潘琛 田永剛 王曉燕

摘要：當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在我們生產(chǎn)生活的不同領(lǐng)域上不斷發(fā)展，讓我們認(rèn)識(shí)到其重要的作用，這使得其應(yīng)用提供了有利條件。本文主要研究的是如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到旅游產(chǎn)業(yè)中，如何利用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行旅游的宣傳展示、文創(chuàng)產(chǎn)品研發(fā)、景區(qū)旅游線路規(guī)劃等內(nèi)容，通過本文對(duì)重點(diǎn)技術(shù)的分析以及具體實(shí)現(xiàn)，希望可以進(jìn)一步推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在山西數(shù)字旅游領(lǐng)域中應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：山西;數(shù)字旅游;擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);實(shí)踐應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）03-0091-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality），即“VR技術(shù)”，主要就是利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)，構(gòu)建出一個(gè)基于數(shù)字平臺(tái)的三維空間虛擬世界，將人類視覺能感應(yīng)到的事物進(jìn)行虛擬化，給用戶一種身臨其境的代入感。在VR技術(shù)中，除了包含了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、CG技術(shù)，此外，還涉及了三維顯示、人工智能、機(jī)器傳感等多種技術(shù)應(yīng)用，VR技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。而數(shù)字旅游近年來受到越來越多的人關(guān)注，作為“數(shù)字中國(guó)”體系建設(shè)發(fā)展重要組成部分，結(jié)合視覺三維數(shù)字化技術(shù)，探索基于三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的旅游在山西旅游發(fā)展上的一些可能幫助及其意義。

1 數(shù)字旅游中的相關(guān)技術(shù)

1.1 LOD技術(shù)

LOD（Level of Detail）技術(shù)指距離較近的視點(diǎn)，所展現(xiàn)的三維模型使用較多的多邊形，而距離視點(diǎn)較遠(yuǎn)的三維模型則使用較少的多邊形[1]。在VR技術(shù)中，通過需要引進(jìn)細(xì)節(jié)層次表示技術(shù)，從而達(dá)到降低圖形系統(tǒng)負(fù)載，保證交互的實(shí)時(shí)性效率。引入LOD技術(shù)方法后，能夠很好地平衡圖形負(fù)載，減少計(jì)算機(jī)資源開銷，提高了仿真的效果。而在數(shù)字旅游中，主要就是利用LOD技術(shù)展現(xiàn)大面積的三維地形。在LOD技術(shù)作用下，一般有兩種生成方法：一是在事先定義好的顯示精度下，經(jīng)過層次三角形方法、四叉樹方法預(yù)先生成數(shù)據(jù);二是跟隨視點(diǎn)變換而進(jìn)行的實(shí)時(shí)生成，此種方式，只要場(chǎng)景清晰度足夠，便可最大化減少數(shù)據(jù)量。

1.2 360°虛擬全景圖技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)是通過使用拍攝裝置進(jìn)行360度獲取一組或多組的圖像，并經(jīng)過特殊算法成一個(gè)全景的圖像文件，并在后期通過專門的軟件來進(jìn)行互動(dòng)呈現(xiàn)圖像。這一技術(shù)在目前很多領(lǐng)域都有所涉獵，預(yù)訂酒店時(shí)，人們可以在App中看到酒店的全貌，進(jìn)行環(huán)繞式瀏覽。但360°虛擬全景圖技術(shù)目前只適用于小范圍的全景場(chǎng)合，所以很適合在室內(nèi)場(chǎng)景、旅游風(fēng)景等方面使用[2]。

1.3 三維建模技術(shù)

VRML虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)的廣泛應(yīng)用，定義了三維數(shù)字化系統(tǒng)中的一些元素，如場(chǎng)景光源、模型動(dòng)畫、幾何圖形、模型材質(zhì)等，通過將上述數(shù)據(jù)體現(xiàn)在三維空間中。在創(chuàng)建三維數(shù)字化空間中通過VRML語言進(jìn)行創(chuàng)建，并通過計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)讓創(chuàng)建的三維數(shù)字化環(huán)境有動(dòng)畫、音頻、視頻及圖像等功能。

例如，在建筑設(shè)計(jì)界非常流行的Google SketchUp軟件，該三維建模軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，整體操作界面非常簡(jiǎn)潔清晰，與其他復(fù)雜的設(shè)計(jì)軟件相比，非常簡(jiǎn)單易學(xué)，受到了眾多設(shè)計(jì)者的青睞。該軟件可以為物體表面敷貼材質(zhì)、貼圖[3]，當(dāng)中還有很多輔助設(shè)施模型，比如足球場(chǎng)、樹、草、路燈等，在設(shè)計(jì)工作中可以直接應(yīng)用，這在很大程度上簡(jiǎn)化了建模工作量，在短時(shí)間內(nèi)快速建立三維模型。

