基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究

■梁紅昕 Liang Hongxin

(嶺南師范學(xué)院，廣東湛江 524048）

“十三五”旅游發(fā)展規(guī)劃明確提出，加快旅游信息化服務(wù)建設(shè)進(jìn)程，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+旅游”戰(zhàn)略在旅游文化領(lǐng)域的應(yīng)用，是旅游建設(shè)的重要內(nèi)容和重點(diǎn)項(xiàng)目。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的新型互動(dòng)模式在文化旅游產(chǎn)業(yè)的信息服務(wù)和內(nèi)容建設(shè)中具有巨大的潛力。而位于中國(guó)大陸最南端的粵西地區(qū)，是中國(guó)古代海上絲綢之路的起點(diǎn)口岸之一，形成并保存了許多獨(dú)具特色的嶺南文化[1]，正是文化旅游建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域。本文針對(duì)這一地區(qū)，研究設(shè)計(jì)與旅游場(chǎng)景結(jié)合、復(fù)現(xiàn)經(jīng)典歷史遺跡、人物、故事沉浸式體驗(yàn)的AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）粵西文化旅游體驗(yàn)服務(wù)平臺(tái)，依托移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、圍繞剖析其文化層面上的情感認(rèn)同與共鳴并以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)文化旅游體驗(yàn)服務(wù)平臺(tái)的形式呈現(xiàn)，從而彌補(bǔ)景區(qū)公共智能設(shè)施缺失的空白，提升文化傳承帶來(lái)的文化自信，為地域文化類(lèi)旅游服務(wù)設(shè)計(jì)研究提供科研方向。

1 旅游體驗(yàn)中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)展示技術(shù)概述

AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)：Augmented Reality），是指利用計(jì)算機(jī)圖像學(xué)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景進(jìn)行增強(qiáng)，將現(xiàn)實(shí)中融合、添加虛擬的信息呈現(xiàn)于用戶面前。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)給人們帶來(lái)強(qiáng)大的虛擬世界感官體驗(yàn)，較之單純的實(shí)體旅游景點(diǎn)會(huì)更加有吸引力，其優(yōu)勢(shì)在于：通過(guò)信息技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字化技術(shù)對(duì)文物、歷史遺跡等文化資源的廣泛搜索和整合，可以緩解由于時(shí)間、金錢(qián)、地域所帶來(lái)的旅游體驗(yàn)障礙，使游客可以不受地理與環(huán)境限制共享歷史文化遺產(chǎn)[2]。

國(guó)內(nèi)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已應(yīng)用到旅游文化產(chǎn)業(yè)[3]，地域旅游文化與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合具有廣闊研究前景和巨大的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。然而，這些旅游文化產(chǎn)業(yè)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合處于商業(yè)探索的初級(jí)階段，大多局限于旅游景點(diǎn)的自然資源、地質(zhì)地貌和建筑遺跡的原始形式的虛擬形態(tài)游覽，迫切需要進(jìn)一步深入結(jié)合[4]，將旅游地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與3D全息影像結(jié)合，對(duì)已經(jīng)消逝的建筑物、景觀和歷史人物進(jìn)行3D虛擬重建，打造互聯(lián)網(wǎng)+景區(qū)+VR全景新模式，顛覆傳統(tǒng)旅游模式，增加真實(shí)場(chǎng)景的旅游價(jià)值，為粵西文化遺跡旅行體驗(yàn)賦予生命。

2 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)意義

粵西地區(qū)位于中國(guó)大陸的最南端，為廣東省的西部地區(qū)，現(xiàn)包含湛江、茂名、陽(yáng)江、云浮四市[5]，是中國(guó)古代海上絲綢之路的起點(diǎn)之一，也是國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略中新海上絲綢之路的起點(diǎn)?；浳骱Ｉ辖z綢之路有雷祖文化、仙臺(tái)文化、禪宗文化、西江文化、邊關(guān)風(fēng)情和南亞熱帶風(fēng)光等文化景觀和自然景觀資源[6]。

目前，粵西各歷史文化景區(qū)缺乏信息化、電子化服務(wù)體系建設(shè)，傳統(tǒng)旅游業(yè)的服務(wù)模式已無(wú)法跟上旅游業(yè)的迅猛發(fā)展。針對(duì)此問(wèn)題，本文建立了一站式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)旅游體驗(yàn)多終端平臺(tái)，以“南海絲路徐聞漢代三墩主題園”為設(shè)計(jì)載體，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將標(biāo)志性的粵西歷史遺跡、民俗藝術(shù)的故事重現(xiàn)在歷史文化景區(qū)。同時(shí)將自助導(dǎo)游與旅游活動(dòng)相關(guān)內(nèi)容的信息，如旅游管理、旅游線路、景區(qū)活動(dòng)、文化展示等通過(guò)地理信息聯(lián)系在一起，使游客更直觀全面地了解歷史文化景區(qū)的旅游資源，并通過(guò)在線體驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)，激發(fā)旅游興致，增添行程趣味。

