梁鈺旎 陳瑩 呂學(xué)靜 賈文豪 莫偉鵬 雷淵

摘 要：隨著信息時(shí)代的到來(lái)，VR技術(shù)被愈來(lái)愈多的人熟知。加之，我國(guó)在先進(jìn)科學(xué)信息技術(shù)和先進(jìn)人工智能技術(shù)方面已經(jīng)取得了不小的突出成績(jī)，這也為未來(lái)增強(qiáng)VR技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)與在線旅游業(yè)務(wù)的發(fā)展融合提供了新的機(jī)遇。通過(guò)對(duì)VR技術(shù)的深入研究，結(jié)合目前旅游業(yè)的行業(yè)形勢(shì)和內(nèi)部需求，文章提出5G+VR技術(shù)模擬環(huán)境旅游的方案，此系統(tǒng)建立主要以Unity3D為搭建平臺(tái)，鑒于景觀存在多樣性，模型建設(shè)采用CAD圖紙與Unwarp UVW修改器相結(jié)合，場(chǎng)景移動(dòng)使用SteamVR，VRTK插件完成。最后，就方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程中對(duì)VR技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題或缺點(diǎn)提出具體解決方案。文章所提出的解決方案也將使得我國(guó)國(guó)內(nèi)旅游業(yè)有機(jī)會(huì)產(chǎn)生一種全新的“面貌”來(lái)迎接面對(duì)更多發(fā)展可能，也為我國(guó)旅游業(yè)持續(xù)發(fā)展本身帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；模擬環(huán)境旅游；5G+VR；旅游服務(wù)

基金項(xiàng)目：廣西外國(guó)語(yǔ)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃；項(xiàng)目名稱：5G+VR環(huán)境模擬旅游；項(xiàng)目編號(hào)：202013830082。

0 引言

VR技術(shù)其實(shí)是一種完全能夠有效創(chuàng)建和自動(dòng)體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)世界的新型計(jì)算機(jī)視覺(jué)仿真技術(shù)，它能夠做到全方位的有效調(diào)動(dòng)虛擬使用者的聽(tīng)覺(jué)視聽(tīng)和手部觸覺(jué)，增強(qiáng)虛擬使用者的視覺(jué)體驗(yàn)感。就目前來(lái)看，VR技術(shù)在各行各業(yè)已有非常廣泛地應(yīng)用，而旅游業(yè)作為我國(guó)新興產(chǎn)業(yè)更是受益匪淺。各大旅游企業(yè)十分積極響應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的號(hào)召，響應(yīng)5G時(shí)代技術(shù)變革，以智慧旅游為契機(jī)，大力開(kāi)發(fā)各種旅游平臺(tái)，具有VR體驗(yàn)功能的技術(shù)項(xiàng)目紛紛萌芽。由于我國(guó)旅游信息市場(chǎng)對(duì)旅行空間的使用隨機(jī)性和旅游時(shí)間的使用緊迫感程度要求比較高，用戶往往需要隨時(shí)隨地對(duì)自己出行旅游信息來(lái)源進(jìn)行搜索查詢，及時(shí)快速的得到旅游目的地及沿途重要地點(diǎn)的相關(guān)資訊信息，從而針對(duì)時(shí)間與預(yù)算安排合理的出行攻略。

