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        基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的景區(qū)互動(dòng)設(shè)計(jì)研究
        ——以桂林靖江王府景區(qū)為例

        2018-11-07 09:36:40李丹
        西部皮革 2018年20期
        關(guān)鍵詞:漫游虛擬現(xiàn)實(shí)景區(qū)

        李丹

        (廣西師范大學(xué),廣西 桂林 541100)

        1 緒論

        1.1 研究的背景及意義?!肮鹆稚剿滋煜隆保纬送跽Φ拿湟粋鲙装倌?,鬼斧神工的天賜景致為桂林?jǐn)€下不絕的人氣。1982年,桂林成為國務(wù)院確立的首批24個(gè)歷史文化名城之一,4年之后又被列為“七五”期間全國7個(gè)旅游重點(diǎn)建設(shè)城市之一。然而,制約桂林旅游業(yè)發(fā)展的因素是綜合性的,比如:桂林自身的區(qū)位優(yōu)勢不明顯、桂林經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高、觀念體制陳舊、競爭力不突出、旅游產(chǎn)品單一等多種因素都影響著桂林旅游業(yè)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,科學(xué)發(fā)展水平也隨之提升,各種新技術(shù)、新方法、新思維,給社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了無窮的動(dòng)力,而旅游業(yè)是信息敏感型產(chǎn)業(yè),將其與現(xiàn)代化的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺相結(jié)合,將是旅游業(yè)發(fā)展一個(gè)重要的突破口;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為這個(gè)行業(yè)中的“潮流”技術(shù),將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在景區(qū)互動(dòng)中勢必能將旅游行業(yè)帶入一個(gè)新境界,同樣也是推動(dòng)旅游業(yè)前進(jìn)的巨大動(dòng)力,對當(dāng)今經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展有一定的價(jià)值意義。

        1.2 研究的現(xiàn)狀。隨著“數(shù)字媒體時(shí)代”這一概念的出現(xiàn)和人們對它的認(rèn)識和不斷的了解,在GIS技術(shù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)今,大家對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并不陌生。當(dāng)今,在許多領(lǐng)域當(dāng)中運(yùn)用三維可視化技術(shù)也非常廣泛,三維可視化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代的“潮流”,對其研究有著非常重要的意義。因此,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到景區(qū)互動(dòng)中則是一項(xiàng)重大的突破,使其能夠深入而全面的感受旅游景點(diǎn),使用戶立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作、實(shí)踐、與虛擬的環(huán)境進(jìn)行交互,使游覽者在游覽之前對于景區(qū)質(zhì)量和花費(fèi)之間就有明確的價(jià)值認(rèn)知。

        1.3 研究的內(nèi)容。本文屬于基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和GIS技術(shù)的三維可觀化研究領(lǐng)域,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到景區(qū)互動(dòng)當(dāng)中,以桂林靖江王府景區(qū)為研究區(qū),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),對景區(qū)的虛擬可視化進(jìn)行研究,并在此基礎(chǔ)上通過多種傳感設(shè)備,旅游者可根據(jù)自身的感覺,使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進(jìn)行考察活操作;參與其中的事件,同時(shí)提供視、聽、摸等直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知,并使用戶“沉浸”于模擬環(huán)境中,達(dá)到用戶與景區(qū)互動(dòng)的效果。

        2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中應(yīng)用的相關(guān)理論和技術(shù)支撐

        2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)建立一種逼真的虛擬環(huán)境,使得人們產(chǎn)生“身臨其境”的感覺,無論是視覺、聽覺,還是觸覺,都仿佛是在真實(shí)環(huán)境中一樣,并且可以無限制的瀏覽三維空間的事物。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在二十世紀(jì)末得以快速發(fā)展,目前有著廣泛的應(yīng)用,對醫(yī)學(xué)、教育、游戲、軍事、商業(yè)、太空、機(jī)器人、工業(yè)輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域都有著巨大的影響。

        2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)建立虛擬環(huán)境往往以真實(shí)世界或人們虛構(gòu)的世界作為虛擬環(huán)境的原型。雖然稱之為虛擬環(huán)境,但如何實(shí)現(xiàn)手段和技術(shù)設(shè)備應(yīng)得當(dāng)于人們在這個(gè)環(huán)境中可以產(chǎn)生身臨其境的感覺。因此,虛擬現(xiàn)實(shí)具有沉浸性、構(gòu)想性、交互性特性。

        2.3 虛擬建模技術(shù)的運(yùn)用

        1.基于幾何圖形的對象建模。在建模型之前,先將真實(shí)場景或構(gòu)想場景中的對象抽象為幾何模型;然后使用建模工具構(gòu)造虛擬景觀的對象,比如場景中房屋、道路、樹木等;在虛擬環(huán)境中添加燈光,并對場景中的對象進(jìn)行紋理映射及材質(zhì)設(shè)定等;最后計(jì)算好攝像機(jī)角度和位置、以及相關(guān)的環(huán)境狀況對模型視圖的影響,在顯示器上顯示植染后的視圖畫面。

