基于5G網絡的VR虛擬現實旅游平臺的設計與實現

殷鳳梅 程洋

摘要：如今，隨著人們生活質量的提高，旅游已經是絕大多數家庭在節假日用來放松心情、增進感情的不二之選。但面對旅游景點經常人山人海的情況，急需一個基于5G網絡的VR虛擬旅游平臺。該平臺通過提供360度全景，游客可以利用虛擬現實頭盔觀看旅游景點的全景，足不出戶便能體驗到身臨其境的感覺。

關鍵詞：虛擬現實;VR旅游;5G技術

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）25-0064-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

1 引言

VR（Virtual Reality，簡稱VR） 技術的快速發展[1]和5G（5th Generation Mobile Communication Technology，簡稱5G） 網絡的逐漸普及，為VR虛擬現實旅游平臺的實現提供了保障。虛擬旅游是通過計算機模擬再現景區環境，借助VR設備使人足不出戶便可置身于模擬環境中，遍覽外地的風光美景。

模擬旅游景區環境可以通過兩種方式實現：三維建模方式和VR全景方式。目前，大多數的景區利用三維建模方式模擬景區環境。這種方式雖然可以準確地模擬出景區的空間布局，但是不能真實地再現景區環境。另外，三維建模的成本過高，不宜普及。于是，出現了利用VR全景的方式模擬再現景區環境。這種方式通過相關的設備拍攝景區實景，并制作出360度全景，游客利用VR頭盔可以觀看景區的全景。與三維建模方式相比較，VR全景方式的真實感更強，能真實再現景區的全貌，讓用戶體驗到身臨其境的感覺。另外，VR全景的成本較低，可通過網絡迅速傳播。

基于VR全景方式的優勢，本文提出一種基于5G環境下的VR虛擬現實旅游平臺的實現方案[2]。

2 問題分析

各級政府十分重視旅游業的發展，旅游市場近幾年的收入以及變化趨勢如圖1所示。旅游作為群眾精神娛樂的主要方式，雖然在國民的消費中占有很大的比例，但還是存在一些弊端：1） 游客對景點的內容開始疲勞，很難對同一個景區進行二次消費。2） 游客不再滿足傳統的圖文展示和游玩內容，傳統的景點宣傳方式逐漸降低了游客的熱情。3） 游客通過網絡查詢景區信息、自主規劃線路時，會因線上和線下信息的不對稱，無法獲得真實直觀的景區實況。因此，現有的景觀旅游發展模式急需向大數據旅游、智能旅游等全球旅游模式發展轉型，以促進大數據旅游，增強游客的旅游體驗感。

傳統旅游業的抗風險能力低，其敏感性主要體現：1） 容易受到氣候、環境和季節等因素的影響。舒服的氣候、環境和充足的時間等因素可以帶動游客。與工作日相比較而言，節假日期間，許多景區人流激增，人數爆滿，所以景點具有一定時間的淡季和旺季。2） 容易受到自然災害的影響。旅游業依靠自然發展，難以避免地震和海嘯等自然災害，另外新冠肺炎疫情也會導致不同程度的旅游需求減少，影響旅游業的發展。受新冠肺炎疫情影響，全球經濟疲軟，旅游業損失慘重。根據聯合國數據，2020年和2021年全球旅游業收入損失合計約3.3萬億美元，折合人民幣約21萬億元。疫情終將過去，但這次新冠肺炎疫情造成的巨大損失也敲響了旅游業的警鐘，需要利用5G的優勢，創新融合共同發展，培養新的旅游方式。所以基于5G網絡的VR虛擬現實旅游平臺的開發迫在眉睫。

3 相關技術介紹

3.1 VR全景技術

VR全景技術是一種基于全景圖像的真實場景虛擬現實技術，是虛擬現實技術的核心部分。全景是一種通過計算機技術，將一組或多組由攝像機環路360°拍攝的照片拼接成全景圖像，實現全方位的交互式觀看，從而還原和顯示真實場景的方法。

