基于增強現實技術的粵西文化旅游體驗平臺設計研究

■梁紅昕 Liang Hongxin

(嶺南師范學院，廣東湛江 524048）

“十三五”旅游發展規劃明確提出，加快旅游信息化服務建設進程，推進“互聯網+旅游”戰略在旅游文化領域的應用，是旅游建設的重要內容和重點項目。增強現實的新型互動模式在文化旅游產業的信息服務和內容建設中具有巨大的潛力。而位于中國大陸最南端的粵西地區，是中國古代海上絲綢之路的起點口岸之一，形成并保存了許多獨具特色的嶺南文化[1]，正是文化旅游建設的重點區域。本文針對這一地區，研究設計與旅游場景結合、復現經典歷史遺跡、人物、故事沉浸式體驗的AR（增強現實）粵西文化旅游體驗服務平臺，依托移動增強現實、圍繞剖析其文化層面上的情感認同與共鳴并以增強現實文化旅游體驗服務平臺的形式呈現，從而彌補景區公共智能設施缺失的空白，提升文化傳承帶來的文化自信，為地域文化類旅游服務設計研究提供科研方向。

1 旅游體驗中的增強現實展示技術概述

AR（增強現實：Augmented Reality），是指利用計算機圖像學技術對現實的場景進行增強，將現實中融合、添加虛擬的信息呈現于用戶面前。增強現實技術會給人們帶來強大的虛擬世界感官體驗，較之單純的實體旅游景點會更加有吸引力，其優勢在于：通過信息技術與增強現實數字化技術對文物、歷史遺跡等文化資源的廣泛搜索和整合，可以緩解由于時間、金錢、地域所帶來的旅游體驗障礙，使游客可以不受地理與環境限制共享歷史文化遺產[2]。

國內外增強現實技術已應用到旅游文化產業[3]，地域旅游文化與增強現實技術的結合具有廣闊研究前景和巨大的市場經濟效益。然而，這些旅游文化產業與增強現實技術結合處于商業探索的初級階段，大多局限于旅游景點的自然資源、地質地貌和建筑遺跡的原始形式的虛擬形態游覽，迫切需要進一步深入結合[4]，將旅游地現場環境與3D全息影像結合，對已經消逝的建筑物、景觀和歷史人物進行3D虛擬重建，打造互聯網+景區+VR全景新模式，顛覆傳統旅游模式，增加真實場景的旅游價值，為粵西文化遺跡旅行體驗賦予生命。

2 基于增強現實的粵西文化旅游體驗平臺設計意義

粵西地區位于中國大陸的最南端，為廣東省的西部地區，現包含湛江、茂名、陽江、云浮四市[5]，是中國古代海上絲綢之路的起點之一，也是國家“一帶一路”戰略中新海上絲綢之路的起點。粵西海上絲綢之路有雷祖文化、仙臺文化、禪宗文化、西江文化、邊關風情和南亞熱帶風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缺乏信息化、電子化服務體系建設，傳統旅游業的服務模式已無法跟上旅游業的迅猛發展。針對此問題，本文建立了一站式增強現實旅游體驗多終端平臺，以“南海絲路徐聞漢代三墩主題園”為設計載體，利用增強現實技術，將標志性的粵西歷史遺跡、民俗藝術的故事重現在歷史文化景區。同時將自助導游與旅游活動相關內容的信息，如旅游管理、旅游線路、景區活動、文化展示等通過地理信息聯系在一起，使游客更直觀全面地了解歷史文化景區的旅游資源，并通過在線體驗和現場互動，激發旅游興致，增添行程趣味。

3 基于增強現實的粵西文化旅游體驗平臺設計思路

本文所設計的基于增強現實的粵西文化旅游體驗服務的設計思路主要涉及三個方面：一是文化旅游景區全景建模與景區原始模型數據庫設計。二是運用AR關鍵技術，進行歷史建筑與文物的增強現實再現，實現圖像關鍵特征的提取計算、標的物特征匹配，進行ID跟蹤注冊，實現虛實融合[7]。三是運用AR顯示技術，實現在真實的粵西文化遺跡場景中對粵西文化遺跡內容的智能交互。

首先，在三維建模軟件中建模，把輪廓細分為更小的模塊，包括：建立渲染管道、創建模塊、制作程序化紋理、制作建筑模型和渲染設置等。同時還需要兼顧藝術與技術的結合，如顏色、光照、內容、后期處理設置等。在ZBrush中繪制一些相關元素用于法線貼圖烘培，然后在Unity3D中利用建筑插件Skyline導入的建筑模型資源包，統一加上MeshCollider組件來設置人物與建筑碰撞。最后在Unity中設置用戶在公共空間中的漫游攝像機腳本，將Hierarchy中Scene下的攝像機拖動到人物下，設置攝像機跟隨。最后定義渲染器與控制渲染建筑物，自定義反射映射，為用戶提供虛擬現實環境下的移動和控制。

4 基于增強現實的粵西文化旅游體驗平臺設計實踐

本服務設計依托移動增強現實、手繪地圖智能導游、全景虛擬漫游等技術，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，運行形式為AR（增強現實）體驗C/S客戶端，AR（增強現實）體驗手機等移動終端APK。