1.4 數(shù)字地球平臺(tái)技術(shù)

事實(shí)上，VRG1S（Virtual Reality Geographic lnformation System）屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)融合后的產(chǎn)物，現(xiàn)階段，這一技術(shù)也成了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。當(dāng)VR技術(shù)與G1S技術(shù)結(jié)合后，可以在真正意義上，實(shí)現(xiàn)旅游可視化，提高視覺效果。而數(shù)字地球平臺(tái)，作為一種應(yīng)用服務(wù)和決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地球空間在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表達(dá)以及數(shù)據(jù)輸出等方面一體化運(yùn)行。利用多分辨率空間影像數(shù)據(jù)，依托空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，利用三維可視化技術(shù)，可以更好地為人們提供全新的空間信息。由此，可以構(gòu)想，對(duì)于三維數(shù)字旅游的實(shí)現(xiàn)，可以充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合數(shù)字地球平臺(tái)，由此便可實(shí)現(xiàn)[4]。

2 三維數(shù)字化技術(shù)在山西旅游文創(chuàng)中的具體實(shí)現(xiàn)

2.1 三維數(shù)字化技術(shù)路線

虛擬視覺VR技術(shù)有獨(dú)特的可視化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能構(gòu)建出虛擬旅游系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要面向用戶、商家以及相關(guān)的旅游管理部門。通過三維數(shù)字化構(gòu)建線上旅游系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)線上呈現(xiàn)真實(shí)的旅游環(huán)境，其中包括真實(shí)的地理位置、周邊的環(huán)境、虛擬景點(diǎn)、文物仿真、生活服務(wù)設(shè)施等，比如商店、酒店、餐館、文化娛樂設(shè)施、加油站等。

2.1.1 構(gòu)建平臺(tái)

隨著虛擬數(shù)字化平臺(tái)的發(fā)展，多家的虛擬數(shù)字化平臺(tái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，這也進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)字旅游的發(fā)展，這也給旅游的開發(fā)與利用提供了更廣闊的空間。目前可以借助以Google Earth為代表的場(chǎng)景虛擬化系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的開發(fā)。Google Earth軟件的推出，融合了衛(wèi)星影像、G1S、VR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)一體化運(yùn)行。用戶在Google數(shù)字地球平臺(tái)中，可以獲取到任何國(guó)家，任何地區(qū)的高精度衛(wèi)星影像圖。此外，Google Earth軟件自身也具備了非常豐富的G1S功能，當(dāng)中包含了多種位置的矢量信息，比如地區(qū)邊界、地勢(shì)、景點(diǎn)、路況、服務(wù)設(shè)施等。用戶利用KML語言，可以通過類似Google Earth這樣的平臺(tái)上進(jìn)行地標(biāo)的管理和模型的創(chuàng)建。另一方面還可以在Google Earth平臺(tái)上直接構(gòu)建虛擬旅游環(huán)境，通過加載真實(shí)的地理信息及實(shí)景貼圖，以及室內(nèi)室外的真實(shí)景象實(shí)況構(gòu)建相應(yīng)的模型，從而為游客提供更加真實(shí)的體驗(yàn)[5]。

2.1.2 KML語言與數(shù)據(jù)制作

Google Earth 平臺(tái)上的3D模型主要是由SketchUp這個(gè)軟件來進(jìn)行制作。SketchUP不僅可以進(jìn)行幾何體模型的直接創(chuàng)建，其生成文件也可以直接導(dǎo)入CAD進(jìn)行處理紋理，具有非常多的功能，在操作上非常簡(jiǎn)單便利。在該軟件作用下，當(dāng)模型加載完成后，導(dǎo)入Google Earth平臺(tái)后，平臺(tái)會(huì)將數(shù)字模型附加坐標(biāo)和視點(diǎn)坐標(biāo)等相關(guān)數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建成一個(gè)完整的地標(biāo)，并以KML文件格式進(jìn)行存檔。KML就是建立在XML語法和文件格式的標(biāo)簽語言，主要作用就是對(duì)地理信息進(jìn)行描述、保存。同時(shí)，KML也會(huì)對(duì)Google Earth的顯示效果進(jìn)行控制。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模

