基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三星堆文化文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā)

王晶 黨銳

（成都工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，四川 成都 610031）

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality 簡(jiǎn)稱AR），是一種利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)時(shí)識(shí)別和捕捉平面圖像或簡(jiǎn)單的三維物體，使終端設(shè)備中創(chuàng)建的虛擬世界能夠與現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)合顯示并且實(shí)現(xiàn)交互的技術(shù)。隨著移動(dòng)互利網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，人們獲取信息的方式發(fā)生了質(zhì)的改變。人們獲取信息的渠道從原來(lái)單一的紙質(zhì)傳媒，電視傳媒，拓展為現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)訊息，視頻流等方式。文化的展現(xiàn)形式越來(lái)越多地依靠網(wǎng)絡(luò)、流媒體等方式傳播。

為了讓傳統(tǒng)文化的展現(xiàn)符合現(xiàn)代人的生活習(xí)慣，使用新技術(shù)融入文創(chuàng)產(chǎn)品是文化行業(yè)的一個(gè)共識(shí)。作為新興技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，憑借其能有效地拓展人類感知和表達(dá)的高級(jí)媒體交互手段，成為了未來(lái)文創(chuàng)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文創(chuàng)設(shè)計(jì)中的價(jià)值體現(xiàn)

（一）信息載體展示的多樣化

傳統(tǒng)文創(chuàng)產(chǎn)品受限于自身載體的原因，對(duì)信息的承載量相對(duì)有限。雖然可以通過(guò)圖文并茂的方式對(duì)信息進(jìn)行展示，但是信息的內(nèi)容和信息深度進(jìn)一步拓展。對(duì)于用戶而言，知識(shí)的了解方式也較為單一。以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為核心開發(fā)的APP 與傳統(tǒng)文創(chuàng)產(chǎn)品相比，用戶可獲取信息的數(shù)量有了質(zhì)的提升。信息的展示方式也可以使用視頻、音頻、三維模型等內(nèi)容進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的多樣化展現(xiàn)。

（二）實(shí)現(xiàn)全景三維模型展示

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)所展現(xiàn)的內(nèi)容可以利用現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間疊加的方式展示給用戶。用戶使用智能手機(jī)等帶有攝像頭的移動(dòng)終端，掃描相關(guān)識(shí)別圖像；通過(guò)在現(xiàn)實(shí)世界中的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景中三維模型的全景查看；通過(guò)對(duì)終端屏幕的觸控亦可對(duì)三維模型縮放旋轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)虛擬物體與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的交互。

（三）增加文創(chuàng)產(chǎn)品商品屬性

文創(chuàng)產(chǎn)品是賦予文化核心價(jià)值的商品，作為商品文創(chuàng)產(chǎn)品也需要符合市場(chǎng)規(guī)律，明確定位，搭建完善的經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)，才能促進(jìn)文化傳播效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)配套文創(chuàng)產(chǎn)品使用的APP 軟件，可以增加文創(chuàng)產(chǎn)品的商品屬性和文化關(guān)聯(lián)性，提高文創(chuàng)產(chǎn)品的使用價(jià)值；在市場(chǎng)上更加能夠吸引用戶為其買單。

三、三星堆文創(chuàng)產(chǎn)品介紹及軟件實(shí)現(xiàn)的功能

（一）項(xiàng)目整體開發(fā)流程

考慮主題畫冊(cè)內(nèi)容決定軟件內(nèi)容，所以項(xiàng)目采用多線程開發(fā)模式。在收集主題畫冊(cè)內(nèi)容的同時(shí)，評(píng)估文創(chuàng)卡片、三維模型制作的實(shí)現(xiàn)難易度；考慮內(nèi)容部分是否符合用戶畫像人群的需求。在卡片設(shè)計(jì)階段將卡片上傳至Vuforia 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)網(wǎng)站的個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行識(shí)別評(píng)級(jí)，評(píng)級(jí)結(jié)果將決定文創(chuàng)卡片的設(shè)計(jì)能否采用。當(dāng)文創(chuàng)卡片設(shè)計(jì)符合要求后再進(jìn)入文創(chuàng)卡片的實(shí)體制作階段，三維模型建模階段。APP 軟件部分根據(jù)主題畫冊(cè)內(nèi)容規(guī)劃功能流程模塊，產(chǎn)出產(chǎn)品原型圖。產(chǎn)品原型圖測(cè)試流程通過(guò)后再進(jìn)入到Unity 3D 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)開發(fā)，最終統(tǒng)一進(jìn)入測(cè)試階段，流程圖如圖1所示。

（二）項(xiàng)目功能需求分析

在三星堆文創(chuàng)產(chǎn)品和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)APP 軟件中，主要實(shí)現(xiàn)的功能如下。

1.主題畫冊(cè)和文創(chuàng)卡片。

主題畫冊(cè)有內(nèi)容承載和引導(dǎo)用戶使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)APP 軟件的功能；文創(chuàng)卡片具有書簽功能和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件識(shí)別源功能。用戶可以在線下購(gòu)買主題畫冊(cè)、文創(chuàng)卡片，閱讀了解畫冊(cè)的展示信息，隨時(shí)使用文創(chuàng)卡片作為書簽，記錄閱讀的進(jìn)度和狀態(tài)。通過(guò)畫冊(cè)上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)APP 下載引導(dǎo)，下載安裝使用APP。

