAMA的細(xì)節(jié)。
CULTURAMA的硬件我們使用很標(biāo)準(zhǔn)的硬件部件來(lái)構(gòu)建CULTURAMA。當(dāng)前使用的硬件如下工作站，具有雙3.02GHz Xeon處理器、2GB RAM、4個(gè)PCI槽四個(gè)雙輸出64MB VGA卡九個(gè)安裝于天花板的LCD投影儀，具有2200 ANSI的亮度九個(gè)2.7m×2m平坦的廣告架，用作投影屏幕無(wú)線鼠標(biāo)和鍵盤環(huán)繞聲音系統(tǒng)7.1為了實(shí)現(xiàn)全景顯示，上面提到的部件按如下所描述地安裝在一起首先對(duì)于屏幕設(shè)置，九個(gè)平坦屏幕被布置成形成半圓或圓弧。為了實(shí)現(xiàn)此目的，每?jī)蓚€(gè)相接的屏幕之間的角度必須是相等的。依賴于將設(shè)置CULTURAMA的大廳的面積，此角度的范圍為對(duì)于半圓屏幕形狀的22.5°到對(duì)于最大弧的16°。為了獲得無(wú)縫屏幕我們使用了具有投影材料的廣告架而不是廣告牌。也可以改變屏幕寬度以滿足空間需求。我們已經(jīng)對(duì)每個(gè)屏幕使用1.8m、2m和2.3m的寬度。
投影儀被安裝于天花板，并且被布置成與屏幕弧相似但具有較小直徑的弧。投影儀弧的直徑依賴于投影儀樣式和屏幕寬度。調(diào)節(jié)每個(gè)投影儀以將其圖像投影到九個(gè)屏幕組成的單個(gè)屏幕上。于天花板的安裝必須能夠靈活調(diào)節(jié)投影儀位置、水平角度和垂直角度。這些調(diào)節(jié)對(duì)產(chǎn)生精確連接的圖像是很有必要的。
工作站顯示設(shè)置起到很重要的作用。使用MS Windows擴(kuò)展桌面的能力，我們能夠?qū)崿F(xiàn)具有7200×600的分辨率的擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)屏幕。此設(shè)置是使得能夠開(kāi)發(fā)運(yùn)行在連接的九個(gè)屏幕上的單個(gè)軟件的關(guān)鍵特征。
CULTURAMA的軟件對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)，主要的想法是開(kāi)發(fā)具有與九個(gè)屏幕一起的總尺寸匹配的屏幕尺寸的單個(gè)多媒體交互式程序。這意味著單個(gè)程序具有7200×600個(gè)像素的尺寸。很少有多媒體創(chuàng)作工具可以產(chǎn)生此輸出分辨率，所以我們使用Macromedia director來(lái)開(kāi)發(fā)CULTURAMA的軟件。
盡管當(dāng)前我們使用CULTURAMA來(lái)傳遞文化信息，但也可以使用相同的系統(tǒng)和方法來(lái)顯示大范圍的其他信息類型。
在CULTURAMA中顯示的當(dāng)前節(jié)目CULTURAMA具有代表埃及歷史的三個(gè)不同時(shí)期的三個(gè)主要部分。這些部分是古埃及時(shí)期、科普特和伊斯蘭文明的最顯著部分以及現(xiàn)代埃及。在第一部分中，我們通過(guò)顯示從公元前3000年開(kāi)始直到格里歷(Gregoriancalendar)開(kāi)始為止的法老時(shí)期的時(shí)間線而介紹古時(shí)代。所有有名的國(guó)王通過(guò)一照片呈現(xiàn)，其中國(guó)王以正確的年代順序編排位置。指向那些國(guó)王中的任何一個(gè)，就會(huì)顯示基本信息，該信息代表第一級(jí)信息。沒(méi)有CULTURAMA屏幕，人永遠(yuǎn)也不能在單個(gè)屏幕上顯示這樣的時(shí)間線。另外，如果用戶想知道關(guān)于特定國(guó)王的更多故事，他可僅點(diǎn)擊此特定的國(guó)王，該處顯示第二級(jí)信息。例如，Thotmosis III在Karnak廟中建造了一個(gè)著名的室，稱為植物園。在此室的墻上，他記載了他所在時(shí)代的埃及已獲知的自然物種。通過(guò)點(diǎn)擊Thotmosis III，顯示植物園的墻，給觀眾以機(jī)會(huì)來(lái)看墻上刻畫(huà)的所有動(dòng)物、鳥(niǎo)和植物。另外，選擇這些物種中的任何一個(gè)將顯示關(guān)于該物種的更多信息，其中鳥(niǎo)或植物的現(xiàn)代照片與被認(rèn)為是第三級(jí)信息的說(shuō)明一起顯不。
從該時(shí)間線可以到達(dá)的另一部分是蘭德數(shù)學(xué)紙草書(shū)(RMP)，其被認(rèn)為是從法老時(shí)代開(kāi)始最著名的數(shù)學(xué)紙草書(shū)之一。RMP五米長(zhǎng)并且包含86個(gè)不同的數(shù)學(xué)問(wèn)題以及它們的解答。使用CULTURAMA使得我們能夠在一個(gè)屏幕上顯示RMP并且將其放大至3倍。另外，用戶可以與該紙草書(shū)交互以聚焦到這些問(wèn)題中的任何一個(gè)以看到象形文字原文的英文翻譯。
