专利名称：交互式文化全景(culturama)的制作方法
技术领域：
产生有趣的和交互式的巨大全景显示的硬件和软件。
背景技术：
一种PC屏幕上的交互式多媒体节目，其比例为4∶3视频全景显示视频或电影显示节目等离子体屏幕显示，其比例为9∶16使用多个PC以在多个屏幕上显示节目发明的公开介绍CULTURAMA，即文化全景，是大量文化和自然遗产信息、很有教益和有吸引力的多媒体程序以及最新显示技术之间的创新的协调的混合。CULTURAMA已被证明为用于向所有的年龄组儿童和成年人传递信息的优秀工具。CULTURAMA还使我们能够显示使用常规计算机显示系统从未能清晰显示的信息。
CULTURAMA是用于文化和自然遗产的在具有10米或更大直径的半圆形九个屏幕全景显示器上的第一个完全交互式多媒体系统。另外，我们实现了分辨率为7200×600像素的巨大的计算机显示区域。此区域用于传递使用标准计算机显示器从未能传递的大范围的信息。这种信息的实例是历史时间线、真实景象和现场的全景，大物体的清晰显示和许多物品之间的可视比较。另外，我们引入了多媒体开发的新概念以利用此巨大的显示区域。最后但相当重要的是，我们除了使用平坦投影屏幕实施该半圆形屏幕之外，还利用了常规视频投影仪和常规工作站中提供的常规设备。使用那些熟悉的设备使得CULTURAMA节约成本、较容易维护、以及灵活和强大的软件开发。另外，使用平坦投影屏幕便利了图像缝合，而不需要特殊的硬件。
CULTURAMA其起始和发展在2001年，对于以一有趣的方式将信息传递给不同类别的观众，我们的主要目标是视频墙技术。不幸的是，在研究这样的方案时我们遇到了下列问题高成本、巨大尺寸的设备、方案的可移植性以及有限的分辨率输出。之后，我们提出了通过使用常规PC连同布置成阵列的多个等离子体屏幕一起来模拟视频墙的想法。我们以2×2屏幕阵列为目标，每个都是61″。我们必须解决的主要问题是如何使屏幕显示连续的图像而不丢失分辨率，其中每个屏幕显示800×600个像素而不是将计算机输出除以4。我们从调研一种商业硬件的可用性开始，所述硬件能够取计算机显示输出并且将其分到多个出口，其间总分辨率不局限于标准输出分辨率。遗憾的是，这样的方案是不可应用的，因此我们提出了第二个方法。此方法的主要实质是使用不同的计算机。每个计算机运行单独的程序并且附连到一个等离子体屏幕。事实上，所调研的关键问题是如何在四个计算机之间实现同步使输出看起来象是一个图像，而不是在不同的计算机之间分开。所以，我们利用LAN将四个计算机相连接，通过LAN，该四个程序能够握手以使它们的输出同步。此方法工作良好，但存在以下两个问题。
首先，我们意图产生高端多媒体显示，其需要高度的动画性。同时，此方案会导致具有不可消除的握手的轻微延迟，这对于给人留下深刻印象的动画而言是不可接受的。第二个问题是软件开发的复杂性。寻找这些问题的方案时，发现了解决了我们的所有问题的MS Windows中的一个特征，即Windows处理多个显示输出的能力。MS Windows 2000可支持多达十个不同的显示输出；另外，人们可以将这些输出布置到任意扩展的窗口桌面。基于此特征，我们给PC配备了四个PCI VGA卡并且布置它们以形成2×2阵列。每个输出都是800×600个像素，这意味着该显示器的总分辨率是1600×1200。然后，我们开发了具有1600×1200窗口尺寸的单个多媒体程序。应用此方法，我们成功地拥有了利用每个显示单元全分辨率的类似视频墙的计算机显示器。另外，开发具有所述阵列的总分辨率的单个程序使我们能够产生具有动画性和效果的高端多媒体程序，其被施加到作为单个显示单元的四个屏幕，该四个屏幕实现它们之间的精确同步。
开发的下一阶段从实现对一些古埃及坟墓的虚拟现实访问的想法开始。这些坟墓通常由一个或多个小室构成(平均2m×2m)。每个室的墙包含不同的法老铭文。这些坟墓散布在整个埃及并且它们中的许多不对公众开放。因而，模拟对这些坟墓的真实访问将给予人们看见这些坟墓的机会。我们的目的是使用代替墙的计算机屏幕和电子洞穴来模拟这些室。我们调研了现成的洞穴系统，主要缺点是该洞穴系统要用特定软件的限制。同时，在我们的方案中，我们使用任何开发工具，仅考虑输出程序的分辨率。使用这样的工具使我们能够开发任何类型的应用，同时使这些应用具有高编程能力。为了实现该洞穴，我们不得不将屏幕设置成具有使观众能够进入的开口侧的矩形。观众将看到他们周围的由计算机产生的坟墓墙的图像，其中观众可以从一个室行走到另一个室。另外，将向该访问添加额外级的信息；例如写在墙上的象形文字原文的英文翻译。使用上述方法，我们很容易实现此想法。
