虛擬現實技術在齊魯鄉村傳統手工藝傳承中的應用

楊雅莉 張媛媛 安凌中 閆琳

摘要：2016年以來虛擬現實技術在文化遺產的數字化傳承中得到廣泛應用，文章針對齊魯鄉村傳統手工藝的虛擬現實系統開發問題進行討論，從設計目標、系統需求分析、系統軟件和硬件的選擇、系統功能模板的設計四方面分析虛擬現實系統的設計思路。

關鍵詞：虛擬現實技術;齊魯鄉村;傳統手工藝

“2016年被稱為“虛擬現實元年”，虛擬現實技術沉浸式的體驗形式和人機交互的操縱環境，為文化遺產的開發和利用提供新的空間。鄉村傳統手工藝是文化遺產的重要形式之一，不同種類的手工技藝所使用的材料、制作工具、工藝程序、產品等物理形態不同，其虛擬現實系統界面呈現的形式不同，但系統的內在搭建思路一致。文章深入分析齊魯鄉村傳統手工藝虛擬現實系統的實現方法和內在搭建思路，以期為齊魯鄉村傳統手工藝的虛擬現實系統的搭建與實踐提供指導性建議。

一、齊魯鄉村傳統手工藝虛擬現實數字化保護研究的必要性

齊魯鄉村傳統手工藝在齊魯特定區域的生活生產方式下，依托村民以特殊技藝為表現手段，以“口傳身教”作為文化傳承方式， “靜態”的數字化保護難以將其錯綜復雜的制作過程完整表達出來，因此面臨著后繼無人、技藝失傳等問題[1]，而虛擬現實技術運用3D等多媒體技術，營造逼真、生動的展示效果，讓用戶得到沉浸式體驗，為齊魯鄉村傳統手工藝的信息共享和再生提供有力保障。[2]

二、鄉村傳統手工藝虛擬現實的特點

首先，鄉村傳統手工藝虛擬現實還原操作者完整勞動過程。利用VR技術將鄉村傳統手工藝進行建模，再現鄉村傳統手工藝的繁盛歷史、操作流程、技藝形態等。學習者真實體驗操作的過程，以實現沉浸式體驗。

其次，VR技術改變之前學習者對單一物理化形態的視覺感知，實現虛擬世界數字化形態多感知。學習身臨其境的參與到鄉村傳統手工藝的各個場景，將抽象的數據信息或經驗變換成熟悉的體驗，提高學習效率。

再次，虛擬現實中鄉村傳統手工藝建模復雜，既要實現對鄉村傳統手工藝方法的建模，同時需對手工技藝的成品進行建模。

三、手工技藝虛擬現實系統設計

鄉村傳統手工藝虛擬現實系統的設計，首先需明確系統設計的目標，并對系統進行需求分析;其次進行系統的功能模塊設計，功能模塊分為場景管理模塊和場景創建模塊;再次對各模塊進行分解并詳細進行設計，編寫代碼;最后進行模塊整合并對整個系統進行測試、調試、完善。

1? 設計目標

系統的設計滿足以下幾個目標：其一、易操作性。系統中各個功能操作方便，內容易于查找;其二、適用性。系統根據鄉村傳統手工藝獨有的文化特質進行設計;其三、場景真實性。虛擬現實系統中所有鄉村傳統手工藝的展示場景、操作場景與真實場景有較高的匹配度，提高用戶的體驗度。[3]

2? 系統需求分析

（1）數字化存儲需求。數字化的存儲是鄉村傳統手工藝保護的重要形式，首先確定數字化信息采集的內容。根據信息的內容明確鄉村傳統手工藝數字化存儲的形式如文本、圖片、視頻、音頻、動作等，將數據資源分類儲存，以便實時調用。

（2）滿足鄉村傳統手工藝全方位展示的需求。針對具體的鄉村傳統手工藝提取其工藝特征，圍繞鄉村傳統手工藝涵蓋的內容進行信息解讀和展示。

（3）安全性需求。安全性需求是所有系統所具備的基本條件，除了在內部設置可靠的防火墻，還需嚴格控制管理權限，不同用戶賦予不同的權限，以保證系統的安全性。

3? 虛擬現實系統的硬件設備的選擇

硬件設備需根據展示物體的特點進行選擇，鄉村傳統手工藝多以手部操作為主，感知手部的動作并能模擬觸覺，身體需自由活動，因此鄉村傳統手工藝虛擬現實系統硬件選擇為數據手套、集耳機和耳麥一體的頭盔顯示器、光學追蹤系統、計算機系統。

4? 系統功能模塊設計

（1）虛擬現實系統平臺設計框架

手工技藝虛擬展示系統包括用戶使用的前端交互界面和管理員使用的后端管理界面。前端交互以虛擬場景為界面，在虛擬環境中植入鄉村傳統手工藝的三維展示、場景演示、模擬創作三大模塊。在三維展示模塊中，導入手工技藝3D文件和3D模型，呈現其產品三維展示、產品紋理的三維展示、產品制作工具的三維介紹。

（2）虛擬現實系統場景創建模塊

（2.1）3D模型創建

3D模型的創建主要是創建手工技藝特定的三維立體模型，目前大多通常采用3Dmax 軟件。手工技藝建模的內容包括：手工藝品單品建模、手工制作工具整體建模、手工制作工具小品建模、人物或景物小品建模等。

（2.2）虛擬環境創建

3D模型建立好后，需將其放置于特定的交互的3D 環境中，目前國內常用工具為Vega，Vega 根據專業需要而設計的既直觀又易用的3D 環境觀察和交互接口，主要用虛擬現實、實時視景仿真以及其它可視化領域的應用軟件環境。

（2.3）真實感模型創建

真實感模型主要對構建的3D模型的材質、透明度和紋理等進行設置，模擬真實的物理規律，進而制作完全仿真的動畫效果，進而完成對虛擬仿真模型的渲染。

（3）虛擬現實系統場景管理模塊

虛擬場景管理包括渲染控制、漫游控制、沉浸控制。渲染控制是對部分仿真數據進行不同參數設置，進而實現不同方式的渲染。漫游控制包括視角控制和動態虛擬控制。視角控制是對三維坐標視角進行實時轉換、縮放等，動態虛擬控制則對制作的工序進行控制。沉浸控制借助立體顯示設備將用戶封閉于虛擬空間，完成觸覺和動覺的控制。

將上述功能模塊進行分解，并將各部分模塊搭建到虛擬現實系統平臺設計框架中，進而完成整個系統的設計。

四、結論

目前國內外對特定文化遺產的虛擬現實實現方法研究較少，不同形式的文化遺產的虛擬現實系統的研發將成為文化學者未來研究的重要方向。文章針對鄉村傳統手工技藝獨有特質，分析其虛擬現實系統設計方法，為其數字化復原和再現技術提供理論支撐。文章對鄉村手工技藝虛擬現實系統的共性設計思路進行探討，并中未涉及具體的手工技藝，對特定手工技藝虛擬系統的設計研發和實現有待繼續研究。

參考文獻：

[1]張爽，彭珊珊，凌慧東.傳統手工藝數字化平臺的設計與實現[J].無線互聯科技，2018，5（03）：71.

[2]陳旺，朱米娜. 徽州牌坊VR 虛擬現實數字化保護與沉浸式研究[J]. 赤峰學院學報（ 自然科學版），2017，33（09）：87.

作者簡介：

楊雅莉，碩士，講師，工作單位：煙臺南山學院，從事膠東傳統民俗文化研究。