CULTURAMA的另一關(guān)鍵特征是能夠在其上顯示一些地方或現(xiàn)場(chǎng)的全景畫(huà)面。此技術(shù)特別用于科普特和伊斯蘭文明以及現(xiàn)代埃及部分。例如在現(xiàn)代埃及部分中，我們當(dāng)前顯示從尼羅河看到的開(kāi)羅全景視圖和來(lái)從海上看到的亞歷山大里亞的全景視圖。用戶可以與全景交互以游覽或選擇視圖中的某些部分以便看到與此部分相關(guān)的更多信息，該信息被認(rèn)為是此部分中的第二級(jí)信息。例如在開(kāi)羅全景中，你可以點(diǎn)擊尼羅河上的一個(gè)老橋以看到由Lumiere兄弟在1895年拍攝的該橋的電影剪輯。
CULTURAMA的開(kāi)發(fā)方法CULTURAMA成功的關(guān)鍵因素是其包含的信息的量和類型以及用于引入此信息的方法。CULTURAMA的內(nèi)容是從我們建立在CULTNAT的不同程序中的數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇的信息的融合。此信息在一交互式多媒體程序中介紹給觀眾，該多媒體程序的開(kāi)發(fā)已經(jīng)考慮了設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要方面。第一方面是在使用多個(gè)和最新的多媒體技術(shù)的同時(shí)傳遞信息的簡(jiǎn)單性。所使用的不同技術(shù)在一起以完美的方式相協(xié)調(diào)，以便以很簡(jiǎn)單的、給人深刻印象的、清晰的和緊湊的方式呈現(xiàn)文化財(cái)富。另一方面，第二方面是將信息分成多個(gè)級(jí)別普通的和較特別的。
CULTURAMA的使用大范圍的觀眾訪問(wèn)和觀看了CULTURAMA，這些觀眾具有不同國(guó)籍，范圍從兒童到工作在不同領(lǐng)域的受過(guò)良好教育的人們。對(duì)此反響是驚人的，MCI的技術(shù)策略高級(jí)副總裁Vinton Cerf說(shuō)“CULTNAT項(xiàng)目可能是埃及永遠(yuǎn)有紀(jì)念意義的最重要的、歷史的、教育的和技術(shù)的成就。它們將埃及歷史和文化的重要性融合到世界歷史的結(jié)構(gòu)中”。另外，將CULTURAMA顯示給學(xué)生和教師時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)尤其通過(guò)給予兒童操作該程序的機(jī)會(huì)，其可以用作有吸引力的教育工具。在大學(xué)級(jí)別，許多文化和歷史領(lǐng)域的教授請(qǐng)求在CULTURAMA中安排一些講授課，他們可以領(lǐng)著學(xué)生到CULTURAMA中以使用CULTURAMA給學(xué)生講課。另外，當(dāng)文化專家開(kāi)始考慮在他們的領(lǐng)域中使用此類型的顯示時(shí)，對(duì)于可以在CULTURAMA上呈現(xiàn)信息的方式留下深刻印象。博物館設(shè)計(jì)專家和博物館管理者也認(rèn)為CULTURAMA應(yīng)當(dāng)是存在于每個(gè)重要博物館中的必要部件。事實(shí)上，許多來(lái)自不同國(guó)家的訪問(wèn)了CULTURAMA的IT部長(zhǎng)被CULTURAMA所吸引。總之，CULTURAMA可以用于很大范圍的觀眾，以及用于許多用途。


CULTURAMA的兩張照片，顯示系統(tǒng)的外觀。
權(quán)利要求
1.一種創(chuàng)新的交互式多媒體節(jié)目，顯示在使用一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)和九個(gè)視頻投影儀的半圓形全景屏幕上。
2.如權(quán)利要求1，額外的VGA卡配備給所述PC，導(dǎo)致具有九個(gè)屏幕顯示區(qū)域，我們使用Windows操作系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建尺度為2∶2.6的無(wú)縫的屏幕。
3.如權(quán)利要求1，開(kāi)發(fā)特殊的多媒體程序以在無(wú)縫的九個(gè)屏幕投影區(qū)域上顯示數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1，在全景半圓形顯示器上呈現(xiàn)計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的交互式放映。
5.如權(quán)利要求1，使用常規(guī)投影儀來(lái)將所述九個(gè)平坦屏幕布置成半圓形。
6.如權(quán)利要求1，使用PC來(lái)產(chǎn)生交互式半圓形全景顯示系統(tǒng)。
全文摘要
CULTURAMA是使用PC的創(chuàng)新的全景顯示。關(guān)于埃及和阿拉伯遺產(chǎn)的一組交互式多媒體程序顯示在直徑為10米的半圓形屏幕上。所述顯示通過(guò)使用由單個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的9個(gè)常規(guī)視頻投影儀而實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G03B37/04GK1930600SQ200580007196
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月6日
發(fā)明者法特希·哈?！に_利赫, 穆罕默德·法魯克·巴達(dá)維 申請(qǐng)人:文化與自然遺產(chǎn)資料中心