2.2.1 SketchUp軟件進(jìn)行三維建模

在建模方面，SketchUP軟件可以對(duì)旅游的景點(diǎn)、文物、生活服務(wù)設(shè)施進(jìn)行建模，主要利用到的建模工具有3DMAX、X3D、VRML等，而對(duì)于實(shí)體表面的處理，主要利用實(shí)體圖像數(shù)據(jù)獲取紋理文件等，在這些技術(shù)作用下，生成與現(xiàn)實(shí)實(shí)物一致的三維模型文件。此外，對(duì)于旅游景區(qū)內(nèi)的一些矢量數(shù)據(jù)，例如景區(qū)地形數(shù)據(jù)、建筑物、道路等，這些都可以借助DEM來重建，結(jié)合正射影像數(shù)據(jù)，最終構(gòu)建成非常逼真、生動(dòng)的三維虛擬景觀。

以山西晉祠旅游景區(qū)建筑圣母殿為例，該部分是虛擬場(chǎng)景中的主體，利用SketchUp軟件對(duì)實(shí)體建筑進(jìn)行建模，需要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟：（1）建模的前提基礎(chǔ)便是獲取地形和影像數(shù)據(jù)。在實(shí)際操作過程中，主要是通過使用Google SketchUp軟件進(jìn)行建筑物三維建模。通過在Google Earth平臺(tái)上獲取對(duì)應(yīng)的地形、影像數(shù)據(jù)，而后借助成型的地形圖，從而得到對(duì)應(yīng)的二維矢量地圖。（2）對(duì)于建模數(shù)據(jù)的獲取，需要從建筑圖紙、建筑物的三維視圖中獲取，包含建筑外觀、幾何形狀。（3）針對(duì)模型的層次結(jié)構(gòu)，需要從建筑具體的結(jié)構(gòu)入手，包含了柱、房頂、門窗、墻體、地面等幾個(gè)部分，針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)分別建模[6]。而后在GoogleSketchUp中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的三維模型。（4）為簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)量，要在建模后對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，減少冗余的多邊形面，從而達(dá)到簡(jiǎn)化整個(gè)場(chǎng)景數(shù)據(jù)的目的。（5）針對(duì)建筑門、窗等較為細(xì)致的區(qū)域，主要利用紋理映射法，通過使用紋理貼圖來替代對(duì)應(yīng)的實(shí)際多邊面部分。

2.2.2 通過VRML進(jìn)行三維數(shù)字化建模

首先，所有的對(duì)象建模可以用.wrl文件格式直接導(dǎo)出。對(duì)單獨(dú)的相關(guān)的模型文件進(jìn)行合成，使其盡量成為一個(gè)整體模型，從而簡(jiǎn)化模型數(shù)量，減少計(jì)算、存儲(chǔ)資源的開銷。

其次，交互功能。比如當(dāng)游覽者在線上進(jìn)行參觀時(shí)，到了展廳的大門，通過單擊大門的按鈕，實(shí)現(xiàn)虛擬大門的開啟、關(guān)閉動(dòng)作。而此部分的控制實(shí)現(xiàn)，就是運(yùn)用了VRML的相關(guān)傳感技術(shù)。而在電視播放的控制方面，是通過相應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)的。此外，借助TouchSensor節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了游覽者點(diǎn)擊展廳內(nèi)的景點(diǎn)介紹時(shí)，不僅可以身臨其境地體驗(yàn)到景區(qū)的場(chǎng)景，同時(shí)，也可以通過音頻播放聽到對(duì)應(yīng)的解說，另外，利用平面?zhèn)鞲衅?，可以滿足游客移動(dòng)某些旅游物品的需求，進(jìn)而獲得真實(shí)的體驗(yàn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著VR技術(shù)的不斷發(fā)展、日益成熟，為數(shù)字旅游系統(tǒng)的開發(fā)提供了有力支撐。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作用下，在真正意義上，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)字旅游景點(diǎn)由平面轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體模式，真實(shí)還原了旅游景點(diǎn)的各項(xiàng)資源，帶給用戶更加逼真、鮮活的體驗(yàn)和感受，開啟了實(shí)時(shí)交互游覽時(shí)代。VR技術(shù)與數(shù)字旅游系統(tǒng)的結(jié)合，可以更好地幫助景區(qū)管理單位對(duì)景區(qū)進(jìn)行旅游線路規(guī)劃、旅游信息收集及分析、旅游相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行決策、相關(guān)文創(chuàng)產(chǎn)品研發(fā)提供技術(shù)支持等，符合時(shí)代發(fā)展下對(duì)旅游電子商務(wù)發(fā)展需求，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】