開源框架下媽祖祖廟虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)覽系統(tǒng)的構(gòu)建

李 暉，黃其政，李萬凱，黃于同

(廈門理工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，福建 廈門 361024)

媽祖祖廟位于福建省莆田市湄洲島，是媽祖信仰文化的發(fā)源地，2006年被國務(wù)院列為第6批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。媽祖祖廟宮廟建筑的總體布局及制式集合了明、清時(shí)期的佛教、道教建筑特征，具有極高的學(xué)術(shù)研究價(jià)值[1]。2016年以來，媽祖文化傳播分布增加到46個(gè)國家和地區(qū)，全球媽祖文化敬仰者達(dá)3億多人，媽祖文化已成為具有代表性的文化符號和文明交流紐帶[2]。雖然每年有超百萬人從世界各地到媽祖祖廟進(jìn)行朝拜，但仍然有很多人無法親臨媽祖祖廟，感受媽祖文化的深厚底蘊(yùn)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(virtual reality,VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(augmented reality,AR)快速發(fā)展，虛擬旅游已經(jīng)是當(dāng)下旅游尤其是后疫情時(shí)代的旅游新業(yè)態(tài)[3-5]。將VR、AR與真實(shí)環(huán)境交替的現(xiàn)狀做比較，并結(jié)合5G通信技術(shù)，可增強(qiáng)游客的理解，也為保護(hù)和提升遺址資源提供了一種新的思路[6]。

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的表現(xiàn)形式中，三維全景技術(shù)運(yùn)用全景影像建模，以720°展現(xiàn)周圍環(huán)境紋理信息，具有真實(shí)感強(qiáng)、建模方便、硬件依賴性低等優(yōu)點(diǎn)，在旅游導(dǎo)覽、醫(yī)院導(dǎo)覽、房地產(chǎn)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用[7-8]。開源框架在一定程度上能夠保證軟件的自主可控性，促進(jìn)軟件開發(fā)，以最低成本實(shí)現(xiàn)信息的最大共享和交流[9-10]，這方面已有很多成果成功應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)[11-12]。在虛擬旅游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不同的設(shè)計(jì)方案依據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而定。在場景展示方面，大量研究采用傾斜測量三維實(shí)景建?；虻孛媾臄z三維全景的方式，完成真實(shí)場景的采集，通過建模實(shí)現(xiàn)景區(qū)虛擬展現(xiàn)，重點(diǎn)突出了景區(qū)的整體特征、景點(diǎn)文字描述乃至景區(qū)的管理應(yīng)用，但忽略了景點(diǎn)內(nèi)部的真實(shí)展現(xiàn)和景點(diǎn)之間的導(dǎo)覽應(yīng)用；在場景交互設(shè)計(jì)部分，交互操作需要借助鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，交互功能需要借助3Dmax等操作軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[13-15]，3D場景的建模通常需要大量的人工貼圖并配置專業(yè)軟件進(jìn)行展示，系統(tǒng)開發(fā)成本高，以智能手機(jī)為載體進(jìn)行便攜VR互動(dòng)操作的研究不多。媽祖祖廟虛擬旅游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要能讓游客沉浸式地體驗(yàn)媽祖文化和媽祖建筑特色，需要盡量借助便攜式和經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的VR設(shè)備完成虛擬導(dǎo)覽互動(dòng)操作，進(jìn)而保證系統(tǒng)的仿真性和交互性。為此，本文融合三維全景技術(shù)與空間信息技術(shù)，基于開源開發(fā)框架，綜合運(yùn)用PTGui、A-frame、MySQL、JavaScript等軟件、框架及程序設(shè)計(jì)語言，以媽祖祖廟西軸線古建筑群為主要區(qū)域，拍攝采集媽祖祖廟古建筑群及周邊范圍“空-地-室外-室內(nèi)”一體化的720°全景影像，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)媽祖祖廟虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)覽系統(tǒng)，選擇手機(jī)盒子作為便攜式VR設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)Web端、手機(jī)端的媽祖祖廟VR旅游，為相似需求系統(tǒng)的構(gòu)建提供可行的技術(shù)選擇思路。