根據景點的特點和知名度，選取南海絲路徐聞漢代三墩主題園為服務體驗的設計背景，根據每個景點的特征設計不同的內容，以此提升內容的觀賞性和娛樂性，如“萬歲”瓦當有神秘古老的紋飾，龜紐銅質“臣固私印”有精巧絕倫的雕刻構造，用戶通過移動客戶端或增強現實硬件可以從不同角度來對粵西歷史文化特色景點進行沉浸式體驗。

4.1 文化旅游景區全景建模

由于地域文化及地理環境具有特殊性與唯一性，傳統人工三維掃描、建模效率與精度無法完全呈現其原貌[8]。本人利用較先進的地理環境掃描建模技術，依托無人機技術+傾斜攝影設備，用過飛行平臺多個傳感器同時從垂直和四個傾斜角度采集圖像[9]。將采集后的圖像導入增強現實建模軟件ContextCapture，通過軟件內置程序可以在幾分鐘/小時內輸出帶有紋理的高分辨率、高精度三維場景[10]。

4.2 歷史建筑與文物建模

通過對粵西湛江徐聞地區多個村落進行實地走訪、調研取樣并查閱相關記錄、文獻、地方志等材料，在梳理、分析、提取粵西文化內涵和文化特色的基礎上，結合來自權威機構和實地考察的支撐材料和素材，在歷史遺跡、文獻記錄等中提取相應的紋樣、象征物的造型語言等[11]。再充分利用增強現實數字化技術復原歷史建筑、歷史文物、歷史人物，以及歷史事件的動畫場景[12-13]。模型使用3DSMAX軟件建模，系統開發環境為當前廣泛應用的Unity3D結合Easy AR增強現實引擎來實現增強現實粵西文化旅游體驗服務平臺設計（圖1）。

4.3 粵西文化旅游體驗平臺交互設計

4.3.1 粵西文化旅游體驗平臺導航詳情

首頁-平臺功能詳情-添加需要體驗的文化景點到路線-瀏覽景區列表-進入文物列表（圖2）。

①點擊首頁登錄按鈕進入到粵西文化旅游體驗平臺的詳情頁。

②在粵西文化旅游體驗平臺詳情頁中點擊“添加至路線”的圖標可彈出“添加內容到路線”的窗口，用戶選擇需要體驗的文化景點以及“日期”即可將其他用戶的游記內容添加到自己設定的的旅游體驗計劃中。

③在粵西文化旅游體驗平臺詳情頁中點擊“景點列表”的圖標可進入景點列表頁查看所有粵西文化旅游經典項目。

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 粵西文化旅游體驗平臺AR體驗流程交互

AR體驗-全景導航-AR留念-文物列表-文物AR體驗

⑥單指收拾點擊AR體驗頁面可進入到該粵西文化景點的全景頁面，該頁面360°全方位展示了用戶所需體驗的粵西文化景點。

⑦在全景導航詳情頁中使用上下左右縱橫滑動手勢來控制方向導航UI來在“景點全景地圖模式”全景粵西文化景點虛擬環境中自由游覽，用戶可在該頁面實時查看景點的具體位置，以及景點模型與細節。

⑧在全景導航詳情頁中點擊快速建立按鈕的圖標，跳轉到AR留念頁面，可以啟動設備前置攝像頭，同時將用戶影像與剛才景點實際環境結合現實，當用戶按下拍照按鈕，可以生成用戶身在虛擬景點中的AR旅游紀念合照。在“三維文物遺跡”列表選擇感興趣的遺跡，單擊后進入文物遺跡AR體驗。

4.4 粵西文化旅游體驗服務平臺效果

基于增強現實的粵西文化旅游體驗服務設計應用主要是結合智能手機等移動終端，采用客戶端/服務器模式。當用戶置身于粵西文化遺跡的場景中，打開相應手機APP，觸發增強現實技術的粵西文化遺跡旅游應用模塊，進入平臺系統后，移動設備攝像頭檢測到標的場景目標時，它將跟蹤和定位標的場景，并從文化遺跡模型數據庫中檢索出相應的虛擬模型信息，將其呈現給顯示設備并將其覆蓋在現實世界中。同時，移動設備通訊模塊通過計算機網絡技術向遠程云服務器提交數據，實施特征比對，發出渲染虛擬對象的請求；渲染引擎調用虛擬信息，通過計算、提取，得到虛擬對象并推送至渲染工具窗口，渲染工具完成虛擬對象的渲染顯示，虛擬對象與真實場景實時融合，形成增強現實場景。對于沉浸感要求較高的體驗情景，游客可以佩戴強現實顯示設備，通過手勢識別設備的位置跟蹤器、數據手套、語音識別等增強現實操控設備，把視覺、聽覺和其他感官統一起來完成歷史遺跡、人物、故事的沉浸式體驗，增強現實平臺浸式體驗效果（圖3）。

5 結語

本文依托增強現實技術設計的文化旅游體驗服務平臺彌補了粵西地區地域文化景區公共智能設施缺失的空白，還為傳統地域文化體驗提供了一個新的發展方向。以互聯網+增強現實技術來為粵西地域旅游注入文化內涵，展示歷史價值，增強文化自信。為地域文化類旅游服務設計研究提供科研方向的同時，還對粵西本土“海上絲綢之路”文化傳承與發揚做出貢獻。