数字化全景技术在辽宁省文化旅游产业中的作用与实现

侯 琳

(沈阳大学 音乐与传媒学院, 辽宁 沈阳 110041)

近年来,随着数字技术的飞速发展,很多高新技术产业逐渐被人们认知,其中以虚拟现实技术为主要代表,其衍生出的虚拟现实全景技术已经逐渐进入到人们的生产生活中。虚拟现实全景技术,简称虚拟全景或VR全景,是基于数字图像处理技术、计算机图形学、传感器技术、多媒体技术等多门信息学科,将实景以720度全景展现的一种虚拟现实技术。所谓的720度全景,是指超过人眼的正常视角,包括了水平方向360度和垂直方向360度的全方位影像。相比于传统的摄影方式,能够最大限度地展现景物的全貌,用户戴上头盔显示器后,会有完全不同的身临其境的体验。虚拟现实全景技术拥有巨大的发展潜力和广泛的应用市场,目前已运用到军事、教育、商业、娱乐等领域,在历史、文化和旅游领域更是有其独特的技术优势。

目前,辽宁省有8所单位被文化部定为国家文化产业示范基地,辽宁省的文化旅游产业呈现出飞速发展之势。“旅游业作为现代服务业的重要组成部分,关联度大,带动性强,发展前景广阔,在辽宁经济社会发展中具有重要的战略地位”[1]。例如, 沈阳的一宫两陵、辽宁省博物馆、鞍山的玉佛苑等, 都体现了辽宁悠久的历史和深厚的文化底蕴。 全景数字化技术在辽宁文化旅游业的推广和使用, 不仅能够真实地记录文化景点的全貌, 更能够作为历史资料永久地保存, 对于辽宁文化旅游业的发展和文物的保存, 具有不可估量的作用。

一、辽宁省文化旅游产业的发展现状

我国历史悠久、文化深厚,拥有众多的物质及非物质文化遗产,大量的文化艺术资源需要人类保存并继承。这不仅让人们能够了解历史、继承传统,更丰富了大众的精神生活,提高了艺术创造力。但是,由于各种原因,大量的文化遗产已经遭到了不同程度的损坏,由于各种人为因素的影响和自然条件的侵蚀,有些已经面临着消失的危险[2]。例如,辽宁朝阳云接寺清代壁画被破坏性修复,引起了社会哗然和学者的反思;文革期间,抚顺大伙房水库的萨尔浒山之战书事碑及碑亭被捣毁,之后,相关单位被迫将石碑迁移到沈阳故宫内保存。与此同时,非物质文化遗产也同样面临着失传的处境。经济全球化使国家之间、地区之间的差异越来越小,外来文化的大量进入导致非物质文化遗产逐渐消失。其主要原因是非物质文化遗产技术落后、生产力低、缺少传承人。因此,利用先进的全景数字图像技术加大对旅游文化遗产的再现和保护,是解决该问题的良策。

此外,辽宁省文化旅游产业的推广和实施,目前主要集中在旅游景点的实地游览、旅游纪念品的售卖、互联网和电视台等媒体的广告宣传等,缺乏深度和创新性。有些极具文化价值的历史遗址没有得到社会的广泛关注,旅游文化缺少内涵和认同感。例如,辽宁的佛教文化旅游景区项目单一,游客大多只是游览古建筑和烧香拜佛,缺少对佛教文化的充分理解和挖掘,普通游客对于佛教文化的了解只是浮于表面。

二、虚拟现实全景技术在文化旅游产业中的作用

虚拟现实全景技术的全景展示效果,能够从720度全方位展现景物的全貌,并结合虚拟交互技术手段,给游客带来沉浸式、可交互的、逼真的现场感受。不仅为文化旅游产业的推广和发展起到了促进作用,而且为信息数字化的保存和处理提供了先进的技术和科学的手段。该项技术在辽宁省文化旅游产业中的应用和推广是非常必要的。

1. 文化遗产数字化保存的需要

针对我国物质文化遗产和非物质文化遗产面临不同程度破坏和损毁,甚至有消失可能的现状,国家相关部门也在大力度地进行维护和修缮这些文化资源。虚拟现实全景技术可以定期将文化资源以全景方式进行信息采集,形成数字图像资源,并以数字技术形式进行修补和完善。游客在游览重点保护文物时,可以通过虚拟现实全景手段进行全方位参观,并能够实时收听相关的信息介绍,减少了直接接触文物的需要,更大力度上保存了文化遗产。