        2.基于圖像的建模技術(shù)?;趫D像的虛擬漫游技術(shù)則主要依靠圖像處理技術(shù),對照相機(jī)采集的圖像或攝像機(jī)拍攝的視頻進(jìn)行處理;將處理得到的全景圖像作為虛擬系統(tǒng)中的場景來展示。

        3.兩種方式混合的建模技術(shù)。基于圖形和圖像的建模方法各有利弊,而如果將兩種方法混合使用,則可以揚(yáng)長避短,集兩種方法的優(yōu)點(diǎn)于一身?;旌辖<夹g(shù)的基本思想即是如此,同時(shí)利用兩種建模技術(shù)建立場景模型,即以圖像建模的方式快速建立大的場景,而以圖形建模的方式建立場景中特定的對象。這樣既保證了系統(tǒng)開發(fā)的效率,又保證了系統(tǒng)的仿真性和交互性。

        3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中的展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        現(xiàn)如今,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中應(yīng)用的理論體系和框架還不夠完善,對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)中互動(dòng)概念的界定存在兩種觀點(diǎn),即虛擬旅游有廣義和狹義之分。廣義的虛擬旅游即包含了所有通過各種媒介(比如互聯(lián)網(wǎng))進(jìn)行有關(guān)資料搜集、體驗(yàn)功能服務(wù)等各種活動(dòng)過程,比如在網(wǎng)上瀏覽景點(diǎn)的相關(guān)照片也屬于廣義的虛擬旅游;而狹義的虛擬旅游則必須運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),對真實(shí)旅游景區(qū)以及其中的景物、環(huán)境等進(jìn)行虛擬仿真,通過三維可觀化的形式展示給用戶。本文研究的就是以狹義的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)和研究,來作為主要研究對象,為了不混淆定義,將其命名為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中的展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

        通過市場調(diào)研和數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)已有的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品還存在以下不足:

        1.缺少旅游景點(diǎn)深度信息介紹?,F(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)品在介紹景點(diǎn)信息時(shí),一般選擇直接使用官方網(wǎng)站給出的景點(diǎn)介紹。這些介紹信息往往缺少深度,只是對于景點(diǎn)的簡單描述,對于游客的價(jià)值也較低。

        2.漫游路線單一?,F(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)品一般提供自動(dòng)漫游(無需用戶控制)和自由漫游(需要用戶參與)兩種漫游方式。這兩種方式各有利弊,自動(dòng)漫游可以給出旅游的推薦路線,方便新手和不愿自己尋找旅游路線的游客,但自由性和靈活性較差,無法滿足游客多樣的需求;自由漫游可以通過移動(dòng)鼠標(biāo),由用戶自由、靈活地控制自己的行進(jìn),但容易造成迷失方向等情況。

        3.功能操作不便利?,F(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)在功能操作上存在較多的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題,包括轉(zhuǎn)向不便利、無法自動(dòng)避開障礙物等。這些細(xì)節(jié)的操作問題也帶來了用戶體驗(yàn)的下降,功能分析的結(jié)論主要包括:景點(diǎn)歷史、人文信息的深度介紹、漫游路線的多種選擇或自定義、景區(qū)的過去和未來面貌、虛擬旅游景點(diǎn)拍照、多視角切換、物品査看等功能會帶來用戶滿意度的大幅提升,而旅游景點(diǎn)的基本介紹、基本漫游功能等功能則屬于用戶希望保證系統(tǒng)基本具備的功能。

        4 交互式旅游景區(qū)虛擬展示系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下目標(biāo)

        1.虛擬展示場景:建立桌面式旅游景區(qū)的虛擬三維場景,用戶使用計(jì)算機(jī)觀察虛擬世界,并通過包括鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備操縱虛擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對虛擬場景中對象的瀏覽。漫游用戶可以在虛擬場景內(nèi)漫游,可以選擇系統(tǒng)推薦的路線,也可以選擇自定義行進(jìn)的路線,可以執(zhí)行前進(jìn)、后退、上樓、下樓、轉(zhuǎn)向等操作,并且可以通過鼠標(biāo)按鍵或滾輪、鍵盤按鍵燈來控制觀察視角的變化。

