陸月悅 溫馨 王佳怡 楊葉晨

摘要：隨著近年來數(shù)字媒體行業(yè)不斷興起，技術(shù)發(fā)展日趨成熟，如今，可以通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供傳遞對(duì)旅游景觀的虛擬觀光體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)在線瀏覽。該項(xiàng)目立意是結(jié)合現(xiàn)代流行的數(shù)碼交互藝術(shù)和舊上海人文歷史，給用戶提供一個(gè)新穎的渠道了解外灘建筑及其背后的歷史和意義;創(chuàng)新點(diǎn)一是具備超高清、流暢性的特點(diǎn)，二是采用散點(diǎn)透視，給用戶沉浸式的視覺感受。文章分析了該項(xiàng)目可行性，并對(duì)立項(xiàng)背景、設(shè)計(jì)概念、實(shí)踐工程、研究成果、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)5個(gè)板塊作闡述。

關(guān)鍵詞：外灘;高清矩陣;全景拼貼;數(shù)碼藝術(shù)

引言：外灘的萬國建筑群一直以來是上海聞名遐邇的對(duì)外名片、名勝地標(biāo)之一?！巴鉃┥虾訄D”超高清VR矩陣線上預(yù)覽可以使外灘周圍關(guān)于上海的名勝古跡隨著技術(shù)的發(fā)展更好的宣傳和保留下來，從娛樂觀點(diǎn)上，對(duì)游客而言可以有更進(jìn)一步理解;于專業(yè)人員而言，提供了更詳細(xì)的研究參考樣本素材庫，在歷史意義上，更好的傳承紀(jì)念將其以另一種方式更好的保留下來。

一、高清矩陣與全景拼貼技術(shù)

1.高清矩陣的概念

在傳統(tǒng)意義上矩陣是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，而圖像是一個(gè)視覺概念，這兩個(gè)概念原先毫不相干。但是自從數(shù)字圖像出現(xiàn)以來，兩者的關(guān)系逐漸密切。圖像被離散化以后可以用矩陣描述。

我國的高清數(shù)字電視的研制始于1998年，其中經(jīng)歷了幾個(gè)階段。1999年10月1日，以高清轉(zhuǎn)播國慶慶典取得了巨大成功，其清晰度也得到了相應(yīng)的不斷的提高。2006年，我國公布了地面數(shù)字電視傳播標(biāo)準(zhǔn)DMB-TH?！秶摇笆晃濉睍r(shí)期文化發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確指出：2008年開播數(shù)字高清電視，標(biāo)志現(xiàn)代科技成果之一的數(shù)字高清電視必將得到前所未有的發(fā)展。

隨著CCD的不斷發(fā)展，數(shù)字視頻的清晰度又在縱向提高，在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（IP Camera）方興未艾時(shí)，則一般認(rèn)為720P以上即可稱為高清攝像機(jī)。而因CCD、DSP等技術(shù)的進(jìn)步，目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在高清視頻領(lǐng)域正扮演著越來越重要的角色。

2.全景拼貼圖的概念

全景圖主要是繪畫攝影行業(yè)的專用術(shù)語，如全景畫，全景地圖等，需要對(duì)場景進(jìn)行較大的范圍的嚴(yán)格把握，主要包括周圍領(lǐng)域內(nèi)的全部畫景，VR全景圖制作就是將其轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)化圖形，最大限度保留場景的真實(shí)性，同時(shí)增添互動(dòng)性，提高人們的情感觸動(dòng)，具有現(xiàn)代化氣息。

圖像拼接技術(shù)就是將數(shù)張有重疊部分的圖像（可能是不同時(shí)間、不同視角或者不同傳感器獲得的）拼成一幅無縫的全景圖或高分辨率圖像的技術(shù)，圖像拼接的輸出是兩個(gè)輸入圖像的并集。圖像拼接在計(jì)算機(jī)視覺、醫(yī)學(xué)成像、軍事目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別、衛(wèi)星數(shù)據(jù)等領(lǐng)域具有重要意義。

圖像融合和圖像配準(zhǔn)（image alignment）是圖像拼接的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。圖像配準(zhǔn)是圖像融合的基礎(chǔ)，而且通常圖像配準(zhǔn)算法的計(jì)算量非常大，因此圖像配準(zhǔn)技術(shù)的革新很大程度上決定了圖像拼接技術(shù)的發(fā)展。早期的圖像配準(zhǔn)技術(shù)主要采用點(diǎn)匹配法，這類方法速度慢、精度低，而且常常需要人工選取初始匹配點(diǎn)，無法適應(yīng)大數(shù)據(jù)量圖像的融合。圖像拼接的方法很多，不同的算法步驟會(huì)有一定差異，但大致的過程是相同的。[1]