1 媽祖祖廟VR導(dǎo)覽系統(tǒng)需求分析

1.1 功能需求分析

VR技術(shù)與旅游業(yè)結(jié)合是一種新型的旅游方式，它能根據(jù)真實(shí)的旅游場景創(chuàng)建出虛擬的旅游場景，甚至能創(chuàng)建出已經(jīng)消失或者根本不存在的場景，為游客提供沉浸式的虛擬旅游體驗(yàn)[16]。在虛擬旅游設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師希望能夠盡量模擬人類從現(xiàn)實(shí)性的生存和思維方式進(jìn)入到虛擬性的生存和思維方式。在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，對于信眾來說，他們的最大需求是能在祖廟的天后宮、太子殿等主要宮廟參拜媽祖，“近距離”感受媽祖文化；對旅游者來說，在對祖廟進(jìn)行實(shí)地旅游時(shí)，希望能夠全方位感受祖廟建筑區(qū)及其周邊環(huán)境，了解祖廟區(qū)的各個(gè)宮廟諸如朝天閣、梳妝樓等的歷史故事；對于研究者來說，作為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位，其極具代表性的閩臺地域性媽祖宮廟建筑裝飾元素、建筑布局、結(jié)構(gòu)、裝飾藝術(shù)等方面的特性是他們關(guān)注的重點(diǎn)。因此，從虛擬旅游的角度出發(fā)，系統(tǒng)建設(shè)的目的是提供“原汁原味”的媽祖祖廟及其周邊區(qū)域建筑區(qū)的虛擬場景，同時(shí)在虛擬場景下，用戶能夠進(jìn)行景點(diǎn)虛擬游覽及導(dǎo)覽。

基于此，本系統(tǒng)以祖廟真實(shí)性展示為原則，實(shí)現(xiàn)媽祖祖廟區(qū)域VR展示、景點(diǎn)介紹等，能夠結(jié)合手機(jī)盒子頭顯，自動(dòng)控制場景元素，觸發(fā)對應(yīng)操作，完成虛擬場景的轉(zhuǎn)換及路線導(dǎo)覽。具體模塊分為：

1)VR景點(diǎn)參觀。用戶可以自由參觀媽祖祖廟內(nèi)的廟宇，以及按照真實(shí)的道路選擇參觀路徑，通過體感控制用戶的行進(jìn)方向，參觀媽祖祖廟。

2)景點(diǎn)(各宮廟)介紹。廟宇配有相應(yīng)的文字故事介紹其名稱、歷史故事等基本信息。

3)VR導(dǎo)覽。在虛擬場景的路口廣場等地設(shè)置路標(biāo)，模擬真實(shí)環(huán)境指引用戶前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)不同場景的轉(zhuǎn)換。

4)VR控制?？刂芕R場景的部分元素，例如背景音樂、文字顯示和語音播放等。

5)純凈游覽功能。清除真實(shí)場景外的其他內(nèi)容，進(jìn)入純凈游覽模式，虛擬游覽“原汁原味”的祖廟。

1.2 系統(tǒng)VR應(yīng)用設(shè)備及表現(xiàn)形式需求分析

1.2.1 VR顯示設(shè)備需求分析

VR頭戴式顯示設(shè)備(簡稱VR頭顯)[17]主要分為：

1)一體式頭顯。內(nèi)置運(yùn)算芯片，自帶顯示屏幕和操作系統(tǒng)，顯示效果好，無需借助輸入輸出設(shè)備即可在虛擬世界遨游，方便隨身攜帶，但續(xù)航能力普遍較低，如HTC Vive設(shè)備。

2)外接式頭顯。無內(nèi)置處理器，需要外接主機(jī)，顯示效果良好，用戶體驗(yàn)較好，具備獨(dú)立屏幕，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量較高，但無法獨(dú)立顯示VR內(nèi)容，配套價(jià)格偏高，如PLAYSTATION VR。

3)手機(jī)盒子頭顯。結(jié)構(gòu)簡單，可自行組裝，價(jià)格低廉，方便隨身攜帶，必須與手機(jī)結(jié)合使用，顯示效果中等，如Cardboard。

