NeRF 技术在文旅发展中的应用研究

一、NeRF 技术原理

NeRF 技术是 Neural Radiance Fields 技术的缩写，它是一种基于二维图片进行深度学习的三维建模技术。NeRF 技术使用神经网络模型进行三位重建，首先是读取大量二维图片中的数据，并以此为依据预测三维空间中每点位的光照、颜色以及透明度信息，由此生成出对应的三维模型。NeRF 技术用神经网络模拟光在三维空间中的传播过程，由此逆推三维场景的样貌，所以使用 NeRF 技术可以直接根据同一场景中的多张图片生成出对应二维图像中被摄物体或场景的三维立体模型，使三维建模的成本降低。

使用二维图像，来获得三维模型，这在沉浸式虚拟现实和增强现实领域有着很多的应用，为数字文化资产和元宇宙等新应用场景提供了一种新的可能性：如NeRF技术已经在谷歌的地图和街景里使用了，它会根据城市，建筑，街道的源照片来创建沉浸式的三维街景；在LumaAI 的移动应用中，它可以通过拍摄感兴趣对象的几张图像来创建出令人着迷的飞行视图。

在 NeRF 技术中，三维空间里的每一个点都被当作一个由神经网络预测出来的、包含颜色信息（RGB 值）和透明度信息（密度值）的独立空间点。神经网络的输入包含了点的三维坐标（X,Y,Z）以及观察点的视角信息（摄像头的位置和视角角度），这样一来，神经网络就能凭借这些决定光线吸收、散射和反射特性的输入空间坐标和视角信息，从而预测出每个点的颜色和透明度。

神经网络将三维坐标以及视角信息经过多层神经网络逐层计算出这些点的 RGB 颜色以及透明度参数，在训练过程中不断地优化这些预测模型，使得网络可以在不同的视角下，对于三维场景中的各个点的光线、色彩等进行准确的预测，由此得到接近真实的三维模型，但这通常需要大量的图像数据进行训练，神经网络也需要不断地进行优化，三维场景细节就在一次次计算中迭代，细节也越来越丰富，光线、体积、材质、色彩的建模表现也会更加真实。

二、NeRF 技术在文旅产业中的应用与需求

数字经济通过5G、AI 技术赋能并提高了文旅生产的效率与效益。从生产流程的重塑上看，互联网平台的 AI 算法将文旅产品进行分类、增值，并推送给潜在消费者，消费者也能通过转发再推送给其他潜在消费者，所有人广泛参与到文旅的生产、交换、分配、消费等各个环节，这不仅解放了文旅生产领域的人力劳动，还提升了文旅生产的效率，实现了文旅科技创新与产业创新的融合，为传统文旅产业升级注入新的动能。

随着文化旅游体验由“观看”向“沉浸”的转变，现在的游客对于文化空间的期待早已不是传统的静态观光所能涵盖的，他们希望能在跨越时空的自由探索中触摸到历史的肌理，在沉浸式的故事里找到共鸣。而在这个过程中，三维建模技术既充当着连接真实存在的文化旅游资源与虚拟体验的重要纽带，也正逐步成为文旅产业中不可或缺的数字基础设施；它既为文旅场景的保存和流传赋予了新的力量，也正在改变着游客的感受方式和文化叙事结构。

首先，三维建模技术在文旅场景的保护与记录方面起到了关键作用。在自然条件的侵蚀、社会的变迁以及人为破坏等多种威胁之下，三维建模技术给予了文化旅游资源以及文化遗产一种高精度且低侵入的方式去捕捉并存档它们的现状。早在上个世纪末，敦煌研究院就启动了闻名遐迩的“数字敦煌工程”，借助高清摄影、激光扫描和三维建模技术，在敦煌莫高窟壁画与塑像的数字化保存工作中，官方总结所指出的：“数字化保护不仅是对文物实体的影像记录，更是文化精神的存续延续。”这种通过三维建模手段达成的“时间冻结”，为之后的学术研究、修复工作乃至灾后重建给予了无法替代的原始资料支撑，并在全球范围内树立起数字技术参与文化遗产保护的新范式。