3 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

本文所設(shè)計(jì)的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的粵西文化旅游體驗(yàn)服務(wù)的設(shè)計(jì)思路主要涉及三個(gè)方面：一是文化旅游景區(qū)全景建模與景區(qū)原始模型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。二是運(yùn)用AR關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行歷史建筑與文物的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)圖像關(guān)鍵特征的提取計(jì)算、標(biāo)的物特征匹配，進(jìn)行ID跟蹤注冊(cè)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合[7]。三是運(yùn)用AR顯示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在真實(shí)的粵西文化遺跡場(chǎng)景中對(duì)粵西文化遺跡內(nèi)容的智能交互。

首先，在三維建模軟件中建模，把輪廓細(xì)分為更小的模塊，包括：建立渲染管道、創(chuàng)建模塊、制作程序化紋理、制作建筑模型和渲染設(shè)置等。同時(shí)還需要兼顧藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合，如顏色、光照、內(nèi)容、后期處理設(shè)置等。在ZBrush中繪制一些相關(guān)元素用于法線貼圖烘培，然后在Unity3D中利用建筑插件Skyline導(dǎo)入的建筑模型資源包，統(tǒng)一加上MeshCollider組件來(lái)設(shè)置人物與建筑碰撞。最后在Unity中設(shè)置用戶在公共空間中的漫游攝像機(jī)腳本，將Hierarchy中Scene下的攝像機(jī)拖動(dòng)到人物下，設(shè)置攝像機(jī)跟隨。最后定義渲染器與控制渲染建筑物，自定義反射映射，為用戶提供虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的移動(dòng)和控制。

4 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)踐

本服務(wù)設(shè)計(jì)依托移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、手繪地圖智能導(dǎo)游、全景虛擬漫游等技術(shù)，以粵西特色的嶺南文化、粵西海上絲綢之路文化等人文景觀為主題，運(yùn)行形式為AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）體驗(yàn)C/S客戶端，AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）體驗(yàn)手機(jī)等移動(dòng)終端APK。

根據(jù)景點(diǎn)的特點(diǎn)和知名度，選取南海絲路徐聞漢代三墩主題園為服務(wù)體驗(yàn)的設(shè)計(jì)背景，根據(jù)每個(gè)景點(diǎn)的特征設(shè)計(jì)不同的內(nèi)容，以此提升內(nèi)容的觀賞性和娛樂(lè)性，如“萬(wàn)歲”瓦當(dāng)有神秘古老的紋飾，龜紐銅質(zhì)“臣固私印”有精巧絕倫的雕刻構(gòu)造，用戶通過(guò)移動(dòng)客戶端或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)硬件可以從不同角度來(lái)對(duì)粵西歷史文化特色景點(diǎn)進(jìn)行沉浸式體驗(yàn)。

4.1 文化旅游景區(qū)全景建模

由于地域文化及地理環(huán)境具有特殊性與唯一性，傳統(tǒng)人工三維掃描、建模效率與精度無(wú)法完全呈現(xiàn)其原貌[8]。本人利用較先進(jìn)的地理環(huán)境掃描建模技術(shù)，依托無(wú)人機(jī)技術(shù)+傾斜攝影設(shè)備，用過(guò)飛行平臺(tái)多個(gè)傳感器同時(shí)從垂直和四個(gè)傾斜角度采集圖像[9]。將采集后的圖像導(dǎo)入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)建模軟件ContextCapture，通過(guò)軟件內(nèi)置程序可以在幾分鐘/小時(shí)內(nèi)輸出帶有紋理的高分辨率、高精度三維場(chǎng)景[10]。

4.2 歷史建筑與文物建模

通過(guò)對(duì)粵西湛江徐聞地區(qū)多個(gè)村落進(jìn)行實(shí)地走訪、調(diào)研取樣并查閱相關(guān)記錄、文獻(xiàn)、地方志等材料，在梳理、分析、提取粵西文化內(nèi)涵和文化特色的基礎(chǔ)上，結(jié)合來(lái)自權(quán)威機(jī)構(gòu)和實(shí)地考察的支撐材料和素材，在歷史遺跡、文獻(xiàn)記錄等中提取相應(yīng)的紋樣、象征物的造型語(yǔ)言等[11]。再充分利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字化技術(shù)復(fù)原歷史建筑、歷史文物、歷史人物，以及歷史事件的動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景[12-13]。模型使用3DSMAX軟件建模，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境為當(dāng)前廣泛應(yīng)用的Unity3D結(jié)合Easy AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)引擎來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)粵西文化旅游體驗(yàn)服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)（圖1）。

4.3 粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)交互設(shè)計(jì)

4.3.1 粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)導(dǎo)航詳情

首頁(yè)-平臺(tái)功能詳情-添加需要體驗(yàn)的文化景點(diǎn)到路線-瀏覽景區(qū)列表-進(jìn)入文物列表（圖2）。

①點(diǎn)擊首頁(yè)登錄按鈕進(jìn)入到粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)的詳情頁(yè)。