VR是虛擬現實（Virtual Reality） 的縮寫，是一種新型的視覺顯示技術。它通過拍攝構建一個三維的仿真環境，讓觀看者可以通過網絡調整圖像、放大圖像、縮小圖像、移動觀看等控制，獲得三維空間的感覺，達到身臨其境的效果。通過深入編程，它還可以實現場景中的熱點鏈接、多場景間的虛擬漫游、雷達定位導航等功能，讓觀看者可以在每個場景中四處走動，清晰地看到每個場景的細節[3]。

3.2 5G技術

第五代移動通信技術（5G） 是新一代寬帶移動通信技術，具有高速、低延遲、大連接等特點。5G通信設施是實現人機互聯的網絡基礎設施。

4 虛擬現實旅游平臺

4.1 平臺功能簡介

在分析了用戶需求的基礎上，本文設計的VR虛擬現實旅游平臺主要包括景區導覽、景區漫游、VR展示3個模塊，如圖2所示。

景區導覽是整個VR虛擬現實旅游平臺的開始。在景區導覽中，平臺將以360度全景來展示景區的導游圖、各個景區入口處的圖片。并且用戶可以進行景點圖片、圖文信息熱點等設置。景區漫游是對一個景點提供相關的景點介紹，如旅游地概括、各級行政地圖及GPS坐標、旅游地交通、景點的住宿餐飲歷史等，同時本平臺還可以提供語音解說服務。VR展示主要是對景點進行全方位的VR展示，讓用戶可以在任意地點通過VR設備來訪問任意景點的360度VR全景，讓用戶享受身臨其境的感覺。

4.2 平臺功能實現

VR虛擬現實旅游平臺在技術實現上主要分為三個部分：全景拍攝、軟件實現和VR實現。

1） 全景拍攝

VR全景拍攝，顧名思義就是拍攝我們能夠看到的身邊360°景觀的視頻。傳統的視頻拍攝受到相機鏡頭的影響，只能拍攝鏡頭前方180°的景觀。而VR全景視頻可以看到鏡頭附近360°和上下180°的一切景觀。可以讓用戶有更加完美的沉浸感和體驗感。

利用全景相機、三腳架、全景云臺設備進行拍攝。將全景相機裝在全景云臺上，然后將全景云臺連接手機藍牙，打開專門的手機全景云臺適配軟件，軟件啟動之后，自動地旋轉拍攝，并由軟件自動拼接合成[4]。

由于拍攝設備的不同，拍攝方法也會不同。以GoPro 6為例，它擁有6個攝像頭，因此每個全景視頻拍攝將生成6個片段，這些片段被導入Kolor Autopano 視頻用于拼接和編輯，形成完整的360°全景視頻，再由GoPro導入到計算機，所有要縫合的視頻都要放在同一個文件夾中。

通過將這些視頻直接拖到Autopano視頻軟件界面，可以快速導入這些視頻。單擊工具欄中的同步窗格，底部有兩個按鈕：音頻同步和運動同步。分別點擊這兩個按鈕，可以看到多個視頻的開始時間已經改變，這是自動同步的結果。最后，單擊下面的應用按鈕進行確認[5]。如圖3所示。

接下來，點擊頂部的縫合按鈕，在打開的縫合窗口中做一些設置，然后點擊“縫合”按鈕打開縫合相關工具和預覽窗口。你可以看見幾個視頻已經被整合，下面可以進行各種調整。另外，點擊預覽窗口左下角的“編輯”按鈕，還可以修改和編輯全景視頻，手動彌合拼接縫，保存后返回自動切換視頻，然后就可以渲染和輸出，完成了一個完整的全景視頻。

2） 軟件實現

通過UnityEngine來實現開發，主要代碼如下：

namespace Valve.VR{

using System;

using UnityEngine;

public partial class SteamVR_Actions{

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_InteractUI;

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_Teleport;

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_GrabPinch;

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_GrabGrip;

......

public static SteamVR_Action_Boolean default_InteractUI{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_InteractUI.GetCopy（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_Teleport{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_Teleport.GetCopy（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_Grabpinch{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_GrabPinch.GetCopy（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_GrabGrip{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_GrabGrip.GetCopy（）;

}}

......

private static void? InitializeActionArrays（）{

Valve.VR.SteamVR_Input.actions = new Valve.VR.SteamVR_Action[]{

SteamVR_Actions.default_InteractUI，

SteamVR_Actions.default_Teleport，

SteamVR_Actions.default_GrabPinch，

SteamVR_Actions.default_GrabGrip，

......