在VR顯示和沉浸性方面，一體式和外接式頭顯優(yōu)于手機(jī)盒子頭顯，但二者價(jià)格偏高，便攜性偏低。除了需要提供交互體驗(yàn)與沉浸式體驗(yàn)，虛擬旅游還需要考慮便攜性和經(jīng)濟(jì)性。手機(jī)盒子頭顯雖然簡陋，體驗(yàn)不如一體式頭顯，但對普通用戶來說，VR應(yīng)用不完全追求沉浸感。本研究目標(biāo)是為游客提供真實(shí)的媽祖祖廟真實(shí)場景，對交互性和沉浸感要求不高。因此，從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和便攜性的角度出發(fā)，選擇手機(jī)盒子頭顯用于VR效果展示，采用基于移動(dòng)端的Web應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

1.2.2 媽祖祖廟VR導(dǎo)覽系統(tǒng)表現(xiàn)形式對比選擇

VR技術(shù)在虛擬旅游領(lǐng)域的表現(xiàn)形式主要分以下2種：

1)三維建模VR。使用三維建模軟件對整個(gè)景區(qū)進(jìn)行三維模型制作，再使用VRML語言將建好的三維模型以Web形式表現(xiàn)，用戶能對場景中的部分模型進(jìn)行操作，進(jìn)而模擬真實(shí)的旅游體驗(yàn)。在實(shí)現(xiàn)方法上，可使用Unit進(jìn)行虛擬場景開發(fā)，互動(dòng)性強(qiáng)。在虛擬旅游中，用戶會較為關(guān)注場景的真實(shí)性。因此，為了最大程度上還原真實(shí)場景，需要專業(yè)的建模人員使用專業(yè)的軟件(如3Dmax等)進(jìn)行虛擬場景建模，后續(xù)作業(yè)需要專業(yè)開發(fā)人員進(jìn)行對接實(shí)現(xiàn)，故開發(fā)成本較高。

2)全景三維VR。使用相機(jī)對場景進(jìn)行環(huán)繞拍攝，拼接組成全景圖片，再通過VR顯示設(shè)備進(jìn)行展示。用戶能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)地對拍攝實(shí)景環(huán)繞式瀏覽，體驗(yàn)真實(shí)場景。在實(shí)現(xiàn)方法上，結(jié)合前端框架或平臺完成瀏覽器端全景三維VR表現(xiàn)。此方式互動(dòng)性較弱，但是場景完全真實(shí)，數(shù)據(jù)采集難度低，開發(fā)難度不高。

為了保證虛擬場景的真實(shí)性，體現(xiàn)媽祖文化特色，展示祖廟建筑，本系統(tǒng)采用三維全景VR表現(xiàn)形式。目前，全景圖片有360°全景和720°全景2種方式。與720°全景相比，360°全景缺少天空和地面部分，在全景VR展示時(shí)，360°全景存在很強(qiáng)的撕裂感，用戶體驗(yàn)效果欠佳。因此，本研究選擇720°全景圖片進(jìn)行VR表現(xiàn)，采集媽祖祖廟從空中到地上的全景圖片，獲得祖廟區(qū)域范圍的真實(shí)場景體驗(yàn)。

1.2.3 祖廟“空-地-室外-室內(nèi)”一體化全景圖片采集方案

在720°全景圖片采集的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)增加建筑室內(nèi)部分，補(bǔ)充祖廟區(qū)宮廟內(nèi)部的全景圖片，完成“空-地-室外-室內(nèi)”一體化全景圖采集，包含空中全景和地面全景(含室外、室內(nèi))2部分。

整個(gè)祖廟區(qū)依照丘陵地勢而建，空中全景突出祖廟整體的結(jié)構(gòu)分布，采用無人機(jī)環(huán)景拍攝，用戶能夠充分感受到祖廟建筑群高低起伏的層次感；地面全景突出每個(gè)獨(dú)棟建筑室外建筑特征、室內(nèi)裝飾及擺設(shè)。地面全景采集以每棟廟宇為中心，獲取祖廟古建筑群19幢廟宇建筑及周邊道路環(huán)境。通過單棟建筑之間的道路，將所有廟宇進(jìn)行連接。最后，將空中、地面、室外、室內(nèi)全景連接組合一個(gè)完整的媽祖廟廟區(qū)，讓不同用戶從不同的角度感受媽祖廟，完成對媽祖祖廟從空中到地面、室外到室內(nèi)的全方位游覽。