2. 文化旅游产业的全球推广

文化旅游产业的全景数字化处理能够使旅游产品以更新颖的形态呈现在世人面前。随着互联网技术的不断发展,信息的传播方式越来越多元化。现在已经有很多著名景区实现了全景数字化浏览,人们只需在手机上下载一个App,就可以点击选择自己想要浏览的区域,并能够看到高清的全景图,还能够通过点击获得相关的信息介绍。随着信息技术越来越成熟,可以相信,在未来,不管是哪个国家的游客,只需要坐在家里,通过互联网便可以搜索到并全方位游览中国的名胜古迹,并了解其更多的文化内涵。国内著名的旅游网站“全景客”就是一家3D虚拟旅游网站,其子栏目《美丽的中国》已经拥有多处景点的虚拟旅游资格[3],其中辽宁部分就涵盖了沈阳、大连、朝阳、葫芦岛等36个自然景区的全景风光,全球的网络用户都可以通过网页搜索浏览到我们身边这些美丽的风光。

3. 提供全方位沉浸式体验

虚拟现实技术的最大特点就是可以为用户提供全方位720度的沉浸式体验。通过佩戴头盔等显示方式,用户可以完全沉浸在另一个场景中,且可以自行转动身体调整观看的方向,从不同角度观看景区或展品,配合录制的语音讲解,产生强烈的身临其境之感。它不仅能够完全分割现实场景和虚拟场景的空间和时间的联系,更能够通过虚拟交互方式为用户提供更为周到的体验信息。

4. 提升文化遗产的内涵

720度全方位的视觉体验和相关信息的介绍,使游客感受到了旅游文化更多的深层内涵,不仅从观赏角度,更能从周围的环境信息以及背后的历史故事中了解更多常识、扩展更为广阔的视野,进而提升其文化内涵。

目前,辽宁省博物馆的官网首页已经开设了数字博物馆,其中分为两个展厅——玻璃展全景和拿破仑全景,用户可以根据界面上的指引和鼠标的左右滑动进入展厅,进行360度的浏览,点击其中的标注按钮就可以得到详细的图片和语音介绍。用户还可以通过手机扫描网站上的二维码进入辽宁省博物馆的官网首页,进行文化信息的移动共享。数字博物馆的建立,向全世界打开了一个全新了解辽宁历史文化和艺术文明的窗口。

三、720度数字化全景技术的实现

数字化全景技术分为全景图片和全景视频,需要专业的拍摄设备实景拍摄[4]。制作人员再利用专业的拼合软件将图片或视频进行拼合,结合虚拟互动软件实现实景漫游和虚拟导游,最后通过网页开发和App等技术进行综合处理,用户便可以通过互联网或者手机终端观看到景物的720度全景展示。全景图片是采用全景采集设备从不同角度同时拍摄的一组高清照片,通过全景拼合的方式获得。其优点是清晰度高、文件较小,网络上传和下载都比较容易;缺点是画面固定,不够生动。全景视频是通过专业的全景拍摄设备采集拍摄,后期也需要进行视频拼合。其优点是可以记录更多信息,可以更加逼真地全景再现场景;缺点是视频文件过大,通过网络进行传输和下载受到带宽、展示设备等更多条件的制约,容易使用户失去观看的耐心和兴趣。因此,目前大多数博物馆和景区的全景展示部分都以全景图片为主。

1. 全景采集设备

全景图像和全景视频通常使用专业的全景采集设备进行拍摄。他是由2个、3个、6个或9个镜头组成的全景相机,每个镜头使用广角或者鱼眼镜头,从不同角度进行拍摄。常见的全景相机有GoPro Omni、柯达SP360、Insta360 Air等。画质从2K到4K不等,甚至有8K质量的。通常来说,镜头数较多的全景相机需要拼合图像的数量就多,采用广角镜头,各角度画面采集完整,画面畸变较小,不容易出现严重变形导致无法拼合的错误,但缺点是质量较重,价格昂贵;镜头数量较少的全景相机,镜头使用230度超大广角鱼眼镜头,画面畸变较大,拼接时有一定难度,但同时也减少了拼接时出现的接痕量,在轻便性和价格上也有绝对的优势,外观如图1所示。

图1 GoPro Hero 4K和Insta360 Air VR全景像机

2. 全景拼合技术

同时拍摄的不同角度的照片和视频需要利用拼合软件进行拼合矫正。Kolor Autopano Video Pro、Kolor Autopano Giga可以根据采集到的球形图像进行多幅图像的拼合及矫正处理,其拼合的依据是寻找相邻两幅图像中的匹配点进行优化处理,分析得到正确的匹配点,从而完成两幅图像的拼合。以此类推,完成同组多幅图像的拼合,最终得到一幅完整的全景图像。全景视频主要对Kolor Autopano Video Pro中某一时刻的图像进行编辑,得到整个视频的全景效果,并能够通过该软件进行剪辑和渲染。最后通过视频剪辑软件对所有全景视频进行剪辑和合成,得到最终的全景视频作品。