②在粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)詳情頁(yè)中點(diǎn)擊“添加至路線”的圖標(biāo)可彈出“添加內(nèi)容到路線”的窗口，用戶選擇需要體驗(yàn)的文化景點(diǎn)以及“日期”即可將其他用戶的游記內(nèi)容添加到自己設(shè)定的的旅游體驗(yàn)計(jì)劃中。

③在粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)詳情頁(yè)中點(diǎn)擊“景點(diǎn)列表”的圖標(biāo)可進(jìn)入景點(diǎn)列表頁(yè)查看所有粵西文化旅游經(jīng)典項(xiàng)目。

④⑤用戶可以在文物詳情列表可以瀏覽粵西文化典型遺跡。

4.3.2 粵西文化旅游體驗(yàn)平臺(tái)AR體驗(yàn)流程交互

AR體驗(yàn)-全景導(dǎo)航-AR留念-文物列表-文物AR體驗(yàn)

⑥單指收拾點(diǎn)擊AR體驗(yàn)頁(yè)面可進(jìn)入到該粵西文化景點(diǎn)的全景頁(yè)面，該頁(yè)面360°全方位展示了用戶所需體驗(yàn)的粵西文化景點(diǎn)。

⑦在全景導(dǎo)航詳情頁(yè)中使用上下左右縱橫滑動(dòng)手勢(shì)來(lái)控制方向?qū)Ш経I來(lái)在“景點(diǎn)全景地圖模式”全景粵西文化景點(diǎn)虛擬環(huán)境中自由游覽，用戶可在該頁(yè)面實(shí)時(shí)查看景點(diǎn)的具體位置，以及景點(diǎn)模型與細(xì)節(jié)。

⑧在全景導(dǎo)航詳情頁(yè)中點(diǎn)擊快速建立按鈕的圖標(biāo)，跳轉(zhuǎn)到AR留念頁(yè)面，可以啟動(dòng)設(shè)備前置攝像頭，同時(shí)將用戶影像與剛才景點(diǎn)實(shí)際環(huán)境結(jié)合現(xiàn)實(shí)，當(dāng)用戶按下拍照按鈕，可以生成用戶身在虛擬景點(diǎn)中的AR旅游紀(jì)念合照。在“三維文物遺跡”列表選擇感興趣的遺跡，單擊后進(jìn)入文物遺跡AR體驗(yàn)。

4.4 粵西文化旅游體驗(yàn)服務(wù)平臺(tái)效果

基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的粵西文化旅游體驗(yàn)服務(wù)設(shè)計(jì)應(yīng)用主要是結(jié)合智能手機(jī)等移動(dòng)終端，采用客戶端/服務(wù)器模式。當(dāng)用戶置身于粵西文化遺跡的場(chǎng)景中，打開(kāi)相應(yīng)手機(jī)APP，觸發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的粵西文化遺跡旅游應(yīng)用模塊，進(jìn)入平臺(tái)系統(tǒng)后，移動(dòng)設(shè)備攝像頭檢測(cè)到標(biāo)的場(chǎng)景目標(biāo)時(shí)，它將跟蹤和定位標(biāo)的場(chǎng)景，并從文化遺跡模型數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出相應(yīng)的虛擬模型信息，將其呈現(xiàn)給顯示設(shè)備并將其覆蓋在現(xiàn)實(shí)世界中。同時(shí)，移動(dòng)設(shè)備通訊模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向遠(yuǎn)程云服務(wù)器提交數(shù)據(jù)，實(shí)施特征比對(duì)，發(fā)出渲染虛擬對(duì)象的請(qǐng)求；渲染引擎調(diào)用虛擬信息，通過(guò)計(jì)算、提取，得到虛擬對(duì)象并推送至渲染工具窗口，渲染工具完成虛擬對(duì)象的渲染顯示，虛擬對(duì)象與真實(shí)場(chǎng)景實(shí)時(shí)融合，形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。對(duì)于沉浸感要求較高的體驗(yàn)情景，游客可以佩戴強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，通過(guò)手勢(shì)識(shí)別設(shè)備的位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、語(yǔ)音識(shí)別等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)操控設(shè)備，把視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感官統(tǒng)一起來(lái)完成歷史遺跡、人物、故事的沉浸式體驗(yàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)浸式體驗(yàn)效果（圖3）。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依托增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)的文化旅游體驗(yàn)服務(wù)平臺(tái)彌補(bǔ)了粵西地區(qū)地域文化景區(qū)公共智能設(shè)施缺失的空白，還為傳統(tǒng)地域文化體驗(yàn)提供了一個(gè)新的發(fā)展方向。以互聯(lián)網(wǎng)+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)為粵西地域旅游注入文化內(nèi)涵，展示歷史價(jià)值，增強(qiáng)文化自信。為地域文化類(lèi)旅游服務(wù)設(shè)計(jì)研究提供科研方向的同時(shí)，還對(duì)粵西本土“海上絲綢之路”文化傳承與發(fā)揚(yáng)做出貢獻(xiàn)。