2 媽祖祖廟虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)基于移動(dòng)端的3層B/S架構(gòu)[18]，包含表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層，具體見圖1。

圖1 系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)Fig.1 System deployment structure

開發(fā)和維護(hù)工作集中在服務(wù)器端[19]，由圖1可見，表現(xiàn)層包含了HTML頁面、移動(dòng)端瀏覽器和手機(jī)盒子頭顯3種方式；業(yè)務(wù)邏輯層主要實(shí)現(xiàn)了全景圖片VR顯示、系統(tǒng)導(dǎo)覽功能、連接數(shù)據(jù)庫等部分；數(shù)據(jù)訪問層包含系統(tǒng)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、VR全景數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)等。

2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

基于需求分析，媽祖祖廟虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)覽系統(tǒng)模塊包括場景漫游、場景交互、音效輸出3部分(見圖2)。場景漫游模塊是系統(tǒng)核心功能模塊，其中包括祖廟全景VR展示、手機(jī)的陀螺儀控制場景視角、主菜單場景切換等功能；場景交互是系統(tǒng)拓展功能模塊，包括場景文字介紹、場景切換文字引導(dǎo)、當(dāng)前場景純凈游覽等功能；音效輸出實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中音效輸出控制功能，能夠在VR模式下控制背景音樂狀態(tài)和文字介紹的語音播報(bào)。

圖2 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)Fig.2 System module structure

1)場景漫游。由媽祖祖廟區(qū)內(nèi)多個(gè)全景場景組成，系統(tǒng)利用手機(jī)陀螺儀控制視角以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前場景游覽和場景切換功能。遵循貼近現(xiàn)實(shí)原則，按照媽祖祖廟實(shí)際道路連接不同的全景場景，實(shí)現(xiàn)不同全景場景切換。同時(shí)，兼顧操作自然性和便利性，在主菜單上設(shè)置場景快速切換，完成主菜單和分場景的切換。在網(wǎng)頁端利用按鈕實(shí)現(xiàn)不同場景之間的切換；在手機(jī)端借助手機(jī)盒子頭顯和手機(jī)自帶的陀螺儀，抓取視角點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同場景的切換漫游。

2)場景交互。該模塊按照真實(shí)的環(huán)境，在虛擬場景中關(guān)鍵地點(diǎn)(如路口、廣場)設(shè)置切換按鈕進(jìn)行標(biāo)識，用戶可根據(jù)切換按鈕實(shí)現(xiàn)場景交互。媽祖祖廟是媽祖文化的承載，祖廟的每一座廟宇都有其獨(dú)特的歷史故事。系統(tǒng)在切換按鈕上添加懸停式文字描述，介紹每個(gè)廟宇的歷史。同時(shí)，為避免界面功能混亂，影響視覺體驗(yàn)，系統(tǒng)增加純凈游覽模式，讓用戶體驗(yàn)最純正的祖廟風(fēng)景。

3)音效輸出。為增強(qiáng)系統(tǒng)趣味性，添加背景音樂及各個(gè)廟宇對應(yīng)的語音介紹。系統(tǒng)以手機(jī)盒子頭顯作為VR展示方式，用戶進(jìn)入VR模式后無法直接操作手機(jī)，因此在場景中添加相應(yīng)的控制臺，間接實(shí)現(xiàn)音效輸出/輸入控制。

