基于5G網(wǎng)絡(luò)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

殷鳳梅 程洋

摘要：如今，隨著人們生活質(zhì)量的提高，旅游已經(jīng)是絕大多數(shù)家庭在節(jié)假日用來(lái)放松心情、增進(jìn)感情的不二之選。但面對(duì)旅游景點(diǎn)經(jīng)常人山人海的情況，急需一個(gè)基于5G網(wǎng)絡(luò)的VR虛擬旅游平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)提供360度全景，游客可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔觀看旅游景點(diǎn)的全景，足不出戶便能體驗(yàn)到身臨其境的感覺(jué)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);VR旅游;5G技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）25-0064-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識(shí)碼（OSID） ：

1 引言

VR（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR） 技術(shù)的快速發(fā)展[1]和5G（5th Generation Mobile Communication Technology，簡(jiǎn)稱5G） 網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，為VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)提供了保障。虛擬旅游是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬再現(xiàn)景區(qū)環(huán)境，借助VR設(shè)備使人足不出戶便可置身于模擬環(huán)境中，遍覽外地的風(fēng)光美景。

模擬旅游景區(qū)環(huán)境可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)：三維建模方式和VR全景方式。目前，大多數(shù)的景區(qū)利用三維建模方式模擬景區(qū)環(huán)境。這種方式雖然可以準(zhǔn)確地模擬出景區(qū)的空間布局，但是不能真實(shí)地再現(xiàn)景區(qū)環(huán)境。另外，三維建模的成本過(guò)高，不宜普及。于是，出現(xiàn)了利用VR全景的方式模擬再現(xiàn)景區(qū)環(huán)境。這種方式通過(guò)相關(guān)的設(shè)備拍攝景區(qū)實(shí)景，并制作出360度全景，游客利用VR頭盔可以觀看景區(qū)的全景。與三維建模方式相比較，VR全景方式的真實(shí)感更強(qiáng)，能真實(shí)再現(xiàn)景區(qū)的全貌，讓用戶體驗(yàn)到身臨其境的感覺(jué)。另外，VR全景的成本較低，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)迅速傳播。

基于VR全景方式的優(yōu)勢(shì)，本文提出一種基于5G環(huán)境下的VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方案[2]。

2 問(wèn)題分析

各級(jí)政府十分重視旅游業(yè)的發(fā)展，旅游市場(chǎng)近幾年的收入以及變化趨勢(shì)如圖1所示。旅游作為群眾精神娛樂(lè)的主要方式，雖然在國(guó)民的消費(fèi)中占有很大的比例，但還是存在一些弊端：1） 游客對(duì)景點(diǎn)的內(nèi)容開(kāi)始疲勞，很難對(duì)同一個(gè)景區(qū)進(jìn)行二次消費(fèi)。2） 游客不再滿足傳統(tǒng)的圖文展示和游玩內(nèi)容，傳統(tǒng)的景點(diǎn)宣傳方式逐漸降低了游客的熱情。3） 游客通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢景區(qū)信息、自主規(guī)劃線路時(shí)，會(huì)因線上和線下信息的不對(duì)稱，無(wú)法獲得真實(shí)直觀的景區(qū)實(shí)況。因此，現(xiàn)有的景觀旅游發(fā)展模式急需向大數(shù)據(jù)旅游、智能旅游等全球旅游模式發(fā)展轉(zhuǎn)型，以促進(jìn)大數(shù)據(jù)旅游，增強(qiáng)游客的旅游體驗(yàn)感。

