安穎 桑小昆

【摘? 要】虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有形象生動、易于傳播的特點，有利于借助網(wǎng)絡(luò)平臺和移動設(shè)備展示和傳播平時難得一見的文物及其藝術(shù)價值，成為一種令人耳目一新的藝術(shù)呈現(xiàn)形式，引領(lǐng)人們走向一個技術(shù)和藝術(shù)相映成輝的新時代。將手機(jī)增強現(xiàn)實APP技術(shù)應(yīng)用到青島黃海學(xué)院博物館文物的展示與傳播中是一次藝術(shù)與技術(shù)的巧妙結(jié)合，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示和傳播傳統(tǒng)文物的藝術(shù)價值，二者相得益彰，并且具有更深遠(yuǎn)的研究意義。

【Abstract】Virtual reality technology has the characteristics of vivid and easy to disseminate， which is conducive to the display and dissemination of rare cultural relics and their artistic value with the help of network platform and mobile devices. It has become a refreshing art presentation form and leads people to a new era where technology and art complement each other. It is an ingenious combination of art and technology to apply the mobile phone augmented reality APP technology to the display and dissemination of cultural relics in Qingdao Huanghai University Museum. Through virtual reality technology， the artistic value of traditional cultural relics can be displayed and disseminated. The two complement each other， and this has more profound research significance.

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實;增強現(xiàn)實;青島黃海學(xué)院博物館;文物;虛擬現(xiàn)實展示;手機(jī)增強現(xiàn)實APP

【Keywords】virtual reality; augmented reality; Qingdao Huanghai University Museum; cultural relics; virtual reality display; mobile phone augmented reality APP

【中圖分類號】G260;TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0156-02

1 引言

隨著時代發(fā)展和科技進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)悄然走進(jìn)了大眾生活的方方面面，正在逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞?。就像手機(jī)改變了人們的溝通方式，導(dǎo)航改變了人們的出行方式，二維碼移動支付改變了人們的支付方式，新的科技總是能讓人們的生活更加方便快捷。因此，可以預(yù)見，虛擬現(xiàn)實技術(shù)必將成為下一個改變?nèi)藗兩罘绞降闹匾萍?。虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身形象生動易于傳播的特點使其可以借助網(wǎng)絡(luò)平臺和移動設(shè)備展示和傳播珍貴的文物和其具有的藝術(shù)價值，成為一種藝術(shù)呈現(xiàn)新形式，引領(lǐng)人們走進(jìn)技術(shù)與藝術(shù)二者相映生輝的新時代。

2 主要研究內(nèi)容

本文的主要研究內(nèi)容是將手機(jī)增強現(xiàn)實APP技術(shù)應(yīng)用到青島黃海學(xué)院博物館文物的展示與傳播中，讓使用者能夠通過手機(jī)體驗文物的虛擬現(xiàn)實展示效果，全方位、多角度觀看文物的細(xì)節(jié)，學(xué)習(xí)文物的歷史背景。實現(xiàn)的效果是讓用戶借助手機(jī)、平板電腦等設(shè)備拍攝文物的平面圖片時，能夠在該圖片上方出現(xiàn)一個虛擬的文物仿真模型。

技術(shù)手段主要采用照片轉(zhuǎn)模型技術(shù)、數(shù)字建模與修復(fù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實引擎搭建技術(shù)、移動客戶端APP制作技術(shù)。文物數(shù)字建模使用照片轉(zhuǎn)模型軟件Autodesk Recap，三維模型制作軟件Maya、3Dmax、ZBrush等，虛擬現(xiàn)實引擎使用Unity3D，最終的移動客戶端以手機(jī)APP的形式呈現(xiàn)。該AR手機(jī)APP軟件是一款利用Unity3D引擎，基于Vuforia平臺開發(fā)的增強現(xiàn)實手機(jī)應(yīng)用程序。

3 相關(guān)概念闡述

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要包括VR（虛擬現(xiàn)實）和AR（增強現(xiàn)實）兩大部分。VR（虛擬現(xiàn)實）是指通過一些設(shè)備讓用戶能夠完全沉浸在一個全部虛擬的空間中的一種技術(shù)手段，特點是用戶觀察或體驗到的環(huán)境完全是虛擬圖像，不包含用戶周圍的真實環(huán)境。常見的VR方式包括借助電腦桌面顯示的桌面虛擬現(xiàn)實，借助手機(jī)屏幕顯示、線上虛擬現(xiàn)實展示平臺的線上VR展示鏈接和HTC VIVE等專業(yè)虛擬現(xiàn)實顯示頭盔等設(shè)備的沉浸式虛擬現(xiàn)實。例如，高校虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)室采用的桌面式虛擬交互平臺解決了學(xué)生在家無法進(jìn)行實訓(xùn)操作學(xué)習(xí)訓(xùn)練的問題。因此，國家呼吁各大高校將自建的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺統(tǒng)一上傳到國家虛擬仿真實驗教學(xué)平臺官方網(wǎng)站，使各大高校的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺做到了資源整合利用。淘寶網(wǎng)和京東網(wǎng)也推出了VR購物鏈接，讓人們在家也可以點開鏈接，觀察各種產(chǎn)品的仿真虛擬模型。58同城也推出了VR看房，既節(jié)省了客戶的看房時間，又降低了開發(fā)商的員工成本。

3.2 增強現(xiàn)實技術(shù)