1 VR技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

當(dāng)前我國(guó)全體人民的文化生活物質(zhì)水平不斷提高，旅游已經(jīng)逐漸成為日常生活中一個(gè)不可缺少的重要組成部分。我國(guó)國(guó)內(nèi)旅游接待人數(shù)逐年快速增加，旅游服務(wù)市場(chǎng)高速健康增長(zhǎng)。如今，除了歷史悠久的靜謐古鎮(zhèn)、清麗婉約的江南水鄉(xiāng)和別有洞天的名山大川，那些原本不被人們熟知的小眾地方也成了出游的佳選。我國(guó)旅游業(yè)勢(shì)必在變局中開(kāi)拓新局，抓住新機(jī)遇，創(chuàng)新發(fā)展形式，發(fā)揮5G+VR技術(shù)模擬環(huán)境旅游最大的優(yōu)點(diǎn)，就是將旅游分享和旅游資源深度結(jié)合，創(chuàng)建適合景區(qū)的模擬旅游系統(tǒng)，是旅游業(yè)形成可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。而目前數(shù)據(jù)VR中的技術(shù)參數(shù)屬于新一代技術(shù)新應(yīng)用領(lǐng)域，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和其他相關(guān)企業(yè)技術(shù)參數(shù)基本屬于完全缺失標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)，導(dǎo)致企業(yè)制作數(shù)據(jù)模型時(shí)技術(shù)水平參差不齊，數(shù)據(jù)之間相互兼容性差，對(duì)于水平不高的模型制作需要進(jìn)行后期修改，再建重修所需的時(shí)間和資源將會(huì)翻倍，直接導(dǎo)致想要進(jìn)一步將VR技術(shù)模擬旅游推向市場(chǎng)受到阻礙，想要解決因行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失為此項(xiàng)目到來(lái)的相關(guān)問(wèn)題，就要在VR模型制作前期根據(jù)自身制定適用的標(biāo)準(zhǔn)，制定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)培養(yǎng)相關(guān)人才，使得成品質(zhì)量能夠更好地滿足自身的需要，也能在發(fā)展自身的同時(shí)為其他相關(guān)企業(yè)帶來(lái)參考經(jīng)驗(yàn)。

VR目前已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，中國(guó)5G也正式開(kāi)始走向商用，5G+VR模擬現(xiàn)實(shí)旅游技術(shù)是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代旅游理念實(shí)現(xiàn)的重要手段，它希望能夠做到讓更多的人足不出戶就能真正領(lǐng)略到與世界各大景點(diǎn)一樣的美，讓更多體驗(yàn)者同時(shí)具有身臨其境的視覺(jué)感受[1]。其實(shí)近年來(lái)我國(guó)的VR技術(shù)已經(jīng)對(duì)旅游行業(yè)有所涉及，例如人們熟知的北京故宮博物院，其針對(duì)節(jié)假日景點(diǎn)游客爆滿等問(wèn)題推出了一款可供游客線上參觀故宮博物院的App，在App中設(shè)置不同主題的展廳供不同需求的用戶游覽故宮。5G+VR技術(shù)為旅游業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展帶來(lái)了新機(jī)遇，李亞娟、王海峰研究并開(kāi)發(fā)了一套虛擬旅游系統(tǒng)，以此驗(yàn)證人們可以足不出戶便可游覽美景[2]。劉怡然、胡靜等人對(duì)迪斯尼樂(lè)園VR旅游項(xiàng)目的研究發(fā)現(xiàn)，VR技術(shù)創(chuàng)造虛擬場(chǎng)景能夠增強(qiáng)游客出游體驗(yàn)感，這對(duì)景區(qū)具有積極作用。由于目前VR技術(shù)可以使各種景觀逼真重現(xiàn)，且具有震撼的視覺(jué)效果，所以在未觀看到VR模擬景觀時(shí)，游覽者對(duì)新技術(shù)存在高期待的心理，且在VR模擬旅游出現(xiàn)之前，電腦、平板和手機(jī)等智能設(shè)備也給游覽者帶來(lái)了良好的體驗(yàn)，但是由于VR設(shè)備適配性不如手機(jī)等智能設(shè)備一般高，游覽者容易產(chǎn)生眩暈感或其他不適感。高期待和欠佳的體驗(yàn)感形成了落差，長(zhǎng)此以往，景區(qū)中的VR模擬旅游就會(huì)失去對(duì)消費(fèi)者的吸引力，使得客流量流失。解決上述問(wèn)題需要將制作團(tuán)隊(duì)細(xì)分化，分為制作、反饋、后期修繕3個(gè)部分，針對(duì)游客體驗(yàn)感差和滿意度不高的問(wèn)題，反饋組負(fù)責(zé)整理游客提出的建議和意見(jiàn)并選出具有代表性的目標(biāo)游客，以此決定后期如何修繕，讓旅游點(diǎn)和相關(guān)目標(biāo)游客參與景區(qū)VR環(huán)境制作，能夠更好地從消費(fèi)者角度調(diào)整相關(guān)差距，提高游客滿意度，同時(shí)也增強(qiáng)景區(qū)消費(fèi)團(tuán)體黏性。

