全景技術在數(shù)字化校史館中的應用

【關鍵詞】全景技術；虛擬現(xiàn)實；數(shù)字校史；歷史檔案數(shù)字化

引言

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）正隨著技術的革新，慢慢滲透到了教育、文化、旅游等領域的各個方面。其中，全景技術的高分辨率畫面、沉浸感、交互性又以其速度快的特征而得以迅速普及。而該項技術主要是通過攝像機對場地進行拍攝，對拍攝到的圖像進行三維建模來實現(xiàn)現(xiàn)實場地的忠實再現(xiàn)，使人在虛擬環(huán)境中進行沉浸和自由的探險，并獲得實景中的視覺體驗。此種技術的應用并不局限于游戲或是商用領域，而且對歷史文獻的數(shù)字化存儲也有極大的應用價值[1]。

自渤海船舶職業(yè)學院2014年搬至新校區(qū)以來，學校老校區(qū)已經(jīng)徹底被拆除。對于許多原新校區(qū)學習、生活的校友們來說，不能親自去往老校區(qū)回味早已逝去的校園歲月成為心里的遺憾，而渤海船舶職業(yè)學院同樣也希望能夠?qū)⒗闲^(qū)的歷史傳統(tǒng)保留并發(fā)揚下去，讓在校學生以及校友們有個渠道去了解學校的歷史文化，全景科技的發(fā)展解決了這一目標，數(shù)字化的校史系統(tǒng)保留了老校區(qū)的歷史面貌，也向?qū)W生和社會大眾提供了一個在線游覽校園的方式，全景科技在學校的歷史檔案保護、歷史文化的展示、招生宣傳方面也發(fā)揮著巨大作用[2]。

一、全景技術的基本概述

（一）全景技術的定義與發(fā)展

核心在于利用360°拍照技術以及三維立體模型的制作對現(xiàn)實環(huán)境進行完整還原以及在數(shù)字平臺上呈現(xiàn)。通常來說，全景照片是由360°的相機鏡頭所拍攝的多幅照片疊加而成，通過相應的后期軟件，可形成可讓使用者感覺仿佛親身體驗的一種立體視覺效果。瀏覽者在計算機、手機等終端設備上可隨意轉(zhuǎn)動目光指向，正如身處其境一般。全景技術最初是應用于虛擬旅游與商用會展，不過隨著技術的發(fā)展，在教育與文化等領域中其應用空間逐漸擴大，尤其在對文化遺產(chǎn)的保護與展示環(huán)節(jié)，其優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮[3]。

網(wǎng)頁虛擬現(xiàn)實（Web Virtual Reality，WebVR）和網(wǎng)頁圖形庫（Web Graphics Library，WebGL）是全景技術應用發(fā)展必不可少的基礎性設施建設。WebVR技術使得用戶在全景體驗使用過程中無需安裝任何外部程序即可在Web瀏覽器中實現(xiàn)VR體驗，將應用使用流程變得極簡；而WebGL技術也使得Web中的三維圖像能夠流暢運行在Web瀏覽器移動端，進而拓展了全景技術的應用場景。

（二）全景技術在教育領域的應用前景

全景技術在教育中的應用依舊廣泛，特別是對于一些需要真實還原實際歷史場所的歷史、地理、建筑類課程是不可替代的，學生也可以通過全景漫游走出課堂，在虛擬環(huán)境中游覽學習場所，從而更加真實地了解某一時期的建筑風格，或者是地理環(huán)境。同時，全景可以作為校史的數(shù)字化建設平臺。通過全景技術可以還原校史發(fā)展過程中的重要歷史事件和教學、生活場所，還能實現(xiàn)與游客、畢業(yè)生和教師的全方位互動，這是一種基于VR技術的校園歷史展覽形式，不僅可以增加學生對學校歷史文化的歸屬感，同樣能夠成為校園對外交流和宣傳主要平臺[4]。

二、渤海船舶職業(yè)學院數(shù)字校史平臺概述

（一）平臺的建立背景與意義

數(shù)字化平臺的主要目的是基于全景技術對學院老校區(qū)進行全面復原。隨著學院搬遷至新址，原有的老校區(qū)也就不再保留，于是讓學生和教職工對往昔校園生活進行回憶顯得比較困難，也給新入學的新生了解和體驗學校歷史帶來一些困難，因為無法親身感受到濃郁的文化氛圍。但通過該數(shù)字校史平臺，一方面讓學生在新校能夠重溫昔日校園，另一方面，給新生展現(xiàn)學校歷史、深厚的文化，增加對學校的榮譽感和認同感[5]。