傳統(tǒng)旅游業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力低，其敏感性主要體現(xiàn)：1） 容易受到氣候、環(huán)境和季節(jié)等因素的影響。舒服的氣候、環(huán)境和充足的時(shí)間等因素可以帶動(dòng)游客。與工作日相比較而言，節(jié)假日期間，許多景區(qū)人流激增，人數(shù)爆滿，所以景點(diǎn)具有一定時(shí)間的淡季和旺季。2） 容易受到自然災(zāi)害的影響。旅游業(yè)依靠自然發(fā)展，難以避免地震和海嘯等自然災(zāi)害，另外新冠肺炎疫情也會(huì)導(dǎo)致不同程度的旅游需求減少，影響旅游業(yè)的發(fā)展。受新冠肺炎疫情影響，全球經(jīng)濟(jì)疲軟，旅游業(yè)損失慘重。根據(jù)聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)，2020年和2021年全球旅游業(yè)收入損失合計(jì)約3.3萬(wàn)億美元，折合人民幣約21萬(wàn)億元。疫情終將過(guò)去，但這次新冠肺炎疫情造成的巨大損失也敲響了旅游業(yè)的警鐘，需要利用5G的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新融合共同發(fā)展，培養(yǎng)新的旅游方式。所以基于5G網(wǎng)絡(luò)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。

3 相關(guān)技術(shù)介紹

3.1 VR全景技術(shù)

VR全景技術(shù)是一種基于全景圖像的真實(shí)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心部分。全景是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，將一組或多組由攝像機(jī)環(huán)路360°拍攝的照片拼接成全景圖像，實(shí)現(xiàn)全方位的交互式觀看，從而還原和顯示真實(shí)場(chǎng)景的方法。

VR是虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality） 的縮寫(xiě)，是一種新型的視覺(jué)顯示技術(shù)。它通過(guò)拍攝構(gòu)建一個(gè)三維的仿真環(huán)境，讓觀看者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整圖像、放大圖像、縮小圖像、移動(dòng)觀看等控制，獲得三維空間的感覺(jué)，達(dá)到身臨其境的效果。通過(guò)深入編程，它還可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景中的熱點(diǎn)鏈接、多場(chǎng)景間的虛擬漫游、雷達(dá)定位導(dǎo)航等功能，讓觀看者可以在每個(gè)場(chǎng)景中四處走動(dòng)，清晰地看到每個(gè)場(chǎng)景的細(xì)節(jié)[3]。

3.2 5G技術(shù)

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G） 是新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，具有高速、低延遲、大連接等特點(diǎn)。5G通信設(shè)施是實(shí)現(xiàn)人機(jī)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)

4.1 平臺(tái)功能簡(jiǎn)介

在分析了用戶需求的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)主要包括景區(qū)導(dǎo)覽、景區(qū)漫游、VR展示3個(gè)模塊，如圖2所示。

景區(qū)導(dǎo)覽是整個(gè)VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)的開(kāi)始。在景區(qū)導(dǎo)覽中，平臺(tái)將以360度全景來(lái)展示景區(qū)的導(dǎo)游圖、各個(gè)景區(qū)入口處的圖片。并且用戶可以進(jìn)行景點(diǎn)圖片、圖文信息熱點(diǎn)等設(shè)置。景區(qū)漫游是對(duì)一個(gè)景點(diǎn)提供相關(guān)的景點(diǎn)介紹，如旅游地概括、各級(jí)行政地圖及GPS坐標(biāo)、旅游地交通、景點(diǎn)的住宿餐飲歷史等，同時(shí)本平臺(tái)還可以提供語(yǔ)音解說(shuō)服務(wù)。VR展示主要是對(duì)景點(diǎn)進(jìn)行全方位的VR展示，讓用戶可以在任意地點(diǎn)通過(guò)VR設(shè)備來(lái)訪問(wèn)任意景點(diǎn)的360度VR全景，讓用戶享受身臨其境的感覺(jué)。

4.2 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上主要分為三個(gè)部分：全景拍攝、軟件實(shí)現(xiàn)和VR實(shí)現(xiàn)。

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(tǒng)的視頻拍攝受到相機(jī)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?？梢宰層脩粲懈油昝赖某两泻腕w驗(yàn)感。

利用全景相機(jī)、三腳架、全景云臺(tái)設(shè)備進(jìn)行拍攝。將全景相機(jī)裝在全景云臺(tái)上，然后將全景云臺(tái)連接手機(jī)藍(lán)牙，打開(kāi)專門(mén)的手機(jī)全景云臺(tái)適配軟件，軟件啟動(dòng)之后，自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)拍攝，并由軟件自動(dòng)拼接合成[4]。