目前全球仍然存在眾多的重要?dú)v史文化景觀，經(jīng)過(guò)歷史歲月的快速變遷和較長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕洗禮，不少重要?dú)v史文化景觀都已經(jīng)遭到了不同程度的侵蝕損壞，嚴(yán)重的甚至直接導(dǎo)致歷史景觀從此消失，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能夠很好地還原遭受損壞的歷史景觀，還能減少對(duì)景觀造成的人為破壞，在一定程度上讓游客能重新了解景觀曾經(jīng)的宏偉壯麗。利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為現(xiàn)有的歷史景觀增加虛擬空間，為游客提供更原汁原味、更優(yōu)質(zhì)的游玩體驗(yàn)感，5G+VR模擬旅游能打破時(shí)間和地點(diǎn)的限制，為缺乏時(shí)間和經(jīng)濟(jì)預(yù)算不充足的游客提供了游山玩水放松身心的機(jī)會(huì)，這在無(wú)形中拓寬了旅游消費(fèi)渠道，同時(shí)也打破了傳統(tǒng)旅游模式的限制，為我國(guó)旅游業(yè)發(fā)展注入新鮮血液[3]。

2 VR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

VR系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，其主要構(gòu)成部分有6個(gè)。

2.1 數(shù)據(jù)采集與圖像處理

建立頂點(diǎn)模型的第一步是采集整個(gè)景區(qū)所有建筑的各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，盡可能做到最小化的偏差，對(duì)于整個(gè)景區(qū)的所有建筑物可直接利用CAD兩張圖紙，將CAD兩張圖紙直接導(dǎo)入三維建模與模型繪畫(huà)中常用的模型軟件，如3Dmax，將其從視覺(jué)上的角度自動(dòng)切換至俯瞰，打開(kāi)三維頂點(diǎn)捕捉模型工具，設(shè)置捕捉工具抉擇選項(xiàng)后即可勾選創(chuàng)建頂點(diǎn)模型選項(xiàng)，最后用線條將圖紙中所有頂點(diǎn)勾勒相連形成閉環(huán)，在編輯欄中選擇多邊形，根據(jù)建筑實(shí)際高度，輸入數(shù)值，模型也就擁有了一定的高度[4]。然而對(duì)于一些旅游景區(qū)的大型復(fù)雜物體和特殊場(chǎng)景而言，利用三維CAD兩種圖紙可能無(wú)法準(zhǔn)確采集獲得完整全景數(shù)據(jù)，可考慮采用大型無(wú)人機(jī)三維全景視角數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)，無(wú)人機(jī)采集三維全景視角圖像后將數(shù)據(jù)與專用計(jì)算機(jī)相關(guān)聯(lián)結(jié)合形成建立在一起的三維全景模型后即可提供一個(gè)第一人稱全景視角。

