林新雨　张伟明

摘 要：物质生活得到满足之后，人们开始寻求精神世界的富足，而虚拟旅游因其自身特点，已逐渐进入人们的视野。江南园林是众多国人的旅游目的地，同时也是中华艺术的瑰宝。本文通过理论研究法、对比分析法和跨学科分析等方法，利用Sketchup和Hypercosm进行江南园林三维模型的实现和虚拟现实的交互。利用虚拟现实的特征以及在线可交互模型的跨平台性和可兼容性，使用户在园林虚拟旅游中拥有更加良好的用户体验。

关键词：江南园林；虚拟旅游；数字化实现；虚拟现实；Hypercosm

在中国经济迅猛发展的今天，人们的物质生活有了显著的提高，有越来越多的人们有闲暇关注并进行度假，旅游便是近年来民众所选择的一个重要休閑度假方式。但是在现实生活中，旅游往往会受到各种条件的限制，由此“虚拟旅游”逐渐步入人们的视野。“虚拟旅游”就是将三维模型和虚拟现实等技术相结合，形成以现实场景为模型的一个虚拟景区，让人们能够在家中便可以体验到全国各地乃至世界各地的名胜古迹。

本文数字化的旅游对象是江南四大园林之一的寄畅园，将通过虚拟现实、网络可视化和三维技术等来实现江南园林的场景，亦拥有支持人们在远地浏览等优点，同时对江南园林文化的传播具有一定的支持作用。虚拟现实技术在园林场景体验上为用户提供视觉上的感受，让用户对客观实际的建筑具有感性认识，使得用户在视觉上和感官上具有更加良好的用户体验。

1虚拟旅游与场景数字化的意义及价值

虚拟旅游与场景数字化克服了现实世界中的旅游的部分缺点，从而使得其更有发展的价值。

第一，虚拟旅游与数字化场景能够为用户提供一个较为逼真的场景，进而用户可以在虚拟场景中进行现实情况的模拟，可以更加周全地考虑出自己所需要的东西，所感兴趣的场景，告别了传统意义上的单调的平面图片和文字介绍。

第二，数字化技术可以为风景区和旅游区的前期规划做出较为科学和有吸引力的规划设计。在设计的过程中，设计人员可以及时把设计出来的模型发布到网络上，这样游客可以迅速而形象看到旅游区的未来规划，进一步提出自己的意见和建议。

第三，虚拟场景的数字化是保护世界遗产的有效措施。很多的旅游资源往往都是国家重点保护的对象，如北京的故宫等，随着时间变迁，文物总会收到损伤，但是如果能够完全实现数字化，那么只需要进行数据上的备份，就能够精准地进行场景的复制和再现，使我们省去了文物损伤的担忧。

第四，虚拟旅游是进行科普教育的良好途径。场景的数字化虚拟化为一些弱势群体提供了较大的便利，例如一些不适合出门的或者出门不方面的老人、残疾人等，同时也可以为一些经济上有压力的群众提供游览场景的机会，提供给所有人更多的選择。

2数字化技术为虚拟旅游与场景数字化提供了技术手段

目前，利用虚拟现实技术实现对人文历史和自然地理遗产的浏览漫游的虚拟遗产理念，因其在研究、保护、介绍人文历史和自然地理方面都能起到非常重要的作用，已经在国际上得到了广泛的认同。采用虚拟现实技术对各个古建筑和古园林进行虚拟化和数字化的再现，形成可以在线浏览和交互的三维模型，为寄畅园的虚拟场景旅游和展览提供了完全的可能性。

“虚拟交互系统”是一种高级的、较理想的虚拟现实系统，它提供一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿佛置身于真实世界之中的感觉。”一般来说，它采用的是具有交互功能的设备，即通过数据的传输，把一些用户行为产生的信息传送到主机中，通过计算机的计算以后返回到显示屏幕中。这样的方式可以把用户的视觉、听觉等感觉封闭在一个相对密闭的空间里，并提供一个虚拟的新空间，用户可以利用空间位置跟踪器、数据手套、三维鼠标等输入设备和视觉、听觉等设备，使用户能完全地沉浸在这个虚拟的空间中，以便产生一种身临其境的感觉。

