沈陽故宮虛擬漫游系統的設計與應用

摘 要：虛擬漫游（Virtual reality，簡稱VR）是近年來出現的高新技術，虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。本文以中視典數字科技VRP虛擬現實平臺設計的沈陽故宮虛擬漫游系統為例，分析了虛擬漫游系統的基本功能設計與教學應用。

關鍵詞：虛擬漫游；設計；應用

VRP虛擬現實平臺（英文全稱Virtual Reality Platform，簡稱VR-Platform或VRP）是一款由中視典數字科技獨立研發的，具有完全自主知識產權的虛擬現實軟件。也是目前國內市場占有率最高的一款虛擬現實軟件。VRP軟件適用性強、操作簡單、高度可視化、所見即所得。所有的操作都以美工人員可以理解的方式進行，如果操作者有良好的MAX建模和渲染基礎，只要對VRP稍加學習和研究就可以很快制作出自己的虛擬現實場景。本文以中視典數字科技VRP虛擬現實平臺設計的沈陽故宮虛擬漫游系統為例，分析了虛擬漫游系統的基本功能設計與教學應用。

1 虛擬漫游

虛擬漫游（Virtual reality，簡稱VR）是近年來出現的高新技術，虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。系統運用三維動畫/3Dmax、虛擬現實VRP、大屏幕顯示、人機互動等先進技術，觀眾可以通過操縱桿在城市、廠區、建筑小區等三維模型場景中進行主動自主式漫游。虛擬漫游時觀眾可以置身于屏幕顯示的各景點的動態實景影像之中。

這種虛擬漫游的最大特點是：被漫游的對象是已客觀真實存在著的，只不過漫游形式是異地虛擬的而已，同時，漫游對象制作是基于對象的真實數據。它在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感，具有與環境完善的交互作用能力，并有助于啟發構思。本文以中視典數字科技VRP虛擬現實平臺設計的沈陽故宮虛擬漫游系統，是按照沈陽故宮的真實建筑場景進行的異地虛擬，漫游制作是基于真實數據。這種虛擬漫游可以使游客足不出戶地游覽沈陽故宮，應用在旅游專業教學中則可以實現真實場景在課堂的虛擬在線，使得學生能夠體驗身臨其境式教學。

2 虛擬漫游系統的設計方法

2.1 基于多邊形繪制的漫游系統的設計與實現

這種方法適合于場景組織不復雜、多邊形數目比較少的較規范、較簡單或簡化的場景繪制。例如建筑物遠觀或大場景的建筑點綴等等。

2.2 基于模型導入的漫游系統的設計與實現

基于幾何建模及模型導入的技術，通常利用造型軟件（如3DS Studio， AutoCAD等）手工搭建三維模型，建立場景。這種方法需要耗費大量的時間建立模型，工作量很大，一般涉及到測量現場、定位和數字化結構平面或者轉換現存CAD數據；其次很難校驗其結果是否精確。

2.3 基于圖像的繪制技術設計與實現漫游系統

這種技術首見于Quick Time系統。它采用實時圖像圖形處理來生成三維觀察效果，用方向不受約束的圖像（包括360度漫游所需的信息）代替了電影片段，用實時圖像代替了電影播放。這種方法的一個缺點是在景點切換時會有跳躍。

基于圖像的虛擬場景漫游技術，利用在某一固定位置所抓取的一個環境的360度全景圖像，通過展現全景圖像的相應部分來實現相互的調整。全景圖像是利用一系列局像拼接起來的，能夠進行全視野、360度全方位環視漫游的圖像環境。

基于圖像的虛擬場景漫游技術的實現，是利用攝影設備連續掃描周圍空間的真實圖像。要求精度高時，要利用激光掃描儀來獲得真實圖像數據。與在三維圖形世界中的漫游相比，這種系統可以避免復雜的三維建模工作，所以更適合復雜的自然風光、地景的漫游。

3 沈陽故宮虛擬漫游系統的功能設計

3.1 內部功能

3.1.1 固定路線游覽教學功能

系統將每個景區幾條比較常用的、基礎性的成熟旅游路線保存下來，虛擬場景的瀏覽將按照預先設定好的線路及沿途景點風光自動進行播放，教師隨著路線的自動推移進行講解，或者任意點暫停進行定點環視瀏覽景觀、插入教學材料。固定路線瀏覽的教學功能能夠使場景的總體瀏覽效果真實體現，符合導游人員路線行進實際。

3.1.2 自主游歷教學功能

自主游歷教學是對固定線路教學的補充。在固定的幾條旅游路線之外，教師還可以在場景中任意漫游，對場景中所涉及的事物進行同步講解，學生模擬練習，配合錄制與回放功能，進行講解點評。

3.2 考試評估教學功能

考試評估是教學中重要的一環，及時地檢驗教學和學習效果在教學過程中是很重要的，所以一般會在教學過程都會采取一些隨機性的測試來及時檢驗教學和學習效果。這種考試一般隨機性強、測試方式靈活多樣。在一定程度上，該套系統使老師擺脫了繁重的教學工作，大幅度提高了教學效率和學生學習積極性，是一套藝術、技術與實際應用完美結合的教學系統。

4 結束語

虛擬現實技術的出現在促進人類第九藝術誕生，這種將真實場景虛擬再現的技術改變了旅游專業傳統課堂教學的教學方式。通過實踐證明，在旅游專業教學中采用虛擬現實技術能夠使得課堂教學內容更加生動豐富，教學質量提高成效明顯。