二.項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告

1.立項(xiàng)背景

外灘建筑，一部分仍為一些單位機(jī)構(gòu)征用，都有著非同尋常的意義，外灘的萬國建筑群一直以來是上海聞名遐邇的對(duì)外名片、名勝地標(biāo)之一。這些在外觀上風(fēng)格萬種、古典主義與現(xiàn)代主義并存的建筑群，記錄并見證了上海乃至整個(gè)中國在近代，自從簽訂《虎門條約》等一系列不公等條約之后，從飽受民族屈辱至逐步發(fā)展成了世界強(qiáng)國的風(fēng)云歷史，再以嶄新的面貌出現(xiàn)在國際大舞臺(tái)，是展現(xiàn)舊上海資本主義的真實(shí)寫照，具有非凡的歷史意義。

2.項(xiàng)目研究目的、意義

如今可以在網(wǎng)上瀏覽任何高清圖像，包括建筑旅游景點(diǎn)、藝術(shù)名作壁畫等?！巴鉃┥虾訄D”超高清VR矩陣線上預(yù)覽可以使外灘周圍關(guān)于上海的名勝古跡隨著技術(shù)的發(fā)展更好的宣傳和保留下來，從娛樂觀點(diǎn)上，對(duì)游客而言可以有更進(jìn)一步理解;于專業(yè)人員而言，提供了更詳細(xì)的研究參考樣本素材庫，在歷史意義上，更好的傳承紀(jì)念將其以另一種方式更好的保留下來。

3.設(shè)計(jì)概念

整個(gè)全景圖采用散點(diǎn)透視，在二維的畫布上，呈現(xiàn)三維立體的效果，利用移步換景的觀看方式，在全景圖的各個(gè)細(xì)節(jié)里面游走，慢慢地在拼接圖像所構(gòu)造的數(shù)碼世界里游移，享受沉浸式的獨(dú)特觀感。

4.項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

4.1超高清、流暢性。結(jié)合現(xiàn)代流行的數(shù)碼交互藝術(shù)和舊上海人文歷史，通過超高清VR線上瀏覽這種年輕化的數(shù)字方式，在觀感體驗(yàn)上創(chuàng)新，通過網(wǎng)絡(luò)分區(qū)域下載的交互特點(diǎn)，將細(xì)致的現(xiàn)實(shí)畫面具體精確到建筑物表面的細(xì)節(jié)、材質(zhì)、樣式，用高清攝影圖像盡量保留還原外灘建筑原貌，可具體到每一個(gè)窗戶、每一扇門，局部放大每一個(gè)細(xì)節(jié)后依然纖毫畢現(xiàn)，清晰到每一棟建筑物的所有材質(zhì)紋理。給予用戶絕佳的超高清視覺體驗(yàn)。

4.2采用長卷式散點(diǎn)透視，每棟樓都有其獨(dú)立的透視。通過拍攝圖像并后期拼接縫合為高清全景的方式，用沒有透視點(diǎn)的視角展現(xiàn)外灘建筑，體現(xiàn)數(shù)字時(shí)代創(chuàng)意特點(diǎn)、外灘矩陣特點(diǎn)。中國傳統(tǒng)畫構(gòu)成，移步換景的觀看方式，帶給用戶沉浸式的視覺感受。

5.團(tuán)隊(duì)成員合作情況、實(shí)踐過程

5.1初步資料收集及規(guī)劃

團(tuán)隊(duì)成員各自通過網(wǎng)絡(luò)上的各種信息渠道收集外灘萬國建筑博覽會(huì)的具體資料，了解建筑物的相關(guān)歷史、具體建造時(shí)間、建筑師，進(jìn)行分別整理。

5.2調(diào)研

調(diào)研方式包括：線上問卷，線下訪談，網(wǎng)上查閱和實(shí)地考察。

①線上問卷

在微信、微博、豆瓣、問卷星等各大網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布調(diào)查問卷，共收集100份。通過問卷和訪談形式，了解調(diào)研對(duì)象年齡段，常住地，是否來過上海并參觀過外灘，是否覺得外灘是上海旅游必打卡景點(diǎn)，對(duì)外灘建筑的哪一方面更感興趣，通過什么渠道得知各景點(diǎn)的線上超高清VR全景，是否在線上（或線下交互展廳）瀏覽過上海外灘超高清VR全景，以往傾向于在哪一平臺(tái)中瀏覽線上超高清VR全景，在線上（或線下交互展廳）瀏覽超高清VR全景時(shí)更注重的方面，對(duì)上海外灘的超高清VR全景線上瀏覽的建議等問題。

