元宇宙技术下的中国传统文化之AR中国龙_张新烨.pdf

研 发 应 用产业创新研究 2023.7 第14 期108作者简介：张新烨，女，吉林长春人；研究方向：智慧教育。元宇宙技术下的中国传统文化之 AR 中国龙张新烨（华东师范大学，上海 200062）摘要：本文主要探讨如何利用元宇宙技术更好地展示中国传统文化符号“中国龙”。即通过扫描手机二维码，可远程访问并展示增强现实版“中国龙”，再通过语音播报功能，为访问者解读中国龙的内涵。伴随着现代化 AR 教育技术手段的发展，实现 AR 中国龙的科技创新与展示，进一步宣传中国传统文化，增强民族自豪感，为中华民族的伟大复兴做出应有的贡献。关键词：元宇宙；AR；中国龙一、引言中国优秀传统文化及中国龙这一经典形象的宣传较多，但利用虚拟现实技术 VR 和增强现实技术 AR 等现代技术来呈现中国龙形象尚处空白。截至目前，国内利用 VR 和 AR 现代化技术手段多是在教育解学方面，面向广大学生展示学科专业课等内容，宣传中国龙形象、传承文化精神尚无先例。笔者利用所学现代教育技术制作 AR 中国龙，以 AR 技术展现中国传统文化，为传播中国传统文化精神提供新路径。利用 AR 技术，呈现 AR 版中国龙，从龙的传人感悟文化自信。2021 年 3 月 22 日，习近平总书记在福建武夷山市朱熹园考察时就已谈到过文化自信：“如果没有中华五千年文明，哪里有什么中国特色？如果不是中国特色，哪有我们今天这么成功的中国特色社会主义道路？我们要特别重视挖掘中华五千年文明中的精华，弘扬优秀传统文化，把其中的精华同马克思主义立场观点方法结合起来，坚定不移走中国特色社会主义道路。”站在“两个一百年”奋斗目标的历史交汇点上，传承不绝的宝贵遗产，以文化自信之光唤起亿万追梦人的壮志豪情，在迈向伟大复兴的征途上凝心聚力、勇毅前行！二、AR 中国龙系统总体设计（一）简述中国“龙”特色2017 年美国前总统访华期间，曾与习近平主席在故宫聊到过中国文明。习近平总书记表示：“文化没有断过流的，始终传承下来的只有中国。所以我们这些人也是原来的人，黑头发，黄皮肤，传承下来，我们叫龙的传人。”我们是“龙”的传人，宣传中国龙精神是中国人义不容辞的责任和义务。笔者身为教育技术学专业的当代大学生，有责任和义务利用所学的现代化教育手段AR 增强现实技术来充分展示和宣传中国传统文化和中国龙形象，进一步响应习近平总书记提出的关于中国龙的重要讲话精神。从“龙的传人”到龙文化的传承，源远流长、光辉灿烂的中华文化，滋养了世世代代的华夏儿女，赋予了中国人独有的精神气质，积淀了文化自信的丰厚底蕴。习近平总书记在十九大报告中提出，要铸牢中华民族共同体意识。2018 年3 月 5 日，习近平总书记在参加内蒙古代表团审议时再次提到了这一说法，“华夏第一村”“中华第一龙”等考古发现成果说明，中华民族自古以来就是共同体。（二）AR 中国龙创新点利用 unity3D 和 Kivicube 虚拟现实制作软件平台，完成中国龙 glb3D 模型、识别图片、MP3 音频播放文件、数字人视频文件等资源的整合与连接，实现 AR 中国龙通过手机、平板或移动终端扫描识别图片，在图片上通过移动终端设备摄像头显示出相应的 3D 中国龙模型。（三）AR 中国龙的功能1.实现元宇宙，虚拟数字人，语音、视频播报功能。2.实现扫描图片、展示 3D 虚拟中国龙动态模型，达到增强显示的功能。3.单击中国龙动态模型，实现虚拟人视频演示交互功能。研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究1094.虚拟人语音播报习近平总书记关于中国龙的重要讲话精神。5.利用元宇宙、虚拟现实等现代化教育技术手段实现中国龙精神的展示、传承与推广，展示中华民族的强大与复兴之势。AR 中国龙系统总体设计结构图主要完成以下五部分的内容设计与制作。第一部分：二维识别图主要完成中国龙的二维图片设计与制作，为扫描识别图片制作识别图。