實(shí)現(xiàn)這種虛擬數(shù)字現(xiàn)實(shí)圖像系統(tǒng)功能需要很多大型輔助應(yīng)用軟件進(jìn)行支持，僅靠大型計(jì)算機(jī)和各種輸入輸出設(shè)備軟件是難以實(shí)現(xiàn)的，這些大型輔助應(yīng)用軟件通常主要用于設(shè)計(jì)編寫(xiě)各種構(gòu)建一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)世界所必需的圖像材料，例如在圖像數(shù)據(jù)采集與處理圖像中的處理，2D輔助軟件有三Dautocad，Photoshop等建筑制圖中心軟件，在工程建模與建筑繪圖中心則需要同時(shí)使用3D主要繪圖軟件，如3Dmax和三Dmayay等編寫(xiě)；對(duì)于視聽(tīng)資料，需要同時(shí)使用三Daudition、Premiere等視聽(tīng)軟件。為了將各種虛擬媒體素材完美組織在一起，形成一個(gè)非常具有交互應(yīng)用功能的完整的三維虛擬媒體世界，還可能需要一個(gè)非常專業(yè)的三維虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻引擎開(kāi)發(fā)軟件，即三維虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)對(duì)虛擬媒體世界和成熟的后端媒體數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件也將提供插件接口，使客戶能夠獨(dú)立開(kāi)發(fā)插件，滿足不同的功能需求。顯示設(shè)備在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中也扮演著重要的角色，它負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)給予展現(xiàn)，如景點(diǎn)的地形結(jié)構(gòu)、建筑模型的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，現(xiàn)如今市面上的顯示設(shè)備主要是VR頭盔，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成一個(gè)虛擬旅游環(huán)境形成一個(gè)立體的景象，并通過(guò)耳機(jī)播放聲音，使用者可以通過(guò)身體移動(dòng)與虛擬旅游系統(tǒng)產(chǎn)生交互性[3]。

2.2 模型實(shí)現(xiàn)

5G+VR環(huán)境模擬旅游系統(tǒng)主要以Unity3D為搭建平臺(tái)，同時(shí)借助其他建模軟件對(duì)景區(qū)地建筑和景觀進(jìn)行創(chuàng)建，使用SteamVR，VRTK插件完成場(chǎng)景的移動(dòng)（前進(jìn)、后退），場(chǎng)景之間的相互跳轉(zhuǎn)以及旅游信息展示。首先，刪除原來(lái)的場(chǎng)景文件中的aamaincamera，導(dǎo)入了asteamvr和amvrtk。其次，將“SteamVR”下“Prefabs”文件夾下的“CameraRig”文件拖入配置到一個(gè)場(chǎng)景中，配置工作完成后，vrtk[5]，模型如圖2所示。

2.3 場(chǎng)景優(yōu)化

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游景點(diǎn)的應(yīng)用條件是創(chuàng)造一個(gè)虛擬的景觀空間，該虛擬景觀空間用先進(jìn)的攝像頭代替人類(lèi)視覺(jué)，利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能并通過(guò)點(diǎn)、線、面將景區(qū)的結(jié)構(gòu)組合起來(lái)，可以靈活地、多方面地把景觀展現(xiàn)出來(lái)。然而，由于景觀的多樣性，使得景點(diǎn)中存在多變的地形、蜿蜒的流水等不規(guī)則形狀，計(jì)算機(jī)能夠制作的曲面模型是有限的，針對(duì)這種情況該方案會(huì)采取貼圖的方式模擬其中的物體[6]。貼圖可分為圖片貼圖和程序貼圖。針對(duì)景區(qū)景觀復(fù)雜，可以采用Unwarp UVW修改器。它具有將三維物體變?yōu)槠矫孀鴺?biāo)的功能，在捕捉到三維物體后將其“展開(kāi)”，使之成為平面，便可以準(zhǔn)確快速地測(cè)出距離和方位，可以更直觀地控制貼圖和物體之間的連接[7]。

3 VR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 路線導(dǎo)航模塊

游覽路線可分為兩種，在進(jìn)入系統(tǒng)后用戶可自行選擇想要的模式。第一種模式是利用GIS與景區(qū)規(guī)劃相結(jié)合確定起始點(diǎn)后規(guī)劃路線，支持多條路線同時(shí)規(guī)劃。其中包括景色最佳游覽路線、旅游信息講解最詳細(xì)路線、簡(jiǎn)單游覽路線3種，游覽者可根據(jù)自己的需求進(jìn)行選擇。第二種模式是利用GPS技術(shù)對(duì)用戶實(shí)時(shí)定位，與傳感器相融合，根據(jù)用戶所在位置及視角進(jìn)行分析，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)用戶所在位置的周邊信息，實(shí)現(xiàn)路線規(guī)劃，此種方法不可自行選擇路線[8-10]。