線上調(diào)研主要是能夠更廣范圍普及到全國不同地區(qū)、包括從未到訪過上海的對(duì)象，了解他們對(duì)外灘以及此項(xiàng)目的想法。

②線下訪談

調(diào)研期間，在上海外灘建筑群隨機(jī)采訪不同年齡段和不同特征的路人，包括附近居民、工作人員以及游客，了解不同年齡段、地區(qū)的調(diào)研對(duì)象親臨外灘的感受，并當(dāng)面更直觀地了解不同對(duì)象對(duì)上海外灘的喜愛和了解程度。

③網(wǎng)上查閱和實(shí)地考察

在本次調(diào)研中，通過在網(wǎng)上查閱文獻(xiàn)資料，結(jié)合調(diào)研目的，了解當(dāng)今超高清VR矩陣的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢，搜集了外灘建筑的背景故事和具體資料，為全景矩陣的實(shí)際制作提供有價(jià)值的參考和依據(jù);并到實(shí)地進(jìn)行考察調(diào)研，對(duì)照具體文獻(xiàn)資料，明確辨認(rèn)外灘28棟不同建筑，對(duì)如今外灘建筑的真實(shí)風(fēng)貌有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，為下一步的全景矩陣的拍攝確定方向，進(jìn)行籌劃。

5.3拍攝采集照片

由王佳怡、陸月悅同學(xué)主要負(fù)責(zé)進(jìn)行實(shí)地拍攝，首先選取人流量少的環(huán)境作為拍攝視點(diǎn)，在固定位置運(yùn)用不同焦段的鏡頭拍攝相同目標(biāo)，進(jìn)行比對(duì)后，發(fā)現(xiàn)在相同距離和角度下70mm鏡頭展現(xiàn)出的效果最為合適，最后選用70mm鏡頭。用單反相機(jī)、三腳架等拍攝工具，橫向平移進(jìn)行拍攝，用散點(diǎn)透視拍攝對(duì)外灘建筑群的外觀進(jìn)行拍攝。

5.4圖片后期處理及程序設(shè)計(jì)

由楊葉晨、溫馨同學(xué)主要負(fù)責(zé)運(yùn)用Auto panogiga，PT gui軟件實(shí)行無縫拼接縫合，完成360度全景圖的合成制作，編寫設(shè)計(jì)后臺(tái)程序，并結(jié)合收集到的建筑相關(guān)信息，進(jìn)行線上分區(qū)域。

5.5后期收尾工作

將制作好的項(xiàng)目進(jìn)行小范圍的測試與調(diào)試，收集使用者的使用感受與反饋，進(jìn)行改良。最后，在項(xiàng)目整合工作中整合調(diào)研內(nèi)容以及研究結(jié)果綜合分析，完成研究論文的撰寫，公開發(fā)表。

6.社會(huì)意義

如今外灘尚還對(duì)外的建筑中，絕大多數(shù)內(nèi)部的商業(yè)體系都是高端型，包括高檔酒店、奢侈品商店、會(huì)員俱樂部、領(lǐng)事館以及許多銀行大廈等。曾經(jīng)上海創(chuàng)造了新的都市文明，曾經(jīng)就連比我們現(xiàn)代化的日本看到都會(huì)感嘆上?！皷|方魔都”，在他們看來上海的都市文明是一個(gè)現(xiàn)代化的奇跡和奇觀。

外灘建筑本身也是一種文化。“萬國建筑博覽群”這個(gè)說法，最開始是在上世紀(jì)的二三十年代，外國人對(duì)上海運(yùn)用各種風(fēng)格、極盡奢華的建筑的一種嘲諷。但隨著歷史演變，“萬國建筑博覽群”成了一個(gè)褒義詞。這一古典主義與現(xiàn)代主義并存的景觀，完整地將巴洛克、古羅馬、哥特等多種風(fēng)格彼此融合。但是如今普通訪客幾何沒有進(jìn)去觀賞的機(jī)會(huì)，因此更鮮少會(huì)了解該建筑，給喜歡并想了解外灘的人們一種畏懼感。