开始开发洞穴时，我们注意到使用等离子体屏幕不适应新需求。本质上，是由于与坟墓墙相比等离子体屏幕的显示面积较小，每个墙使用等离子体屏幕阵列的成本高，超出Windows支持的输出数目，以及等离子体屏幕的边界给出的墙的视图不真实。结果，我们研究了使用视频投影仪来代替，视频投影仪被看作是CULTURAMA发展中的进化点，因为其为发展增加了许多特征和新的想法。最重要的特征是特别是随着导致高品质图像和小投影仪尺寸的投影技术的进步，投影仪可以提供的大显示面积。另外，我们使用布置成U形的三个常规的投影屏幕。不幸的是，尽管我们以每次放映容纳大量观众为目标，我们还是遇到了另一个问题，即提供给观众的面积有限。通过考虑不同的屏幕设置而解决了此问题。我们以135度角取代90度角安装了常规的投影仪屏幕。尽管这没有模拟处于坟墓中，这对显示坟墓的墙也是有用的。开发软件期间，我们注意到此设置可以用于以不同于仅模拟墓碑墙的有吸引力的方式来显示许多类型的信息。
然后，我们开始研究使用五个屏幕取代三个屏幕。必须考虑许多问题多媒体输出性能、最佳地利用大显示面积的软件开发方法以及硬件设置。我们安装了五个屏幕以形成90度全景，每两个相接的屏幕之间的角度为157.5度。总输出分辨率是4000×600像素。当前，位于埃及智能村的CULTNAT大楼有100m2的永久大厅专用于CULTURAMA。在前面提出的三个屏幕和五个屏幕显示器之后，当前位于CULTNAT的是九个屏幕显示器。这些屏幕布置成直径为10米的半圆形。该大厅被配置成每次放映容纳三十五人。另一CULTURAMA当前正运行在具有更大大厅和屏幕的Alexandria的图书馆中。
下面的部分将描述CULTURAMA的细节。
CULTURAMA的硬件我们使用很标准的硬件部件来构建CULTURAMA。当前使用的硬件如下工作站，具有双3.02GHz Xeon处理器、2GB RAM、4个PCI槽四个双输出64MB VGA卡九个安装于天花板的LCD投影仪，具有2200 ANSI的亮度九个2.7m×2m平坦的广告架，用作投影屏幕无线鼠标和键盘环绕声音系统7.1为了实现全景显示，上面提到的部件按如下所描述地安装在一起首先对于屏幕设置，九个平坦屏幕被布置成形成半圆或圆弧。为了实现此目的，每两个相接的屏幕之间的角度必须是相等的。依赖于将设置CULTURAMA的大厅的面积，此角度的范围为对于半圆屏幕形状的22.5°到对于最大弧的16°。为了获得无缝屏幕我们使用了具有投影材料的广告架而不是广告牌。也可以改变屏幕宽度以满足空间需求。我们已经对每个屏幕使用1.8m、2m和2.3m的宽度。
投影仪被安装于天花板，并且被布置成与屏幕弧相似但具有较小直径的弧。投影仪弧的直径依赖于投影仪样式和屏幕宽度。调节每个投影仪以将其图像投影到九个屏幕组成的单个屏幕上。于天花板的安装必须能够灵活调节投影仪位置、水平角度和垂直角度。这些调节对产生精确连接的图像是很有必要的。
工作站显示设置起到很重要的作用。使用MS Windows扩展桌面的能力，我们能够实现具有7200×600的分辨率的扩展的计算机屏幕。此设置是使得能够开发运行在连接的九个屏幕上的单个软件的关键特征。
CULTURAMA的软件对于软件开发，主要的想法是开发具有与九个屏幕一起的总尺寸匹配的屏幕尺寸的单个多媒体交互式程序。这意味着单个程序具有7200×600个像素的尺寸。很少有多媒体创作工具可以产生此输出分辨率，所以我们使用Macromedia director来开发CULTURAMA的软件。
尽管当前我们使用CULTURAMA来传递文化信息，但也可以使用相同的系统和方法来显示大范围的其他信息类型。
在CULTURAMA中显示的当前节目CULTURAMA具有代表埃及历史的三个不同时期的三个主要部分。这些部分是古埃及时期、科普特和伊斯兰文明的最显著部分以及现代埃及。在第一部分中，我们通过显示从公元前3000年开始直到格里历(Gregoriancalendar)开始为止的法老时期的时间线而介绍古时代。所有有名的国王通过一照片呈现，其中国王以正确的年代顺序编排位置。指向那些国王中的任何一个，就会显示基本信息，该信息代表第一级信息。没有CULTURAMA屏幕，人永远也不能在单个屏幕上显示这样的时间线。另外，如果用户想知道关于特定国王的更多故事，他可仅点击此特定的国王，该处显示第二级信息。例如，Thotmosis III在Karnak庙中建造了一个著名的室，称为植物园。在此室的墙上，他记载了他所在时代的埃及已获知的自然物种。通过点击Thotmosis III，显示植物园的墙，给观众以机会来看墙上刻画的所有动物、鸟和植物。另外，选择这些物种中的任何一个将显示关于该物种的更多信息，其中鸟或植物的现代照片与被认为是第三级信息的说明一起显不。