2.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果。

用戶在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件中通過(guò)手機(jī)攝像頭來(lái)掃描文創(chuàng)卡片，當(dāng)攝像頭捕捉到與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的特征點(diǎn)相同的圖像時(shí)，就會(huì)對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的三維模型或視頻，從而在屏幕中顯示出對(duì)應(yīng)的模型和視頻，即可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果。同時(shí)為了增加軟件的交互功能和娛樂(lè)性，提供了對(duì)模型的手勢(shì)控制功能。當(dāng)三維模型出現(xiàn)后，用戶可以通過(guò)觸摸手機(jī)觸控屏，對(duì)三維模型進(jìn)行手勢(shì)控制，與三維模型進(jìn)行交互后可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，縮放，出現(xiàn)介紹文字等功能。

3.文物模型瀏覽功能。

用戶在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件中選擇文物模型瀏覽模式，當(dāng)進(jìn)入文物選擇界面后，用戶點(diǎn)擊想要了解的文物，點(diǎn)擊文物后即可進(jìn)入虛擬展廳。在虛擬展廳中用戶可以觸摸手機(jī)觸控屏，對(duì)虛擬展廳中的三維模型進(jìn)行手勢(shì)控制，與三維模型進(jìn)行交互后可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，縮放，出現(xiàn)介紹文字等功能。

四、文創(chuàng)產(chǎn)品、APP 軟件實(shí)現(xiàn)

（一）項(xiàng)目使用軟件介紹

1.Vuforia 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)平臺(tái)介紹。

Vuforia 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)平臺(tái)是高通公司推出的針對(duì)移動(dòng)設(shè)備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的軟件開發(fā)工具包，是目前國(guó)外主流的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具。Vuforia 主要為用戶提供Vuforia 軟件開發(fā)工具包，相關(guān)開發(fā)工具，云識(shí)別服務(wù)。

2.Unity 3D 開發(fā)平臺(tái)介紹。

Unity 3D 是實(shí)時(shí)3D 互動(dòng)內(nèi)容創(chuàng)作和運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。大量公司都為Unity 3D 提供了專業(yè)的SDK，讓Unity 3D 可以應(yīng)用在游戲開發(fā)、美術(shù)、建筑、汽車設(shè)計(jì)、影視等相關(guān)行業(yè)。在AR 開發(fā)和VR 開發(fā)的平臺(tái)選擇上，Unity 3D 是行業(yè)內(nèi)的主流選擇。

3.3D Studio Max 軟件介紹。

3D Studio Max，常簡(jiǎn)稱為3d Max 或3ds MAX，是Discreet 公司開發(fā)的（后被Autodesk 公司合并）基于PC 系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件。3D Studio Max 軟件可以制作高品質(zhì)的模型、三維動(dòng)畫和渲染。

（二）開發(fā)環(huán)境搭建

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件采用Unity 3D 為主要開發(fā)環(huán)境，以Vuforia 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)工具包作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果的開發(fā)工具。使用3D Studio Max 完成虛擬三維模型的制作。

（三）模型制作

項(xiàng)目中需要制作的三維模型分為兩類，棍狀兵器類和器物類。三維模式通過(guò)3D Studio Max 進(jìn)行制作，首先是棍狀兵器類，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)分析可知棍狀兵器只有頭部的刀頭部分模型結(jié)構(gòu)不同，模型的棍體結(jié)構(gòu)是相同的。制作過(guò)程中，優(yōu)先制作棍狀兵器模型的棍體部分：創(chuàng)建圓柱體調(diào)整圓柱體長(zhǎng)度，將圓柱體設(shè)置為為可編輯多邊形；增加圓柱體的線段數(shù)量后，切換選擇模式為“面”選擇模式；擠出不同面最終獲得棍體部分的模型。器物類模型經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)分析后，也采用分部位建模再拼接的手法完成。

（四）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果實(shí)現(xiàn)

首先對(duì)文創(chuàng)卡片識(shí)別進(jìn)行處理，上傳文創(chuàng)卡片圖片到Vuforia 的Target Manager，識(shí)別數(shù)據(jù)完成后，下載圖片特征數(shù)據(jù)庫(kù)。然后在Unity 3D 中進(jìn)行開發(fā)，包括導(dǎo)入Vuforia 軟件開發(fā)工具包許可證，加載圖片特征數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)整場(chǎng)景布局，并使用C#編程語(yǔ)言編寫腳本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的觸控交互處理。在對(duì)場(chǎng)景布局進(jìn)行設(shè)置時(shí)，由于三維模型與現(xiàn)實(shí)事物存在差異，需要使用相對(duì)位置布局，保證整體風(fēng)格統(tǒng)一。

（五）文物模型瀏覽功能實(shí)現(xiàn)

在Unity 3D 中完成文物模型瀏覽的場(chǎng)景搭建，使用Unity 3D 的UGUI 為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件建立各界面。使用C#腳本實(shí)現(xiàn)界面場(chǎng)景的跳轉(zhuǎn)功能后，在文物模型瀏覽場(chǎng)景中搭建虛擬展廳，導(dǎo)入文物三維模型，調(diào)整燈光場(chǎng)景布局。將觸控腳本綁定在相應(yīng)的模型上，完成對(duì)文物模型瀏覽功能的實(shí)現(xiàn)。在Unity 3D 中將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件導(dǎo)出Android 平臺(tái)上，在運(yùn)行Android 系統(tǒng)的移動(dòng)手機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)功能的測(cè)試。

五、結(jié)語(yǔ)

三星堆文化文創(chuàng)產(chǎn)品和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP 軟件使用Unity 3D 平臺(tái)，Vuforia 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)工具包，3D Studio Max，Adobe Photoshop 等軟件，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)文創(chuàng)產(chǎn)品與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)品效果。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)APP 軟件的引入，大大增加了用戶使用文創(chuàng)產(chǎn)品獲得的信息量，提升了文創(chuàng)產(chǎn)品與文化的關(guān)聯(lián)性，為傳統(tǒng)文創(chuàng)賦予新能量，探索增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在傳統(tǒng)文化傳播領(lǐng)域的應(yīng)用。