建筑的細(xì)節(jié)紋路也并不會(huì)被肉眼觀察的很清楚，外灘如此之大，就算熱愛此處的人也無法一個(gè)個(gè)仰頭找很久細(xì)節(jié)，更何況是普通游客。大部分建筑的門口處雖然有二維碼導(dǎo)覽，但是都模糊不清且不易察覺，不便于手機(jī)識(shí)別，因此無法全面完整的向人們所普及。

為了避免外灘的參觀意義只停留在表面遠(yuǎn)觀的可觀賞性，應(yīng)該給予更加海納百川的包容性，讓更多熱愛上海、熱愛外灘文化的人們都能深刻了解外灘，了解上海的歷史。

外灘上河圖”能給人們帶來更高清、更良好的視覺體驗(yàn)，也可以使他們在空閑時(shí)刻慢慢沉靜下來了解歷史悠久的外灘，了解每個(gè)建筑的風(fēng)格細(xì)節(jié)。

7.結(jié)論

本項(xiàng)目完成了以下幾點(diǎn)工作：

（1）本文初步分析了高清矩陣和全景拼貼圖的概念和外灘歷史的背景等，并通過多次實(shí)地考察和數(shù)字化制作過程，完成了“外灘上河圖”。

（2）實(shí)地考察中，我們收集了大量的采訪，通過不同年紀(jì)地區(qū)得出了很多不同的結(jié)論，對(duì)于超高清VR全景圖都非常支持和期盼，并且利用70mm鏡頭橫向平移散點(diǎn)透視拍攝實(shí)地拍攝萬國博覽建筑群28棟。

（3）數(shù)字化制作中，我們一步步摸索，用沒有透視點(diǎn)的視角進(jìn)行拼貼，構(gòu)成照片技術(shù)處理，再加入程序設(shè)計(jì)，給人中國傳統(tǒng)畫的獨(dú)特感覺和移步換景的觀看方式，來體現(xiàn)數(shù)字化的美感。最后我們得出了重要的結(jié)論超高清VR全景圖能夠給觀眾帶來更專業(yè)、更細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)方式，近距離呈現(xiàn)建筑的細(xì)節(jié)紋樣，會(huì)有更多不一樣的內(nèi)涵，解鎖時(shí)空束縛，實(shí)現(xiàn)了更加多的自由，達(dá)到了資源的最大化利用，同時(shí)加入了創(chuàng)新的數(shù)字化視角形式對(duì)上海歷史文化進(jìn)行保護(hù)、更新、延續(xù)。

歷史文化給我們帶來了深厚的物質(zhì)和精神的財(cái)富，遺存建筑更是擁有著舉足輕重的地位，上海外灘超高清VR矩陣線上預(yù)覽讓人們能夠線上瀏覽外灘及其細(xì)節(jié)，既能用現(xiàn)代的科技為人們所觀賞，同時(shí)也是保護(hù)了一座城市的回憶，保護(hù)城市的文化和形象。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、等趨勢的發(fā)展，使VR技術(shù)必定會(huì)保護(hù)與傳承歷史建筑文化遺產(chǎn)有著很大的實(shí)用價(jià)值和歷史意義，通過超高清VR全景圖可以模擬構(gòu)建出原本的樣貌包括細(xì)節(jié)，是藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合，一方面供人們仔細(xì)觀賞，耐人尋味，另一方面這種結(jié)合也提高了外灘萬國博覽建筑群的展出效果和展出效率。超高清VR全景圖這種虛擬旅游可以讓游客置身于虛擬環(huán)境中，自由而輕松的獲取各方面信息，可以打破時(shí)間和空間的限制，得到最佳體驗(yàn)。本文從分析高清矩陣與全景拼貼技術(shù)的概念理論，到本研究的目的意義和創(chuàng)新理念，闡述了超高清VR矩陣可以在傳統(tǒng)觀賞旅游中脫穎而出創(chuàng)新的方式使人們無時(shí)無地都能了解到外灘建筑的文化和每一棟建筑物的所有材質(zhì)紋理。

參考文獻(xiàn)：

[1]木誠子.全景圖拼接：計(jì)算機(jī)視覺第三章[EB/OL].（2022-04-13）[2022-04-14].https：//blog.csdn.net/qq_49192977/article/details/124112819.

模板：[校級(jí)項(xiàng)目] 全“外灘上河圖”超高清VR矩陣設(shè)計(jì)研究，項(xiàng)目編號(hào)：CX2111003，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：陸月悅