不僅僅是教育意義深遠，數(shù)字化校史對于文化傳承也是功不可沒。校史中的老校區(qū)教室、運動場、圖書館等也承載著幾輩師生的日常記憶，在VR技術的重現(xiàn)下被完整記錄和保存下來，是學校歷史檔案中的重要組成部分。該系統(tǒng)也方便了之后的教育資源宣傳工作，例如利用全景技術，高校可以更生動地對外呈現(xiàn)大學文化、自然環(huán)境等。

（二）高還原度與交互性的結合

虛擬校園建模是渤海船院數(shù)字校史網(wǎng)站的突出優(yōu)勢，渤海船院數(shù)字校史網(wǎng)站以最新的影像信息采集和3D建模技術為基礎，在校園中立體呈現(xiàn)各種主要建筑物和校園內(nèi)的場景，以真實的三維景象展現(xiàn)給訪問者[6]。

同時用戶可以在VR中的任何位置設置觀察視角，自行設置移動行走路線，也可以點擊校內(nèi)的重點地址，學習有關此處的歷史資料或者觀賞相關的影片。這樣多重形式的多媒體互動使用戶對信息的理解更具探索感，對數(shù)據(jù)資料的認識也更加豐富、生動與多彩；通過一系列的互動交互元素，讓用戶可以進一步了解學院的歷史與文化內(nèi)涵[7]。

三、數(shù)字校史的原理與體系統(tǒng)結構

依托專業(yè)級的VR平臺軟件及學校檔案館的原始校史資源和技術保障，是傳統(tǒng)開發(fā)虛擬校史館的主要形式。本研究采用的是krpano全景技術及WebGL技術。其他輔助軟件有pano2vr、PTGui、photoshop、Blender等。通過這些來對原始素材進行全景制作和渲染。開發(fā)管理流程主要分為三個階段，如圖1所示。第一階段是前期籌劃，制定開發(fā)方案，主要包括檔案館藏資料整理歸類，根據(jù)這些素材，結合學校的發(fā)展特點，確定結構設計并做數(shù)據(jù)采集等方面工作。第二階段是虛擬展品的制作，采用模塊化制作思想，根據(jù)結構設計方案逐一對各展廳、展品做全景制作和后期渲染。第三階段是VR展館環(huán)境的制作，主要包括全景展廳的合成、場景導入、展品編輯交互設置等工作[8]。

（一）圖像采集與三維建模

全景技術需要高質(zhì)量的采集圖像并且準確建造三維模型。在建造渤海船院數(shù)字校史過程中，結合魚眼鏡頭與單反相機拍攝整個舊校區(qū)的各類建筑、雕塑和周圍的環(huán)境，魚眼鏡頭可以拍攝出寬廣的視角全面記錄拍攝場景的全景圖，單反相機主要是對各處建筑元素、重要歷史文化遺存進行細節(jié)的記錄，拍攝的所有照片利用專門的拼接軟件合成全景圖片。

采用Blender等建模軟件將圖片資料轉(zhuǎn)化為真實的3D建模圖。使得校園中每一棟建筑被真實準確地數(shù)字化重建出來，實現(xiàn)該平臺上真實的環(huán)境效果變化。引入Krpano全景技術，該平臺可以通過視角的平滑轉(zhuǎn)換以及交互操作，提高用戶的參與度。

（二）多媒體資源的嵌入與交互功能

數(shù)字化校史系統(tǒng)除了靜態(tài)的全景畫面，還配置了各類媒體以增強用戶的交互式體驗效果，其中用戶可以點選對建筑物、雕像或校園環(huán)境的任何一點，以獲取其相關歷史介紹、圖片、視頻資料。比如用戶選擇舊校區(qū)圖書館時可以了解其建設過程、歷史照片；對于校園內(nèi)的雕塑，則可以同時顯示相關信息的音頻介紹及詳細信息。

多媒體資料使用HTML5技術、javascript技術，能夠讓用戶在觀看過程中獲得良好的交互操作感受，除了了解學校的悠久歷史，還可以同時通過觀看視頻內(nèi)容和收聽相關解說的形式加深自己對于學校歷史文化的了解。

四、數(shù)字校史在渤海船院中的應用

（一）數(shù)字校史是如何應用的

全景技術為渤海船院歷史資料提供了數(shù)字化方案。第一，學院歷史檔案進行全貌的數(shù)字化資料處理，采用全景技術來完成；第二，通過多個主要環(huán)節(jié)對歷史檔案進行全貌化數(shù)字化技術的應用；第三，全景技術對歷史檔案資料進行數(shù)字化記錄，每個環(huán)節(jié)中都需要完成。