2.3 系統(tǒng)開發(fā)框架與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

1)全景VR開發(fā)框架。目前，適用于720°全景圖片進(jìn)行VR開發(fā)的開源框架主要有Krpano、three.js、A-frame。Krpano是基于XML的開源收費(fèi)軟件，能夠靈活顯示全景圖像，實(shí)現(xiàn)交互式虛擬漫游，自定義設(shè)計(jì)用戶界面；three.js是輕量級、跨平臺的JavaScript免費(fèi)開源庫，能夠在瀏覽器上結(jié)合HTML或者WebGL提供多種3D顯示功能，包括全景VR在移動(dòng)端的顯示；A-frame是基于three.js的構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的Web端免費(fèi)開源框架，開發(fā)人員可以使用HTML、JavaScript、three.js和WebGL為各類VR頭顯設(shè)備構(gòu)建VR應(yīng)用程序。在全景圖片顯示方面，Krpano表現(xiàn)良好，但全景VR模塊功能不足，基于XML語言開發(fā)二次開發(fā)難度較高；three.js在3D圖形顯示方面有很強(qiáng)的兼容性，但全景圖片顯示效果不佳；在VR模式下，A-frame的全景顯示效果好且適配各類VR頭顯，移動(dòng)Web端應(yīng)用開發(fā)難度較低且為免費(fèi)開源，是目前適合用于開發(fā)移動(dòng)端VR導(dǎo)覽系統(tǒng)的前端框架。因此，本文選擇A-frame作為系統(tǒng)的開發(fā)框架。

2)開源后端數(shù)據(jù)庫管理設(shè)計(jì)。目前，較熱門的開源數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有MySQL、PostgreSQL、MongoDB。本系統(tǒng)主要存儲各個(gè)廟宇的文字介紹以及全景圖片的關(guān)系和位置參數(shù)，系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)量不大，屬中小型數(shù)據(jù)庫。MySQL對中小型數(shù)據(jù)庫支持效果較好，故選擇MySQL作為本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫支持。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要E-R圖(見圖3)包括廟宇信息表、點(diǎn)位信息表和點(diǎn)位關(guān)系表，廟宇信息和點(diǎn)位信息，點(diǎn)位信息表與點(diǎn)位關(guān)系表均是一對多關(guān)系。

3 媽祖祖廟虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 祖廟全景數(shù)據(jù)采集與處理

1)全景數(shù)據(jù)的采集?？罩胁糠诌x擇消費(fèi)級無人機(jī)大疆P4A進(jìn)行空中全景圖片的采集。拍攝時(shí)以無人機(jī)的云臺為旋轉(zhuǎn)中心，水平面為選擇平面，以45°為間隔，共8個(gè)角度，拍攝仰角30°，水平0°，俯角30°和俯角60°，4張照片一組，最后補(bǔ)充1張俯角90°的地面照片，共33張，共同組合拼接成空中全景(見圖4)。地面部分選用魚眼單反相機(jī)利用外翻補(bǔ)地拍攝法進(jìn)行全景圖片采集。拍攝時(shí)以單反相機(jī)為旋轉(zhuǎn)中心，以水平面為選擇平面，以45°為間隔旋轉(zhuǎn)全景云臺，每次旋轉(zhuǎn)拍攝一張廣角照片，共8張。在垂直旋轉(zhuǎn)云臺仰角90°拍攝1張；移開三角架后，補(bǔ)拍無腳架地面2張(見圖5)。拍攝時(shí)保證相鄰照片有10%～20%的重合率，獲取以架站點(diǎn)為中心的360°～720°的若干張全景照片，最后拼接為一張全景照片。為了實(shí)現(xiàn)不同景點(diǎn)之間的導(dǎo)覽，系統(tǒng)在地面道路轉(zhuǎn)折點(diǎn)、路標(biāo)等位置添加點(diǎn)位采集，用于連接整個(gè)祖廟區(qū)域。媽祖祖廟VR導(dǎo)覽系統(tǒng)最終采集了192個(gè)點(diǎn)位共12.8 GB的全景圖片，覆蓋祖廟古建筑群所有區(qū)域及各個(gè)宮廟的室內(nèi)外環(huán)境。

圖4 空中全景圖片采集Fig.4 Aerial panoramic image acquisition

圖5 地面全景圖片采集(單點(diǎn))Fig.5 Ground panoramic image acquisition (single point)