        2.景點(diǎn)介紹:具備景區(qū)人文、歷史背景深度介紹的功能,具備以圖片、文字、聲音等形式來展現(xiàn)介紹信息的功能。

        3.地圖功能:具備地圖功能,提供當(dāng)前漫游場景的等比例縮放的地圖,并且標(biāo)注用戶當(dāng)前所在位置以及前進(jìn)路線。

        4.物品展示: 具備展示場景內(nèi)特定物品的功能,如古董花瓶等,用戶可以在獨(dú)立的窗口欣賞物品,并且可以使用鼠標(biāo)對物品執(zhí)行旋轉(zhuǎn)、拖拽、放縮等操作,以滿足不同角度、方位、大小查看物品細(xì)節(jié)的功能。

        5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中的應(yīng)用展示系統(tǒng)實(shí)例開發(fā)

        5.1 場景建模

        三維模型有低模和高模之分。低模和高模的劃分主要是參考模型精細(xì)程度,也就是模型的面片數(shù)。低模的模型面片數(shù)往往較少,細(xì)節(jié)較少,更注重整體的突出;而高模則細(xì)節(jié)突出,結(jié)構(gòu)嚴(yán)密,面片數(shù)也一般較多。在建模時(shí),一般使用一個(gè)基本的幾何形狀(如長方體,正方體、球體等)為起點(diǎn),然后從大體的形態(tài)入手,再慢慢將模型細(xì)化到各個(gè)局部的結(jié)構(gòu)上。在建模開始時(shí)對大體形態(tài)的把握將影響后期雕刻的難易程度。

        在建模過程中,使用多邊形編輯的常用工具,以點(diǎn)、邊、多邊形、多邊形物體層級下使用移動(dòng)、切割、擠壓、倒角等工具,完成模型的大體勾勒,低模并制作完成。

        國學(xué)堂模型

        5.2 高模貼圖

        法線貼圖是可以應(yīng)用到表面的特殊紋理。法線貼圖在其內(nèi)部儲存了各像素點(diǎn)的高度值,這也使得它能夠展示更為細(xì)膩和逼真的立體效果。而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)中使用法線貼圖,一方面可以表現(xiàn)模型的細(xì)節(jié),如石像的斑駁等;另一方面可以直接將貼圖應(yīng)用于低模表面,降低了模型的制作難度,節(jié)約了建模的時(shí)間成本,加快了整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)的進(jìn)度。

        在3DMAX中導(dǎo)入貼圖,并將貼圖賦予模型,則模型可以展示精細(xì)的紋理。

        以靖江王府景區(qū)中的國學(xué)堂為例,渲染后效果如圖:

        國學(xué)堂貼圖模型

        5.3 交互功能的實(shí)現(xiàn)

        在完成的建模與貼圖后,可通過VRP-Builder安裝插件使3DS MAX中在實(shí)用程序面板中的“更多”一欄選項(xiàng)中有能將三維模型導(dǎo)入VRP-Builder軟件的插件,點(diǎn)擊啟動(dòng)插件彈出界面,然后可將模型導(dǎo)入VRP-Builder軟件中。在VRP-Builder軟件中可進(jìn)行三維交互的制作。

        物理碰撞系統(tǒng)也是我在制作的過程中遇到的又一個(gè)難題。物理碰撞沒有設(shè)置造成的漏洞導(dǎo)致行走中的角色視角進(jìn)入場景的各種模型之中,使得交互得不到應(yīng)有的展示。設(shè)置好物理碰撞系統(tǒng)之后就是設(shè)定交互的模型音效以及模型事件,通過點(diǎn)擊創(chuàng)建面板中的三維模型面板打開模型列表,左鍵單擊一個(gè)指定的模型,在界面的右邊會顯示一個(gè)選項(xiàng)欄,選項(xiàng)欄中可對模型進(jìn)行動(dòng)作、動(dòng)畫、3D音效等編輯。根據(jù)前期收集的材料將一些景點(diǎn)介紹編輯到各個(gè)模型中,實(shí)現(xiàn)交互過程中通過操作獲得景點(diǎn)信息的目的。

        6 展望未來

        虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在生活中顯得的日益重要,使得它有望成為傳統(tǒng)旅游的一種重要補(bǔ)充。人們可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在實(shí)際出行前規(guī)劃旅行線路、了解當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗等,這將改變?nèi)藗兯鸭糜尉皡^(qū)信息的方式,也會為今后真正的出行游玩帶來很大的幫助。在這個(gè)崇尚技術(shù)應(yīng)用的時(shí)代,新技術(shù)本身的使用也會大大提高靖江王府景區(qū)在旅游者心目中的形象。人們可以在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中得到更深入、更有價(jià)值的文化、歷史信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)互動(dòng)中的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)旅游的補(bǔ)充,而是一種特殊形態(tài)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。勢必能將旅游行業(yè)帶入一個(gè)新境界,同樣也是推動(dòng)旅游業(yè)前進(jìn)的巨大動(dòng)力,對當(dāng)今經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展有一定的價(jià)值意義,也將成為人們生活、消費(fèi)、社交等活動(dòng)的重要平臺。

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