校園老照片再現(xiàn)其實是給一個歷史檔案賦予生命力，通過徹底收集及超高分辨率的3D掃描，校園建筑重現(xiàn)了原貌，教室、運動場和每一朵花樹以真實數(shù)字方式再現(xiàn)，在這虛擬空間中走一圈，老同學可體驗重溫當年歲月和時間的痕跡，如老圖書館的外觀和內(nèi)部布局等都可以通過3D全景技術來高準確度復現(xiàn)，仿佛又置身于當時充滿書香的時代。

該校新校區(qū)及實訓基地均已通過三維仿真實現(xiàn)了升華，全新的三維數(shù)字校園、現(xiàn)代化的教學大樓、高精尖的實訓設備、火熱的學生日常生活都可以通過高清的三維圖形進行體現(xiàn)，無論是對新生還是對和學校有合作的單位來看，都能更加直觀形象地表現(xiàn)出學校以及學校的現(xiàn)狀。對于在實訓場地有著高級造船加工設備，借助三維圖形更能將設備的高級程度和加工技術體現(xiàn)出來，進一步強化本校船舶專業(yè)的辦學優(yōu)勢。

運用VR技術全面呈現(xiàn)古籍文獻可以使人們沉浸在以前歷史長河之中，通過這種新技術，人們可以在虛擬情景中任意調(diào)動視角，以多種方式進行理解。

（二）使用數(shù)字校史解決了什么問題

通過對全景技術的運用，再創(chuàng)學校歷史情境，讓學生親身經(jīng)歷并感知學校成長發(fā)展的歷史足跡，培養(yǎng)學生對學校的認同感、歸屬感。運用該項技術在招生新生方面有著特別重要的作用。學生和家長可以借用數(shù)字化校史平臺，在還沒有走進學校就全面了解學校自然環(huán)境、設施設備和文化底蘊，通過全景提供的圖片和高清的顯示以及交互性來讓他們直觀感受到學校的特質(zhì)和本質(zhì)特征。如在學校招生宣傳階段，可通過網(wǎng)絡媒體展示學校全貌，介紹學校的專業(yè)特色、師資力量和專業(yè)發(fā)展前景，學生和家長通過點擊圖片和文字說明了解各學科的基本內(nèi)容，觀看學校教育視頻和學生風采視頻，這將給學生和家長帶來了一種新式的更加便捷的招生宣傳形式，并增強學校的知名度和影響力。

五、數(shù)字校史面臨的挑戰(zhàn)及解決方法

（一）網(wǎng)絡安全與隱私保護

在全景技術在全高校范圍內(nèi)應用的背景下，數(shù)字化校園的史平臺也面臨著信息安全隱患問題，由于史平臺是在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中實現(xiàn)的，要警惕黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露等危險帶來的問題，在存儲了史文件和重要信息資料的儲存系統(tǒng)上，更需要進行網(wǎng)絡保護措施，保證網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。

（二）技術迭代與平臺維護

校園信息系統(tǒng)的歷史檔案功能應根據(jù)技術的發(fā)展趨勢進行持續(xù)的維護，維持其自身的時效性及有效性。由于VR/增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）技術的發(fā)展，用戶對校園信息系統(tǒng)歷史檔案的功能體驗要求逐漸被提出，如果及時升級這一信息系統(tǒng)，將會造成系統(tǒng)用戶體驗不提升、長久性差的隱患。

因此，為了保證技術的可持續(xù)發(fā)展和時代的需要，學校應該建立一個長期的技術維持體系。而在技術升級的過程中，要考慮同當前系統(tǒng)之間的兼容，以免因技術更新而造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定或用戶信息丟失現(xiàn)象。

（三）跨平臺適配與用戶體驗優(yōu)化

隨著移動端設備的普及，用戶開始增加數(shù)字化校史平臺對于多設備平臺的使用需求，因此，在學校建設這一平臺過程中需考慮不同設備和不同操作系統(tǒng)之間的兼容性，讓用戶能夠在PC、手機、平板等不同平臺之間無縫隙地瀏覽平臺。而提高平臺使用體驗則是提升用戶黏性的重中之重。通過交互界面、交互速度、交互元素方面的優(yōu)化，用戶使用起來會更為流暢和便捷。

結語

全景技術建立起來的數(shù)字化校史平臺，為渤海船院的歷史做出了重要的見證，并且對原有的歷史現(xiàn)場進行留存。該校史平臺為全校師生及社會民眾提供了積極參與的機會，同時還能夠加深校園師生之間的關系以及促進新生對學校的了解。相信隨著全景技術的發(fā)展，對于歷史的數(shù)字性的留存勢必還會繼續(xù)擴大。

參考文獻：

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