AR（增強現(xiàn)實）是指通過一些設(shè)備讓用戶能夠體驗到身在一種虛擬環(huán)境和真實環(huán)境相結(jié)合的空間的技術(shù)手段，特點是將虛擬圖像融入用戶周圍的現(xiàn)實環(huán)境當(dāng)中。常見的AR方式包括借助電腦桌面顯示的桌面互動虛擬現(xiàn)實，借助手機(jī)屏幕顯示的線上AR展示鏈接或手機(jī)增強現(xiàn)實APP和借助Microsoft HoloLens等專業(yè)增強現(xiàn)實顯示頭盔等設(shè)備的沉浸式增強現(xiàn)實。例如，支付寶推出AR紅包和AR掃一掃，用戶用攝像頭拍攝周圍環(huán)境中的特定圖案或物品就會出現(xiàn)相對應(yīng)的虛擬紅包或虛擬圖像，增加了用戶的使用樂趣，推廣了支付寶的新功能和新產(chǎn)品。淘寶網(wǎng)也推出了AR BUY+和AR虛擬試穿，AR虛擬試穿可以讓用戶通過攝像頭在家試穿想要購買的染發(fā)劑、化妝品、鞋子、眼鏡、衣服等產(chǎn)品。百度地圖也推出了AR地圖，用戶打開攝像頭拍攝周圍的環(huán)境，會看到一個虛擬的箭頭路線出現(xiàn)在地面上，實時指引用戶前行。

4 制作步驟

制作青島黃海學(xué)院增強現(xiàn)實手機(jī)APP的第一步是到青島黃海學(xué)院博物館進(jìn)行資料收集整理，并對相關(guān)文物進(jìn)行實地拍攝。然后把相片導(dǎo)入Autodesk Recap軟件進(jìn)行合成，合成的模型一般會有殘缺，不能直接使用，因此，需要將導(dǎo)出的模型導(dǎo)入三維模型制作軟件Maya、3Dmax、ZBrush等進(jìn)行修正和補色。

第二步是在Vuforia開發(fā)平臺進(jìn)行文物的圖片和數(shù)字模型的上傳和三維注冊工作。Vuforia是一款能夠通過計算機(jī)圖形圖像數(shù)字識別技術(shù)，為拍攝到的指定的二維平面圖像和三維虛擬圖形圖像建立對應(yīng)合成關(guān)系的在線開發(fā)平臺。從目前的發(fā)展形勢來看，青島黃海學(xué)院增強現(xiàn)實手機(jī)APP系統(tǒng)更適于選擇手持顯示器顯示為主，它便于攜帶，且不需要額外設(shè)備支持和應(yīng)用程序，同時，還能夠避免頭盔顯示器所帶來的眩暈感、負(fù)重大等缺點。因此，三維注冊技術(shù)是決定青島黃海學(xué)院增強現(xiàn)實手機(jī)APP系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵技術(shù)，為了實現(xiàn)青島黃海學(xué)院增強現(xiàn)實手機(jī)APP系統(tǒng)虛擬展示信息和真實環(huán)境的無縫結(jié)合，就必須借助Vuforia開發(fā)平臺完成三維注冊和數(shù)據(jù)包生成，以便將青島黃海學(xué)院增強現(xiàn)實手機(jī)APP系統(tǒng)虛擬展示信息顯示在現(xiàn)實環(huán)境中的正確位置。三維注冊的步驟主要是將指定的識別圖片和相對應(yīng)的三維模型上傳到Vuforia開發(fā)平臺完成它們之間的關(guān)聯(lián)，然后獲得開發(fā)密鑰和下載相應(yīng)數(shù)據(jù)包，這些都是之后要導(dǎo)入Unity3D中進(jìn)行APP開發(fā)的必要素材。

第三步是將從Vuforia開發(fā)平臺下載的開發(fā)密鑰和相應(yīng)數(shù)據(jù)包導(dǎo)入Unity3D引擎中完成手機(jī)APP的開發(fā)和導(dǎo)出安裝包的工作。Unity3D是一款強大的跨平臺游戲引擎，能夠?qū)崿F(xiàn)超級寫實的PBR（基于物理的光照）實時材質(zhì)渲染效果，被廣泛應(yīng)用于各種游戲制作和虛擬現(xiàn)實應(yīng)用開發(fā)中。該引擎可以導(dǎo)出適用于Windows電腦操作系統(tǒng)的exe安裝文件，適用于安裝手機(jī)的apk安裝文件，以及適用于蘋果操作系統(tǒng)的iOS安裝文件等多種格式的安裝文件。青島黃海學(xué)院增強現(xiàn)實手機(jī)APP導(dǎo)出的是適用于安卓手機(jī)系統(tǒng)的apk格式的安裝包。

5 結(jié)語

將手機(jī)增強現(xiàn)實APP技術(shù)應(yīng)用到青島黃海學(xué)院博物館文物的展示與傳播中是一次藝術(shù)與技術(shù)的巧妙結(jié)合，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示和傳播傳統(tǒng)文物的藝術(shù)價值，其具有更深遠(yuǎn)的研究意義。首先，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的新穎形式和互動體驗方式可以吸引更多年輕一代關(guān)注和傳播文物的藝術(shù)價值，易于傳統(tǒng)文化的傳承和發(fā)展;其次，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以借助遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和移動平臺更廣闊地傳播文物的藝術(shù)價值，吸引更多國外友人學(xué)習(xí)了解中國的傳統(tǒng)文化和藝術(shù)。最后，也是最為重要的一點是虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以完全寫實的復(fù)制和呈現(xiàn)文物的原貌，一旦文物后期不慎遺失或損壞，虛擬現(xiàn)實技術(shù)留存的模型和資料也可以用來尋回或修復(fù)文物。

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