林新雨　張偉明

摘 要：物質(zhì)生活得到滿足之后，人們開始尋求精神世界的富足，而虛擬旅游因其自身特點(diǎn)，已逐漸進(jìn)入人們的視野。江南園林是眾多國人的旅游目的地，同時(shí)也是中華藝術(shù)的瑰寶。本文通過理論研究法、對(duì)比分析法和跨學(xué)科分析等方法，利用Sketchup和Hypercosm進(jìn)行江南園林三維模型的實(shí)現(xiàn)和虛擬現(xiàn)實(shí)的交互。利用虛擬現(xiàn)實(shí)的特征以及在線可交互模型的跨平臺(tái)性和可兼容性，使用戶在園林虛擬旅游中擁有更加良好的用戶體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：江南園林；虛擬旅游；數(shù)字化實(shí)現(xiàn)；虛擬現(xiàn)實(shí)；Hypercosm

在中國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的今天，人們的物質(zhì)生活有了顯著的提高，有越來越多的人們有閑暇關(guān)注并進(jìn)行度假，旅游便是近年來民眾所選擇的一個(gè)重要休閑度假方式。但是在現(xiàn)實(shí)生活中，旅游往往會(huì)受到各種條件的限制，由此“虛擬旅游”逐漸步入人們的視野?！疤摂M旅游”就是將三維模型和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)相結(jié)合，形成以現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景為模型的一個(gè)虛擬景區(qū)，讓人們能夠在家中便可以體驗(yàn)到全國各地乃至世界各地的名勝古跡。

本文數(shù)字化的旅游對(duì)象是江南四大園林之一的寄暢園，將通過虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)可視化和三維技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)江南園林的場(chǎng)景，亦擁有支持人們?cè)谶h(yuǎn)地瀏覽等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)江南園林文化的傳播具有一定的支持作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林場(chǎng)景體驗(yàn)上為用戶提供視覺上的感受，讓用戶對(duì)客觀實(shí)際的建筑具有感性認(rèn)識(shí)，使得用戶在視覺上和感官上具有更加良好的用戶體驗(yàn)。

1虛擬旅游與場(chǎng)景數(shù)字化的意義及價(jià)值

虛擬旅游與場(chǎng)景數(shù)字化克服了現(xiàn)實(shí)世界中的旅游的部分缺點(diǎn)，從而使得其更有發(fā)展的價(jià)值。

第一，虛擬旅游與數(shù)字化場(chǎng)景能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)較為逼真的場(chǎng)景，進(jìn)而用戶可以在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行現(xiàn)實(shí)情況的模擬，可以更加周全地考慮出自己所需要的東西，所感興趣的場(chǎng)景，告別了傳統(tǒng)意義上的單調(diào)的平面圖片和文字介紹。

第二，數(shù)字化技術(shù)可以為風(fēng)景區(qū)和旅游區(qū)的前期規(guī)劃做出較為科學(xué)和有吸引力的規(guī)劃設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)把設(shè)計(jì)出來的模型發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，這樣游客可以迅速而形象看到旅游區(qū)的未來規(guī)劃，進(jìn)一步提出自己的意見和建議。

第三，虛擬場(chǎng)景的數(shù)字化是保護(hù)世界遺產(chǎn)的有效措施。很多的旅游資源往往都是國家重點(diǎn)保護(hù)的對(duì)象，如北京的故宮等，隨著時(shí)間變遷，文物總會(huì)收到損傷，但是如果能夠完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，那么只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)上的備份，就能夠精準(zhǔn)地進(jìn)行場(chǎng)景的復(fù)制和再現(xiàn)，使我們省去了文物損傷的擔(dān)憂。

第四，虛擬旅游是進(jìn)行科普教育的良好途徑。場(chǎng)景的數(shù)字化虛擬化為一些弱勢(shì)群體提供了較大的便利，例如一些不適合出門的或者出門不方面的老人、殘疾人等，同時(shí)也可以為一些經(jīng)濟(jì)上有壓力的群眾提供游覽場(chǎng)景的機(jī)會(huì)，提供給所有人更多的選擇。