主要利用 photoshop图像处理软件，制作完成 4 3 比例的 AR 识别图。第二部分：中国龙模型主要完成中国龙 3D 模型的收集、制作、调整、动画设置等功能，将 GLB 格式文件生成为可以上传到远程网络服务器支持的格式。第三部分：虚拟数字人主要完成虚拟人的模型收集、制作、调整、动画、语音录制等功能，并生成 GLB 格式文件为上传到远程网络服务器支持格式。第四部分：音频制作主要完成 mp3 格式音频文件的收集、制作、播放、设置等功能，并生成 mp3 格式文件，嵌入AR 系统框架中。第五部分：AR 系统集成主要完成将收集到的资源上传到远程网络服务器上，生成识别二维码，之后通过识别此二维码打开微信“AR 中国龙”小程序，进而展示中国龙、虚拟人、语音等 AR 信息，实现 AR 交互功能。三、AR 中国龙系统硬件设计AR 中国龙系统硬件主要包括远程服务器、计算机、手机、平板电脑、网络、识别图等设备。AR 中国龙系统硬件框架图主要包括以下内容。（一）服务器制作本系统采用的服务器为成都弥知科技有限公司推出的 Kivicube 软件服务器，为国内首款免费 WebXR 在线制作平台，于 2018 年 10 月上线，帮助用户零门槛制作 AR 场景，支持如图像跟踪与实物跟踪、空间 SLAM 等场景使用，持续为品牌提供 AR 制作能力支持。（二）计算机主要功能是制作 AR 中国龙的软件开发、系统集成、图像处理、模型处理、音频处理等工作。计算机硬件配置基本要求：处理器是 Intel Core i5-3230M，四核以及四线程的运行速度，处理器的频率是 2.6 千兆赫，二级缓存为 L2 512K，三级缓存为 L3 3M，内存容量为 4GB，可以同时容纳两个内存卡的插入，硬盘的参数是 5400 转，硬盘的容量是 500GB，屏幕尺寸为 14 英寸，内存 16GB，显存 4GB 以上。（三）手机或平板电脑通过手机或平板电脑打开微信扫描“中国龙”小程序二维码，打开中国龙微信小程序之后，通过摄像头扫描中国龙识别图片。在识别图上会显示动态的 AR 中国龙 3d 模型和数字人。手机或平板电脑硬件的基本配置要求：处理器性能采用麒麟 990E，采用 7nm 制程工艺的八核处理器，2 个 Cortex-A762.86Ghz，2 个 Cortex-A762.36Ghz，4 个Cortex-A551.95Ghz。摄 像 采 用 前 置 1300 万 像 素，后 置5000 万像素主摄镜头+1600 万像素超广角镜头+800 万像素长焦镜头。采用以上配置的移动设备，可以更好地显示 AR中国龙动态效果模型。（四）AR 中国龙识别图将 AR 中国龙的识别图片与中国龙程序的二维码利用Photoshop 图像处理软件设计集成在一张书签大小的图片上，使用者只需要在图片上扫描二维码，之后扫描识别图片，即可以在手机或平板电脑上观看到模型效果。四、AR 中国龙系统软件设计AR 中国龙系统软件设计包括：利用 Photoshop 软件处理二维平面图；利用 3dmax 软件处理三维动画模型；利用 mp3音频制作软件录制音频文件；利用 unity3D 和 Kivicube 软件平台完成系统的集成。利用贝尔曼福特算法实现中国龙识别图的图像识别。在 AR 中国龙系统软件开发过程中主要包括以下内容：1.二维图片处理。采用平面设计软件 Photoshop 进行设计和处理，图片使用高清图片 RGB 模式，可以更好地展示图片效果，平面设计软件主要功能可以设计图片，图形和出版期刊报纸等。利用 Photoshop 软件主要完成中国龙图片的收集、处理、合成等工作，包括识别图片中国龙、微信小程序二维码、学校 logo、制作团队等元素的合成工作。2.三维模型处理。3DMax 软件可以实现 3D 模型设计和制作，具有强大的三维模型设计和展示功能，通过不同视角对中国龙进行设计和展示，可以生成三维动画效果，全面展示设计模型的立体效果，是一款非常优秀的三维建模软件。