从该时间线可以到达的另一部分是兰德数学纸草书(RMP)，其被认为是从法老时代开始最著名的数学纸草书之一。RMP五米长并且包含86个不同的数学问题以及它们的解答。使用CULTURAMA使得我们能够在一个屏幕上显示RMP并且将其放大至3倍。另外，用户可以与该纸草书交互以聚焦到这些问题中的任何一个以看到象形文字原文的英文翻译。
CULTURAMA的另一关键特征是能够在其上显示一些地方或现场的全景画面。此技术特别用于科普特和伊斯兰文明以及现代埃及部分。例如在现代埃及部分中，我们当前显示从尼罗河看到的开罗全景视图和来从海上看到的亚历山大里亚的全景视图。用户可以与全景交互以游览或选择视图中的某些部分以便看到与此部分相关的更多信息，该信息被认为是此部分中的第二级信息。例如在开罗全景中，你可以点击尼罗河上的一个老桥以看到由Lumiere兄弟在1895年拍摄的该桥的电影剪辑。
CULTURAMA的开发方法CULTURAMA成功的关键因素是其包含的信息的量和类型以及用于引入此信息的方法。CULTURAMA的内容是从我们建立在CULTNAT的不同程序中的数据库中选择的信息的融合。此信息在一交互式多媒体程序中介绍给观众，该多媒体程序的开发已经考虑了设计的两个重要方面。第一方面是在使用多个和最新的多媒体技术的同时传递信息的简单性。所使用的不同技术在一起以完美的方式相协调，以便以很简单的、给人深刻印象的、清晰的和紧凑的方式呈现文化财富。另一方面，第二方面是将信息分成多个级别普通的和较特别的。
CULTURAMA的使用大范围的观众访问和观看了CULTURAMA，这些观众具有不同国籍，范围从儿童到工作在不同领域的受过良好教育的人们。对此反响是惊人的，MCI的技术策略高级副总裁Vinton Cerf说“CULTNAT项目可能是埃及永远有纪念意义的最重要的、历史的、教育的和技术的成就。它们将埃及历史和文化的重要性融合到世界历史的结构中”。另外，将CULTURAMA显示给学生和教师时，我们发现尤其通过给予儿童操作该程序的机会，其可以用作有吸引力的教育工具。在大学级别，许多文化和历史领域的教授请求在CULTURAMA中安排一些讲授课，他们可以领着学生到CULTURAMA中以使用CULTURAMA给学生讲课。另外，当文化专家开始考虑在他们的领域中使用此类型的显示时，对于可以在CULTURAMA上呈现信息的方式留下深刻印象。博物馆设计专家和博物馆管理者也认为CULTURAMA应当是存在于每个重要博物馆中的必要部件。事实上，许多来自不同国家的访问了CULTURAMA的IT部长被CULTURAMA所吸引。总之，CULTURAMA可以用于很大范围的观众，以及用于许多用途。
CULTURAMA的两张照片，显示系统的外观。
权利要求
1.一种创新的交互式多媒体节目，显示在使用一个个人计算机和九个视频投影仪的半圆形全景屏幕上。
2.如权利要求1，额外的VGA卡配备给所述PC，导致具有九个屏幕显示区域，我们使用Windows操作系统来构建尺度为2∶2.6的无缝的屏幕。
3.如权利要求1，开发特殊的多媒体程序以在无缝的九个屏幕投影区域上显示数据。
4.如权利要求1，在全景半圆形显示器上呈现计算机驱动的交互式放映。
5.如权利要求1，使用常规投影仪来将所述九个平坦屏幕布置成半圆形。
6.如权利要求1，使用PC来产生交互式半圆形全景显示系统。
全文摘要
CULTURAMA是使用PC的创新的全景显示。关于埃及和阿拉伯遗产的一组交互式多媒体程序显示在直径为10米的半圆形屏幕上。所述显示通过使用由单个个人计算机驱动的9个常规视频投影仪而实现。
文档编号G03B37/04GK1930600SQ200580007196
公开日2007年3月14日 申请日期2005年2月26日 优先权日2004年3月6日
发明者法特希·哈桑·萨利赫, 穆罕默德·法鲁克·巴达维 申请人:文化与自然遗产资料中心