2數(shù)字化技術(shù)為虛擬旅游與場(chǎng)景數(shù)字化提供了技術(shù)手段

目前，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人文歷史和自然地理遺產(chǎn)的瀏覽漫游的虛擬遺產(chǎn)理念，因其在研究、保護(hù)、介紹人文歷史和自然地理方面都能起到非常重要的作用，已經(jīng)在國際上得到了廣泛的認(rèn)同。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)各個(gè)古建筑和古園林進(jìn)行虛擬化和數(shù)字化的再現(xiàn)，形成可以在線瀏覽和交互的三維模型，為寄暢園的虛擬場(chǎng)景旅游和展覽提供了完全的可能性。

“虛擬交互系統(tǒng)”是一種高級(jí)的、較理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種仿佛置身于真實(shí)世界之中的感覺。”一般來說，它采用的是具有交互功能的設(shè)備，即通過數(shù)據(jù)的傳輸，把一些用戶行為產(chǎn)生的信息傳送到主機(jī)中，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算以后返回到顯示屏幕中。這樣的方式可以把用戶的視覺、聽覺等感覺封閉在一個(gè)相對(duì)密閉的空間里，并提供一個(gè)虛擬的新空間，用戶可以利用空間位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)等輸入設(shè)備和視覺、聽覺等設(shè)備，使用戶能完全地沉浸在這個(gè)虛擬的空間中，以便產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。

本文中所實(shí)現(xiàn)的交互設(shè)備主要是通過鼠標(biāo)，通過鼠標(biāo)的中鍵和左右鍵來控制視圖環(huán)繞和三維場(chǎng)景中的相機(jī)焦距，在安裝完成Hypercosm telepotor和Hypercosm player之后，可以在谷歌瀏覽器中打開已經(jīng)生成的模型，并且通過屏幕下方的幾個(gè)按鈕以及他們的子菜單按鈕，可以控制這個(gè)三維視圖中的顯示方式、顯示顏色、鼠標(biāo)的交互方式（單鍵交互或者是雙鍵交互），還可以通過rending顯示不同的樣式和不同的燈光，而這一切交互的行為都依賴于用戶本身的行為。

3江南園林虛擬旅游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1平臺(tái)以及軟件介紹

本文最后所形成的成果是一個(gè)在線的三維可交互模型，設(shè)計(jì)過程中主要使用的軟件有AutoCAD，Sketchup和Hypercosm平臺(tái)軟件。

3.1.1 AutoCAD

AutoCAD是指美國Autodesk公司研發(fā)的通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖軟件包，具有強(qiáng)大的功能且使用非常方便，在設(shè)計(jì)類領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.2 Sketchup

SketchUp是一個(gè)三維建筑設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作中非常優(yōu)秀的三維設(shè)計(jì)工具，直接面向設(shè)計(jì)過程的特點(diǎn)使其成為了實(shí)現(xiàn)快速簡(jiǎn)易精準(zhǔn)建模和使用方便的新型建模軟件。

3.1.3 Hypercosm

Hypercosm是一個(gè)傳輸和處理3D內(nèi)容的集成軟件產(chǎn)品系統(tǒng)。是一個(gè)功能強(qiáng)大的，基于網(wǎng)絡(luò)媒介的交互的，與消費(fèi)者、客戶、合作者等進(jìn)行在線交流的三維視覺信息系統(tǒng)。Hypercosm平臺(tái)下主要使用的是Hypercosm telepotor， Hypercosm player 和Hypercosm studio，Hypercosm系列軟件也是該模型中最為重要的軟件。

3.2設(shè)計(jì)過程

3.2.1 AutoCAD圖紙構(gòu)建

在Sketchup建模之前，需要收集有關(guān)于寄暢園以及附近地區(qū)的有關(guān)的一些平面圖地形圖等有關(guān)資料（例如google earth中的地形資料），并且用AutoCAD對(duì)平面的布局進(jìn)行整體的規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文的模型原型是江南名園寄暢園，所以會(huì)以寄暢園的建筑和場(chǎng)地為參考進(jìn)行建模。