本文中所实现的交互设备主要是通过鼠标，通过鼠标的中键和左右键来控制视图环绕和三维场景中的相机焦距，在安装完成Hypercosm telepotor和Hypercosm player之后，可以在谷歌浏览器中打开已经生成的模型，并且通过屏幕下方的几个按钮以及他们的子菜单按钮，可以控制这个三维视图中的显示方式、显示颜色、鼠标的交互方式（单键交互或者是双键交互），还可以通过rending显示不同的样式和不同的灯光，而这一切交互的行为都依赖于用户本身的行为。

3江南园林虚拟旅游系统的设计

3.1平台以及软件介绍

本文最后所形成的成果是一个在线的三维可交互模型，设计过程中主要使用的软件有AutoCAD，Sketchup和Hypercosm平台软件。

3.1.1 AutoCAD

AutoCAD是指美国Autodesk公司研发的通用计算机辅助设计与绘图软件包，具有强大的功能且使用非常方便，在设计类领域得到了广泛的应用。

3.1.2 Sketchup

SketchUp是一个三维建筑设计方案创作中非常优秀的三维设计工具，直接面向设计过程的特点使其成为了实现快速简易精准建模和使用方便的新型建模软件。

3.1.3 Hypercosm

Hypercosm是一个传输和处理3D内容的集成软件产品系统。是一个功能强大的，基于网络媒介的交互的，与消费者、客户、合作者等进行在线交流的三维视觉信息系统。Hypercosm平台下主要使用的是Hypercosm telepotor， Hypercosm player 和Hypercosm studio，Hypercosm系列软件也是该模型中最为重要的软件。

3.2设计过程

3.2.1 AutoCAD图纸构建

在Sketchup建模之前，需要收集有关于寄畅园以及附近地区的有关的一些平面图地形图等有关资料（例如google earth中的地形资料），并且用AutoCAD对平面的布局进行整体的规划设计，本文的模型原型是江南名园寄畅园，所以会以寄畅园的建筑和场地为参考进行建模。

3.2.2 基于Sketchup的建模

收集的园林照片参考图需要处理一下，以便于后续导入Sketchup中进行建模。图像处理完毕后，导入进行适当的角度旋转，从顶视图开始建模。对于一些比较规则的建筑部分可以尝试用Sketchup中的三维匹配建模，如图1所示，其中的红绿线分别代表了XY两个轴向，Sketchup会自动形成与匹配照片中相同的透视关系。

在整体建模过程中，可以借助Sketchup插件的帮助，如快速生成窗口等，另外，还有一些复杂的植物模型，可以导入一些三维模型进行调整二次使用。在这个过程中建模是工作量最大的部分，在每一个模型完成后，都要立即赋予材质，材质需要慢慢调整。

3.2.3基于Sketchup和Hypercosm的交互系统

在上一步骤中完成的三维模型，需要进行转格式导出，在此之前，需要给Google Sketchup 8安装Hypercosm的telepotor插件，然后再在浏览器中安装Hypercosm player插件，以便于用户可以进行浏览和交互。在SU中建模完成后，应该对其进行细节的处理和细化，在处理完毕后，Hypercosm平台下还有studio的编辑软件，可以对SU中导出的文件进行代码的改写和编辑，主要文件位于到处文件夹下的script文件夹中，同样的我们可以通过在这里改变建模物体的颜色，改变RGB值等等。在studio中对导出文件进行修正完毕后，就可以在浏览器中打开试验交互的效果。在浏览器的交互界面中，一般情况下，浏览器会自动拦截Hypercosm player的运行，需要点击运行插件，显示界面后，可以看到如图2所示的六个按钮。