};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsIn = new Valve.VR.ISteamVR_Action_In[]{

SteamVR_Actions.default_InteractUI，

SteamVR_Actions.default_Teleport，

SteamVR_Actions.default_GrabPinch，

SteamVR_Actions.default_GrabGrip，

......

};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsOut = new Valve.VR.ISteamVR_Action_Out[]{

SteamVR_Actions.default_Haptic};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsVibration = new Valve.VR.SteamVR_Action_Vibration[]{

SteamVR_Actions.default_Haptic};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsPose = new Valve.VR.SteamVR_Action_Pose[]{

SteamVR_Actions.default_Pose，SteamVR_Actions.mixedreality_ExternalCamera};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsBoolean = new Valve.VR.SteamVR_Action_Boolean[]{

SteamVR_Actions.default_InteractUI，

SteamVR_Actions.default_Teleport，

SteamVR_Actions.default_GrabPinch，

SteamVR_Actions.default_GrabGrip，

......

};

private static void? PreInitActions（）{

SteamVR_Actions.p_default_InteractUI=

（（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /InteractUI"）））;

SteamVR_Actions.p_default_Teleport =

（（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /Teleport"）））;

SteamVR_Actions.p_default_GrabPinch = （（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /GrabPinch"）））;

SteamVR_Actions.p_default_GrabGrip = （（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /GrabGrip"）））;

......

}}}

在SteamVR中，所有的動作按照不同的動作集（Actions）進行組織，在SteamVR Input窗口中，將根據讀取的actions.json文件內容，在頂部列出當前項目中所有的動作集，開發者可以對動作集進行創建與刪除。

3） VR實現

VR實現實際上是在全景模式的基礎上，通過VR插件，實現適配VR設備體驗的功能，VR實現的基本原理通常是通過在VR頭盔上體驗全景，結合陀螺儀等傳感設備，實現隨著視角的切換，場景畫面也自動切換，達到身臨其境的體驗。因此，VR實現的關鍵是景色根據用戶的視角變化實時轉換為相應的視角。因為人的雙眼間距約為6厘米，雙眼看到的內容有一定的差別，所以會產生距離和立體視覺。利用這一特性，在制作VR全景的過程中，分別為左眼和右眼制作相應的VR全景，可以實現立體感強、投入感強的VR全景圖。

5 總結

采用基于5G的VR虛擬現實旅游平臺，可以讓游客提前直觀沉浸式體驗各個旅游景區的景觀，從而能使游客更合理安排行程和選擇旅游線路。虛擬旅游平臺給游客提供了一種不用出門就可以旅游的沉浸式體驗方式。虛擬旅游平臺的應用可以更加直觀、準確地介紹景點，引導游客參觀，提高旅游景點的知名度，豐富旅游宣傳的方式。虛擬旅游平臺在旅游方面有著非常大的發展空間，能夠使得旅游宣傳獲得巨大的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1] 爆款游戲推動硬件普及5G促進VR產業規模化運用[EB/OL].[2021-10-25].http：//www.199it.com/archives/1036793.html.

[2] 張成文，馬少斌，邢玉娟，等.基于VR全景技術的在線虛擬旅游平臺的設計與實現[J].蘭州文理學院學報（自然科學版），2020，34（4）：62-65.

[3] VR技術的未來在哪？5G+VR將給全景行業帶來更多的可能[EB/OL].[2021-10-25].https：//new.qq. com/omn/20210413/20210413A0A95U00.html.

[4] VR全景拍攝制作教程[EB/OL].[2021-10-25].https：//zhuanlan.zhihu.com/p/404051179.

[5] 其實一點都不難VR全景視頻拍攝及制作流程[EB/OL].[2021-10-25].https：//www.sohu.com/a/116109336_450948.

【通聯編輯：謝媛媛】