3.2.2 基于Sketchup的建模

收集的園林照片參考圖需要處理一下，以便于后續(xù)導(dǎo)入Sketchup中進(jìn)行建模。圖像處理完畢后，導(dǎo)入進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕嵌刃D(zhuǎn)，從頂視圖開始建模。對(duì)于一些比較規(guī)則的建筑部分可以嘗試用Sketchup中的三維匹配建模，如圖1所示，其中的紅綠線分別代表了XY兩個(gè)軸向，Sketchup會(huì)自動(dòng)形成與匹配照片中相同的透視關(guān)系。

在整體建模過程中，可以借助Sketchup插件的幫助，如快速生成窗口等，另外，還有一些復(fù)雜的植物模型，可以導(dǎo)入一些三維模型進(jìn)行調(diào)整二次使用。在這個(gè)過程中建模是工作量最大的部分，在每一個(gè)模型完成后，都要立即賦予材質(zhì)，材質(zhì)需要慢慢調(diào)整。

3.2.3基于Sketchup和Hypercosm的交互系統(tǒng)

在上一步驟中完成的三維模型，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)格式導(dǎo)出，在此之前，需要給Google Sketchup 8安裝Hypercosm的telepotor插件，然后再在瀏覽器中安裝Hypercosm player插件，以便于用戶可以進(jìn)行瀏覽和交互。在SU中建模完成后，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行細(xì)節(jié)的處理和細(xì)化，在處理完畢后，Hypercosm平臺(tái)下還有studio的編輯軟件，可以對(duì)SU中導(dǎo)出的文件進(jìn)行代碼的改寫和編輯，主要文件位于到處文件夾下的script文件夾中，同樣的我們可以通過在這里改變建模物體的顏色，改變RGB值等等。在studio中對(duì)導(dǎo)出文件進(jìn)行修正完畢后，就可以在瀏覽器中打開試驗(yàn)交互的效果。在瀏覽器的交互界面中，一般情況下，瀏覽器會(huì)自動(dòng)攔截Hypercosm player的運(yùn)行，需要點(diǎn)擊運(yùn)行插件，顯示界面后，可以看到如圖2所示的六個(gè)按鈕。

第一個(gè)按鈕是關(guān)于介紹Hpercosm平臺(tái)的鏈接；第二個(gè)按鈕是為了隱藏按鈕，實(shí)現(xiàn)頁面交互內(nèi)容最大化，從而使得用戶體驗(yàn)得到提升；第三個(gè)按鈕觀察相機(jī)的焦點(diǎn)和透視；第四個(gè)按鈕可以改變?nèi)藱C(jī)交互方式，鼠標(biāo)的單雙鍵的切換，開啟自動(dòng)旋轉(zhuǎn)等；第五個(gè)按鈕進(jìn)入后，可以改變物體的顯示方式和渲染方式，可以改變成純白膜模式或者X光模式（半透明）等，白膜模式下，模型會(huì)停止加載文件夾下的貼圖文件，使得實(shí)時(shí)渲染更加流暢一些，X光模式下，游客可以通過正面直接觀察到背面的內(nèi)容和風(fēng)景。

4系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的平面和照片的傳統(tǒng)方式?jīng)]有給我們更多的選擇和想象空間，此時(shí)，江南園林場(chǎng)景在線可交互模型的優(yōu)點(diǎn)就表現(xiàn)出來了。

4.1交互性和沉浸性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正如其名，用技術(shù)手段，通過虛擬的場(chǎng)景來模擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景，這也就是虛擬現(xiàn)實(shí)最基本的定義，也是所有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段最終的目標(biāo)，以假亂真。交互性，更多體現(xiàn)在與傳統(tǒng)平面媒介相對(duì)比之時(shí)，主要是和人們的心理狀況和不同心理狀態(tài)下的主觀感受不同。然后還有更加深層次的構(gòu)想性，在沉浸性和交互性的基礎(chǔ)上，構(gòu)想性使得虛擬現(xiàn)實(shí)獲得更好地想過，使人們不斷調(diào)用大腦的思維方式和圖像，進(jìn)行融合和啟發(fā)。