由于拍攝設(shè)備的不同，拍攝方法也會(huì)不同。以GoPro 6為例，它擁有6個(gè)攝像頭，因此每個(gè)全景視頻拍攝將生成6個(gè)片段，這些片段被導(dǎo)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(dǎo)入到計(jì)算機(jī)，所有要縫合的視頻都要放在同一個(gè)文件夾中。

通過(guò)將這些視頻直接拖到Autopano視頻軟件界面，可以快速導(dǎo)入這些視頻。單擊工具欄中的同步窗格，底部有兩個(gè)按鈕：音頻同步和運(yùn)動(dòng)同步。分別點(diǎn)擊這兩個(gè)按鈕，可以看到多個(gè)視頻的開(kāi)始時(shí)間已經(jīng)改變，這是自動(dòng)同步的結(jié)果。最后，單擊下面的應(yīng)用按鈕進(jìn)行確認(rèn)[5]。如圖3所示。

接下來(lái)，點(diǎn)擊頂部的縫合按鈕，在打開(kāi)的縫合窗口中做一些設(shè)置，然后點(diǎn)擊“縫合”按鈕打開(kāi)縫合相關(guān)工具和預(yù)覽窗口。你可以看見(jiàn)幾個(gè)視頻已經(jīng)被整合，下面可以進(jìn)行各種調(diào)整。另外，點(diǎn)擊預(yù)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(dòng)彌合拼接縫，保存后返回自動(dòng)切換視頻，然后就可以渲染和輸出，完成了一個(gè)完整的全景視頻。

2） 軟件實(shí)現(xiàn)

通過(guò)UnityEngine來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)，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(dòng)作按照不同的動(dòng)作集（Actions）進(jìn)行組織，在SteamVR Input窗口中，將根據(jù)讀取的actions.json文件內(nèi)容，在頂部列出當(dāng)前項(xiàng)目中所有的動(dòng)作集，開(kāi)發(fā)者可以對(duì)動(dòng)作集進(jìn)行創(chuàng)建與刪除。

3） VR實(shí)現(xiàn)

VR實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是在全景模式的基礎(chǔ)上，通過(guò)VR插件，實(shí)現(xiàn)適配VR設(shè)備體驗(yàn)的功能，VR實(shí)現(xiàn)的基本原理通常是通過(guò)在VR頭盔上體驗(yàn)全景，結(jié)合陀螺儀等傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)隨著視角的切換，場(chǎng)景畫(huà)面也自動(dòng)切換，達(dá)到身臨其境的體驗(yàn)。因此，VR實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是景色根據(jù)用戶的視角變化實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的視角。因?yàn)槿说碾p眼間距約為6厘米，雙眼看到的內(nèi)容有一定的差別，所以會(huì)產(chǎn)生距離和立體視覺(jué)。利用這一特性，在制作VR全景的過(guò)程中，分別為左眼和右眼制作相應(yīng)的VR全景，可以實(shí)現(xiàn)立體感強(qiáng)、投入感強(qiáng)的VR全景圖。

5 總結(jié)

采用基于5G的VR虛擬現(xiàn)實(shí)旅游平臺(tái)，可以讓游客提前直觀沉浸式體驗(yàn)各個(gè)旅游景區(qū)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(tái)給游客提供了一種不用出門(mén)就可以旅游的沉浸式體驗(yàn)方式。虛擬旅游平臺(tái)的應(yīng)用可以更加直觀、準(zhǔn)確地介紹景點(diǎn)，引導(dǎo)游客參觀，提高旅游景點(diǎn)的知名度，豐富旅游宣傳的方式。虛擬旅游平臺(tái)在旅游方面有著非常大的發(fā)展空間，能夠使得旅游宣傳獲得巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 爆款游戲推動(dòng)硬件普及5G促進(jìn)VR產(chǎn)業(yè)規(guī)?；\(yùn)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(shù)的在線虛擬旅游平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，34（4）：62-65.

[3] VR技術(shù)的未來(lái)在哪？5G+VR將給全景行業(yè)帶來(lái)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(shí)一點(diǎn)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(lián)編輯：謝媛媛】