使用三维设计软件主要完成中国龙、数字人 3D 模型的修改、动画的设置、建模渲染、特效制作等工作。3.声音文件 MP3 的处理。MP3 格式文件是一款非常优秀的音频软件，它是国际标准化组织中制定的标准。利用 mp3音频制作软件和 app 语音助手，录制音频文件过程为搜集文字、打开语音助手程序、打开录制软件、播报语音同时录制、将 mp3 文件上传服务器。4.AR 系统集成。利用 unity3D 和 Kivicube 软件平台完成系统的集成。Unity3D 是由 Unity Technologies 公司开发的跨平台专业游戏引擎和编辑器，可以运行在 Windows 和 Mac OS X 平台上，集成了可以调整的地形、灯光、动画、模型、材质、音频、物理等参数。研 发 应 用产业创新研究 2023.7 第14 期110Kivicube 是成都弥知科技有限公司推出的 AR 在线制作平台，通过在线可视化编辑，帮助用户零基础创建自己的AR/3D 场景，并能一键分发至小程序端与网页端，也可根据需求发布至微信、支付宝、淘宝、百度等大流量平台。Kivicube 将自研的 AR 图像追踪、平面追踪与陀螺仪追踪等多项互动营销常用 AR 底层能力进行模块化封装，用户只需将各类素材导入 Kivicube，通过在线可视化编辑即可快速制作出 AR 商业场景。平台拥有海量素材库与多种交互模板，助力用户低代码即可完成 AR 场景制作，并支持将体验发布至微信小程序、品牌官网、Web 端与大流量平台。赋能各品牌与服务商打造形式丰富的 AR 数字营销活动，助力品牌实现更高的销售转化。功能。零基础 AR 制作平台，通过在线可视化编辑助力用户快速制作 AR 商业场景。多种开发方式支持：支持小程序 AR 插件二次开发，帮助用户制作自定义程度更高的 AR场景，满足品牌不同定制需求。丰富的 AR 识别与跟踪类型支持：如 SLAM 空间定位与跟踪、AR 图像检测与跟踪、陀螺仪追踪、AR 云识别、AI 识别等，适用于全球市场数字营销中的 AR 应用。多平台分发支持。Kivicube 制作场景能够分发至微信小程序、Web、品牌官网与大流量平台等多个渠道，整体提升开发效率。5.AR 中国龙识别图算法分析。在利用中国龙微信小程序进行识别图时，采用贝尔曼福特算法，这个算法可以求解单源路径问题，这种算法可以对图片进行 V-1 次松弛操作，从而得出所有出现的最短路径。贝尔曼福特算法权值可以设置为负数，实现过程相对简单，但是这种算法的时间复杂度过高，需要大量时间进行算法处理，可以对算法进行优化来提高计算效率。中国龙识别图，在图片识别操作过程中，贝尔曼福特算法可能在 V -1 次前求出最短路径，从而停止，这说明试算中 V -1 是计算最短路径的最大值。所以在算法程序中要进行判断，程序算法在某次计算后不再进行松弛时，结束算法计算，直接退出算法程序。通过采用贝尔曼福特算法（Bellman-Ford），将中国龙识别图的边、节点采集，生成列表对图片进行识别，加快识别速度，提高识别质量。五、结语本文通过解决以下技术问题：二维平面图像的处理、3D 模型的设计与建构、数字人视频的加工与合成、MP3 音频文件的制作（利用 APP Inventor 制作音频播放器）、AR 系统架构，最终完成元宇宙技术下的中国传统文化之 AR 中国龙作品，通过推广使用进一步宣传了中国传统文化，取得了良好的社会效益。参考文献：1 方维，许澍虹，韩磊，等.AR 增强装配中的跟踪注册方法研究与应用进展 J/OL.系统仿真学报：1-172022-10-12.DOI：10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0335.2 邓燕，吕德琴，张洋.虚拟现实技术视域下主流媒体话语主体功能的再创新研究以总台五四晚会为例 J.视听，2022（10）：63-66.3 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