3. 虚拟互动技术

虚拟现实技术中最重要的一环就是虚拟互动。所谓虚拟互动,是指人们在虚拟现实技术中增加了人机互动的功能,使用户不仅能够从视觉感官上沉浸在虚拟现实的环境中,还能够通过一定的操作指令,对虚拟环境进行操作改变,以达到虚拟交互的效果。

虚拟互动开发引擎Unity 3D是Unity Technologies公司开发的一个综合性虚拟现实开发软件,对于虚拟现实和三维可视化具有非常好的表现性,是一款以交互式图形化开发为主要方式的综合开发软件,可以运行于PC机中任何一种操作系统,支持发布应用及游戏在Windows、Mac、Android等多方平台,同时支持网页浏览,为用户提供多样化、选择性的制作方案,使用户获得最佳的使用体验,是虚拟全景技术中交互技术的首选。

运用虚拟互动技术,可以使游客能够通过控制器轻松地切换不同的景点、随时播放或暂停解说的音频功能,还可以对出现在画面中的三维立体数字文物模型进行旋转放大等操作,大大提高了观赏的趣味性和全面性,游客可以近距离全方位观察到文物模型的各个角度,同时聆听解说员的详细介绍,对历史文化的了解和传承起到更好的推动作用。

4. 全景影像资料的视频回放

目前,虚拟现实影像播放的平台支持Windows、Mac、Android等多方平台的全景播放媒体,支持网页浏览,支持虚拟现实头盔的回放。

目前全景影像沉浸感、交互感最好的播放平台是虚拟现实头盔。通过对虚拟穿戴设备的调查和了解,虚拟现实头盔可以使用户达到全方位720度无死角观察,通过音响设备、手套和手柄遥控器等设备,可以同步听觉、触觉等其他感知系统,完成用户的交互指令,使用户产生真实的沉浸感觉。虚拟现实头盔有功能性、沉浸感和防眩晕感较好的Oculurs Rift和HTC Vive等品牌,价格较贵,而且需要配合PC端和两个定位追踪设施的使用,比较适合文化旅游项目中固定位置的VR体验式服务,游客在游览参观的同时,可以亲身感受一下全景数字技术带来的震撼体验。此外还有一些价格便宜的民用级VR头盔,需要配合智能手机使用,用户可以通过手机中下载的相应景区App或全景播放器来观看到景区的全景视频和图像,可以实现远距离沉浸式体验效果,虽然体验效果不如高端品牌的VR头盔,但仍能给用户带来全新的文化旅游体验。

5. 全景资料数据库的网络传输

虚拟现实全景技术的应用和普及条件已经日趋成熟,随着互联网技术的不断发展,用户只需要一台电脑或一部智能手机就可以实现旅游项目的游览。全景影像资料的数字化系统构架是一个长期的系统工程,制作者在得到大量的全景影像资料并整理成数据库后,还需要通过互联网技术开发网站上传作品并进行制作和维护。而网络带宽和系统的扩展性则决定了网站是否能够顺畅地上传和读取信息。这就需要制作者使用较大的服务器和成熟的数据流技术来支撑整个系统的运作[5],使用户在使用移动客户端下载页面或提出请求时能够在较短时间内完成应答和数据的传输。

四、结 语

目前,世界各地的博物馆都非常热衷于高新科技与文化旅游行业的结合, 每年都会在网络上评选出最佳创意与体验、最佳数字展览等奖项, 通过游戏、参与互动、沉浸式体验等方式深入了解历史和文化, 吸引更多的年轻人关注历史和人文艺术。 我国的很多著名景区也开展了全景数字化展馆, 例如,西安秦始皇陵博物院与百度合作启动并发布“200亿像素360度全景兵马俑坑展示”, 利用高清图像全景展示和AR(增强现实技术)扫描, 带给人们更加丰富的视觉体验和精神享受。 因此,辽宁省的文化旅游产业的数字化技术发展更是迫在眉睫。 在信息化技术高速发展的今天, 我们非常需要通过各种高科技手段结合到实际的生活中, 为人们提供更为便捷的公共平台和更为真实、深入的认知, 这也是本项目的意义所在。

辽宁省拥有众多的文化旅游资源,目前结合高新科技开展数字化旅游的项目却寥寥无几,很多外地游客只知道几个知名文化景点,但往往匆匆一瞥,并没有了解到更多更深层的文化内涵。更多具有巨大价值的景区仍没有被公众真正的认知,即使到了旺季,游客量也很少。数字全景技术的发展和应用,对于发展辽宁省的文化旅游产业具有巨大的经济价值和社会意义,不仅可以为辽宁省文化旅游行业的宣传和发展注入新的活力,还能为文化遗产提供有效的数字化保存,而且为全世界人们打开了一扇窗,使更多的人们能够看到这些瑰宝,将辽宁的文化推向世界,为我省的文化旅游产业注入新的经济动力。