第一个按钮是关于介绍Hpercosm平台的链接；第二个按钮是为了隐藏按钮，實现页面交互内容最大化，从而使得用户体验得到提升；第三个按钮观察相机的焦点和透视；第四个按钮可以改变人机交互方式，鼠标的单双键的切换，开启自动旋转等；第五个按钮进入后，可以改变物体的显示方式和渲染方式，可以改变成纯白膜模式或者X光模式（半透明）等，白膜模式下，模型会停止加载文件夹下的贴图文件，使得实时渲染更加流畅一些，X光模式下，游客可以通过正面直接观察到背面的内容和风景。

4系统的特点

传统的平面和照片的传统方式没有给我们更多的选择和想象空间，此时，江南园林场景在线可交互模型的优点就表现出来了。

4.1交互性和沉浸性

虚拟现实技术正如其名，用技术手段，通过虚拟的场景来模拟现实的场景，这也就是虚拟现实最基本的定义，也是所有虚拟现实技术手段最终的目标，以假乱真。交互性，更多体现在与传统平面媒介相对比之时，主要是和人们的心理状况和不同心理状态下的主观感受不同。然后还有更加深层次的构想性，在沉浸性和交互性的基础上，构想性使得虚拟现实获得更好地想过，使人们不断调用大脑的思维方式和图像，进行融合和启发。

4.2表现的完整性

虚拟场景下的园林模型，具有一个传统方式完全没有的优点，那就是虚拟技术手段使得计算机等终端可以完整的表现整个三维空间，进行全方位的展示，任何角度。这一点相对传统的平面信息的传统方式给与人们更多地的信息，在相同情况下，通过平面的方式想要表达和三维模型同样的信息量，基本上是不可能的，因为尤其是江南园林场景这种规模较大，模型量也比较大的空间模型，每个时刻和每个角度都是不同的，而平面和照片方式是无法给与我们足够多的信息的，即时我们能够通过多个角度的照片来观赏园林，由于其空间的复杂性，会对我们的欣赏造成非常大阻碍。

4.3平台的兼容性

生成在线可交互模型的最终格式是HTML，这也意味着每一台电脑只要在电脑的浏览器中安装浏览的插件，那么无论在何时何地，只要有网络访问模型所在的服务器，就可以在電脑中观察到这个三维模型。相比之下，以往许多的虚拟现实技术都需要通过大量的数据计算和一些较为昂贵的机器，比如说数据手套和数据头盔，以及XBOX360等，这对于一个普通的用户根本是不可能拥有的东西，所以，该三维模型无论是从经济上，还是从可行性上，都比以往的虚拟现实技术手段来更加友好和现实。

4.4使用的简易性

Hypercosm软件环境并不像3DMAX那样需要一个专业的软件操作空间，还有专业的软件操作知识，用户所需要做的仅仅是通过点击按钮来改变场景的现实方式、场景镜头的焦距、场景的RGB显色和场景亮度等等，通过鼠标的左右键和中键就可以旋转和浏览整个三维场景。

5结语

本文以江南园林为模型，进行三维数字建模，进而讨论虚拟数字技术在江南园林虚拟旅游行业的前景和应用，同时简要介绍了虚拟数字化技术，以及与其他虚拟现实技术的比较。

在技术实现方面，介绍了整个园林场景数字化所用到的技术手段和流程，主要是在Sketchup和Hypercosm下的制作流程。同时，通过多方面论述了本设计所实现的三维在线可交互模型的优越性与特殊性，包括交互性和沉浸性、表现的完整性、平台兼容性等，说明了在新时代的虚拟现实技术快速发展的背景下，具有创新性的数字化实现手段相比较于传统手段所具有的特点。

综上，虚拟现实技术在我国得到快速的发展和多方面的应用，然而三维虚拟现实的相关理论和有关的技术发展仍然不够完善，毫无疑问，在将来以虚拟现实技术为基础的相关产业，如本文所讨论的虚拟旅游等将会大有作为，这也将鼓励更多优秀的人才继续对其进行研究。

参考文献：

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