3.2 旅游服務(wù)模塊

景區(qū)導(dǎo)覽是整個(gè)VR環(huán)境模擬旅游系統(tǒng)的核心部分，景區(qū)導(dǎo)覽中所包含的整體導(dǎo)覽圖和各景點(diǎn)分別不同的入口以360°全景的方式呈現(xiàn)，如圖4所示，景區(qū)可隨游覽者操作來(lái)回切換。其中包括各景點(diǎn)的圖文解說(shuō)，為了讓游覽者擁有更良好的體驗(yàn)，針對(duì)不同場(chǎng)景還配備了不同的背景音樂(lè)和語(yǔ)音解說(shuō)，讓游覽者既能欣賞美景，也能了解與之相關(guān)的歷史人文知識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

VR旅游技術(shù)模擬作為現(xiàn)代信息化和新時(shí)代的高科技創(chuàng)新技術(shù)將觀光旅游與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，誕生并推出的一種新興的旅游服務(wù)產(chǎn)品與旅游服務(wù)方式，5G+VR模擬觀光旅游不僅讓廣大游客更好地合理安排出游時(shí)間，同時(shí)也代表著整個(gè)現(xiàn)代中國(guó)旅游業(yè)在信息時(shí)代的快速發(fā)展，質(zhì)的逐步飛越與不斷改變。國(guó)內(nèi)外近幾年對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游方面的創(chuàng)新和應(yīng)用，全球旅游收益不斷增長(zhǎng)，這都意味著運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所形成的虛擬旅游給現(xiàn)代旅游業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)都是符合當(dāng)今社會(huì)的旅游發(fā)展趨勢(shì)的。國(guó)家對(duì)于旅游政策的扶持，加上虛擬旅游利大于弊的巨大潛力，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為現(xiàn)代旅游業(yè)的拓寬發(fā)展與完善提供了必要幫助，VR旅游雖然不能完全替代實(shí)體旅游，但對(duì)于旅游者的出行規(guī)劃具有重要意義。通過(guò)虛擬旅游平臺(tái)讓游客提前直觀精確地了解旅游景區(qū)，引導(dǎo)游客前往，為景區(qū)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，虛擬旅游平臺(tái)發(fā)展前景廣闊，必將為旅游業(yè)帶來(lái)良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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（編輯 何 琳）

Design of 5G + VR environment simulation tourism system

Liang Yuni， Chen Ying， Lyu Xuejing， Jia Wenhao， Mo Weipeng， Lei Yuan（Guangxi University of Foreign Languages， Nanning 530000， China）

Abstract：With the advent of China’s information age， more and more people are familiar with VR technology. In addition， China has now achieved remarkable results in advanced scientific information technology and advanced artificial intelligence technology， which will also enhance VR in the future. The integration of technical virtual reality application technology and the development of online tourism business provides new opportunities. Through in-depth research on VR technology， combined with the current industry situation and internal needs of the tourism industry， this paper proposes a plan for 5G+VR technology to simulate environmental tourism. The system establishment is mainly based on Unity3D as the platform. In view of the diversity of the landscape， the model construction uses the combination of CAD drawings and the Unwarp UVW modifier， and the scene movement is completed using the SteamVR and VRTK plugins. Finally， there is a problem with the application of VR technology during the implementation of the program. Propose specific solutions to problems or shortcomings. The solutions proposed in this article will also give China’s domestic tourism industry the opportunity to continue to produce a new “face” to meet more development possibilities， and also for the sustainable development of China’s tourism industry， it has brought new development opportunities.

Key words：virtual reality technology；simulated environmental tourism；5G+VR；travel services；