三维建模技术还可以极大地拓宽文化内容的跨地域传播。过去因为地理位置的限制，许多珍贵的文化资源很难到达更多大众，三维建模技术搭配虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）的呈现方法，使得文旅场景有机会冲破实体场地的约束，在全世界范围内做到数字共享。卢浮宫博物馆自 2004 年起便启动了虚拟展览项目，利用三维建模和虚拟漫游技术，让世界各地的观众能够在线上自由游览馆藏精品。这样既扩充了受众群体，又在无形当中推进了文化多样性的流传和交流。这种跨地域传播的案例，也给偏僻地区的文化遗产数字化推行给予了可供参照的样本。

但传统三维建模技术虽已实现相对真实的空间复现，却因需人工建模或激光点云扫描，成本高、数据处理繁琐、实时交互性差等问题明显，尤其在大尺度、多细节、动态变化的文旅场景中难以做到高效建模与高还原度并存；很多数字文化旅游项目虽然实现了高还原度的空间再现，却只是停留在静态浏览和有限交互层面，难以激发游客主动探索的兴趣。

正是在这一背景下，新一代基于深度学习的生成式三维建模技术——如 NeRF 技术开始展现出突破性的应用潜力。以商汤科技打造的“琼宇 SenseSpace”平台为例，团队通过基于 NeRF 技术的快速三维重建，仅用 38 小时便完成了 100 平方公里城市级场景的数字化，并在 2023 年杭州亚运会期间上线沉浸式虚拟亚运空间。在此空间内，用户可任意在各个亚运场馆间穿梭游历，并且能够随着自己的意愿对视野角度和方向进行实时切换并点击信息节点，进而形成个性化与沉浸式的文化体验过程。此种交互式的以游客为中心的体验模式，正是文化旅游从以空间展示为主导的“景观逻辑”走向了以体验构建为主的“叙事逻辑”。

三维建模技术在文旅产业中的运用早已超出了传统意义上的数字再现。它不仅是文化遗产保护的时间容器，更是文化传播的空间延展器，还是游客体验的沉浸引擎。在未来的发展中，伴随生成式三维建模技术、人工智能辅助叙事等技术的日益成熟，三维建模在文旅产业中或许会扮演更为重要的角色，帮助我们“看见”文化旅游资源的同时，也会激励我们用新的方式去“体验”和“理解”文化本身。

三、反思

NeRF 技术给文旅产业带来的数字赋能潜力毋庸置疑，不过它进一步发展时仍旧要在技术突破和人文反思之间寻找到更为稳妥的平衡点。在高精度再现、低成本模型创建等方面NeRF 表现出强大的能力，为文化旅游产业的数字保护和传播开辟了新的道路，而且“技术引领叙述”的策略还能够激发起人们对它未来功能升级的无穷想象。然而如果忽略了技术和具体文化语境的匹配，历史记忆就会变成任人剪裁的视觉产品，进而忽略它们所包含的特定时空和文化含义。技术赋权具有两面性，一方面为文化遗产的数字流传赋予了可能，另一方面却可能无意中把文化历史变成影像产品，从而消解掉它的多义性和历史性。

归根结底，NeRF 技术在文旅领域的应用，不应被视作一种“替代”或“复刻”的终极形式，而更应理解为一种“共生”。正是在于它能在“虚”与“实”之间制造文本，以不完美的真实提醒我们文旅的意义，从不止于表面，它始终存在于现实中的历史，是当代人与历史共建的产物。未来的探索，唯有让技术为文化提供新的文本材料，才能让历史在虚拟与现实中传承，在不断变幻的媒介之中延续中华民族的伟大历史

作者简介：姜昕宇 男 汉族 山东东营 学生 研究方向为后人文影像研究