4.2表現(xiàn)的完整性

虛擬場(chǎng)景下的園林模型，具有一個(gè)傳統(tǒng)方式完全沒有的優(yōu)點(diǎn)，那就是虛擬技術(shù)手段使得計(jì)算機(jī)等終端可以完整的表現(xiàn)整個(gè)三維空間，進(jìn)行全方位的展示，任何角度。這一點(diǎn)相對(duì)傳統(tǒng)的平面信息的傳統(tǒng)方式給與人們更多地的信息，在相同情況下，通過平面的方式想要表達(dá)和三維模型同樣的信息量，基本上是不可能的，因?yàn)橛绕涫墙蠄@林場(chǎng)景這種規(guī)模較大，模型量也比較大的空間模型，每個(gè)時(shí)刻和每個(gè)角度都是不同的，而平面和照片方式是無法給與我們足夠多的信息的，即時(shí)我們能夠通過多個(gè)角度的照片來觀賞園林，由于其空間的復(fù)雜性，會(huì)對(duì)我們的欣賞造成非常大阻礙。

4.3平臺(tái)的兼容性

生成在線可交互模型的最終格式是HTML，這也意味著每一臺(tái)電腦只要在電腦的瀏覽器中安裝瀏覽的插件，那么無論在何時(shí)何地，只要有網(wǎng)絡(luò)訪問模型所在的服務(wù)器，就可以在電腦中觀察到這個(gè)三維模型。相比之下，以往許多的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都需要通過大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和一些較為昂貴的機(jī)器，比如說數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)頭盔，以及XBOX360等，這對(duì)于一個(gè)普通的用戶根本是不可能擁有的東西，所以，該三維模型無論是從經(jīng)濟(jì)上，還是從可行性上，都比以往的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段來更加友好和現(xiàn)實(shí)。

4.4使用的簡(jiǎn)易性

Hypercosm軟件環(huán)境并不像3DMAX那樣需要一個(gè)專業(yè)的軟件操作空間，還有專業(yè)的軟件操作知識(shí)，用戶所需要做的僅僅是通過點(diǎn)擊按鈕來改變場(chǎng)景的現(xiàn)實(shí)方式、場(chǎng)景鏡頭的焦距、場(chǎng)景的RGB顯色和場(chǎng)景亮度等等，通過鼠標(biāo)的左右鍵和中鍵就可以旋轉(zhuǎn)和瀏覽整個(gè)三維場(chǎng)景。

5結(jié)語

本文以江南園林為模型，進(jìn)行三維數(shù)字建模，進(jìn)而討論虛擬數(shù)字技術(shù)在江南園林虛擬旅游行業(yè)的前景和應(yīng)用，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了虛擬數(shù)字化技術(shù)，以及與其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的比較。

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，介紹了整個(gè)園林場(chǎng)景數(shù)字化所用到的技術(shù)手段和流程，主要是在Sketchup和Hypercosm下的制作流程。同時(shí)，通過多方面論述了本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的三維在線可交互模型的優(yōu)越性與特殊性，包括交互性和沉浸性、表現(xiàn)的完整性、平臺(tái)兼容性等，說明了在新時(shí)代的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，具有創(chuàng)新性的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)手段相比較于傳統(tǒng)手段所具有的特點(diǎn)。

綜上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國得到快速的發(fā)展和多方面的應(yīng)用，然而三維虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)理論和有關(guān)的技術(shù)發(fā)展仍然不夠完善，毫無疑問，在將來以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如本文所討論的虛擬旅游等將會(huì)大有作為，這也將鼓勵(lì)更多優(yōu)秀的人才繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行研究。

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