2)全景數(shù)據(jù)的拼接與優(yōu)化處理。項(xiàng)目利用PTGui軟件將原始照片拼接為全景照片，同時(shí)完成矯正變形、添加控制點(diǎn)、曝光/HDR調(diào)整等精細(xì)操作。在部分圖片中，PTGui自動(dòng)生成的控制點(diǎn)誤差較大，這導(dǎo)致全景圖片在細(xì)節(jié)上存在錯(cuò)誤或者不美觀。媽祖祖廟為旅游旺地，尤其是在熱門宮廟如天后宮、太子殿等室內(nèi)采集全景數(shù)據(jù)時(shí)，會有游客遮擋室內(nèi)重要陳設(shè)，造成景點(diǎn)遮擋、人影虛化等現(xiàn)象；部分宮廟如太子殿室內(nèi)空間狹小，墻面的大量燈光導(dǎo)致照片拍攝曝光過度，因此，在拍攝時(shí)可加密設(shè)點(diǎn)，或使用PhotoShop圖像處理軟件對拼接后的圖片進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

1)VR場景漫游/導(dǎo)覽實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)利用A-frame實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁端全景圖片顯示(見圖6)及對應(yīng)的手機(jī)端VR顯示(見圖7)。同時(shí)，系統(tǒng)借助百度API接口，將百度地圖作為底圖，實(shí)現(xiàn)地圖導(dǎo)覽。VR實(shí)現(xiàn)原理是在虛擬場景中創(chuàng)建一個(gè)球體，根據(jù)全景圖片的路徑，以材質(zhì)的方式將其映射到球體內(nèi)部。當(dāng)用戶進(jìn)入VR模式時(shí)，系統(tǒng)會獲取可視角度和瞳距，利用透視投影原理把屏幕渲染為左右兩個(gè)屏幕，對應(yīng)用戶左右眼。此時(shí)，通過獲取手機(jī)的陀螺儀、加速度計(jì)等感應(yīng)器信息，將其綁定至場景內(nèi)相機(jī)中，觸發(fā)視角控制功能，利用手機(jī)盒子頭顯，幫助用戶大腦“重建”立體場景，推動(dòng)VR場景轉(zhuǎn)換，完成VR場景漫游和導(dǎo)覽功能(見圖7)。

圖6 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)(Web網(wǎng)頁端)Fig.6 System function realization in Web

圖7 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)(手機(jī)端+手機(jī)盒子)Fig.7 System function realization on mobile terminal with mobile headset

2)場景交互控制和音效輸出。場景交互控制模塊實(shí)現(xiàn)了場景文字介紹、場景指引和純凈游覽模式。在VR模式下，系統(tǒng)提供了音效輸出控制，系統(tǒng)通過視點(diǎn)控制背景音樂狀態(tài)和文字介紹的語音播報(bào)。為避免文字介紹占據(jù)場景范圍過大，影響界面整潔性，在純凈游覽模式下，界面只保留純凈模式按鈕，去除其他的所有實(shí)體，展示“純凈”的祖廟場景(見圖8)。

圖8 手機(jī)端VR純凈游覽模式Fig.8 VR pure tour on mobile terminal

4 結(jié)論

本研究在深入分析不同人群對媽祖祖廟游覽的需求，明確以媽祖文化和建筑特色的“真實(shí)性”體驗(yàn)作為系統(tǒng)建設(shè)出發(fā)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探討了媽祖祖廟虛擬旅游的VR數(shù)據(jù)采集方式及展示形式。同時(shí)，以720°全景圖片為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，采集了“空-地-室外-室內(nèi)”一體化的媽祖祖廟全景數(shù)據(jù)，以此構(gòu)建媽祖祖廟虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)覽系統(tǒng)，并借助手機(jī)盒子實(shí)現(xiàn)了媽祖祖廟“真實(shí)”的虛擬旅游。該系統(tǒng)能讓用戶“身臨其境”地感受“原汁原味”的媽祖祖廟建筑特色和媽祖文化，為后疫情時(shí)代媽祖文化的感受與傳播提供了一種新的方式。

本系統(tǒng)的構(gòu)建大量采用了開源框架與技術(shù)，涵蓋了全景VR數(shù)據(jù)的采集與處理、VR展現(xiàn)、數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)用發(fā)布等多個(gè)環(huán)節(jié)，場景建模簡單，無需安裝復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施和昂貴的VR設(shè)備，適配性強(qiáng)，為相似需求系統(tǒng)的構(gòu)建提供了可行的技術(shù)選擇思路。在后續(xù)研究中還可引入體感設(shè)備，進(jìn)一步提升系統(tǒng)虛擬感知的交互性，以滿足用戶更為個(gè)性化的需求。