VR技術在紅色文化遺址數字展示中的運用及受眾體驗初探

盧文杰，曹學海

(三明學院 藝術與設計學院，福建 三明 365004)

數字VR(Vitual Reality)虛擬現實技術作為近幾年來最炙手可熱的技術，其核心在于能夠給人身臨其境的體驗。VR技術是可以綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。目前，VR與各行業的結合如火如荼，“VR+教育”“VR+醫療”“VR+軍事”等概念層出不迭。VR技術作為可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術，正越來越多地應用在人們的日常生活中[1]。

一、紅色文化遺址數字展示的現狀及使用VR技術的積極意義

本文聚焦VR對一些歷史遺址尤其是紅色文化遺址數字還原與交互展示的設計制作及其帶來的受眾體驗與審美感知。目前一些紅色文化遺址在數字保護與展示方面主要還停留在傳統三維建筑漫游的方式，不具備實時的交互性，帶給用戶的沉浸感也僅僅停留在影音效果的層面。而利用VR虛擬現實技術將視聽元素更加真實、精致、整體地保存于計算機固件及互聯網，實現三維仿真數字存檔；更為重要的是，運用VR技術進行展示，其視聽效果將遠遠超出傳統三維建筑漫游，其對現實的模擬不僅僅是簡單的外在輪廓和部分的場景物件，而是包含,模擬包含人眼視角、人體交互、人腦思維在內的針對紅色文化遺址外在整體及內在所有細節上的深度仿真還原，從某種意義上說，是對遺址所在地整體時空的數字還原。

紅色文化遺址是中國共產黨在帶領中華民族英勇抗爭侵略者、開展革命活動、艱難探索與進行革命活動過程中形成的遺址、紀念地等。作為中華民族的寶貴精神遺產，紅色文化遺址具有以史鑒今、傳承歷史的重要價值[2]。“VR+紅色遺址”，既以創新的技術形式弘揚了革命精神，也因其更仿真的視聽體驗深化了對前來參觀者的思想教育。來訪者從此不用實地到遺址本地就能夠在虛擬世界中，漫游數字化了的紅色革命遺址，身臨其境般地去接受紅色文化精神帶來的思想熏陶。通過對以紅色文化遺址進行VR虛擬現實設計，從更貼近技術前沿和更提升人類感知的角度，在傳承與發揚紅色文化精神的同時，以更高的科技含量數字化地保護和展示紅色文化遺址，具有積極的技術價值與社會意義。

二、面向區域紅色文化遺址的VR設計制作

VR技術最大的特點就是能讓使用者徹底沉浸到VR體驗當中，這是目前其他視聽呈現技術無法做到的。從制作流程的角度上說，VR技術實現的本質與數字游戲的開發有一定的相通之處，盡管現今數字游戲大多在美術制作方面都采用了3D化的圖形圖像，但數字游戲最終的畫面輸出還是更多依賴于2D平面屏幕的展現，其畫面區域相對固定。而VR的呈現目前往往依賴特有的頭盔顯示器來實現，當體驗者戴上VR頭盔之后，畫面則是模擬整個虛擬空間，與人在真實空間中環360度視覺在給大腦視覺反饋及小腦平衡感方面是一致的。VR內容的制作也不同于傳統的虛擬仿真、交互電影或建筑漫游，要在虛擬沉浸體驗上獲得突破，內容精致度上的設計制作尤為重要。

在具體設計制作VR內容時，首先通過采用三維數字化雕刻建模的方式，先對實體的紅色文化遺址進行虛擬化的濃縮再現達到深度全景仿真處理的效果，繼而導入到VR引擎中進行VR后期渲染與交互功能架構，再加入視覺特效并輔以配音和字幕，最后導出完整的能在VR頭盔上完整展示的虛擬現實仿真互動應用軟件。與傳統的建筑漫游或三維游戲相比，在整個設計制作流程中，深度的三維全景VR仿真處理和針對VR硬件特有的后期渲染及交互功能架構是建筑漫游或三維游戲所不具備的。其一，虛擬現實系統的三維全景仿真處理是一項地基工程，場景生成系統的真實度對虛擬現實系統的交互性好壞有著決定性的影響[3]。為了能夠在特有的VR頭盔硬件環境下更逼真地模擬紅色文化遺址中的人和物及其運動形態，必須在三維空間系統中利用更深度的建模技術，精確地雕刻這些事物以實現三維物體的真實再現，進而為用戶創造一個身臨其境、形象逼真的視覺環境。對現實世界的事物進行建模和模擬,并根據研究的目標和重點，在三維空間中對紅色文化遺址進行數字模型制作，最終達到精致的三維數字化再現效果。紅色文化遺址與其他人文遺址相比，有大量需要還原細節的事物。例如附著于墻面上的紅色文化標語、紅色漫畫，或是精致的紅色文化雕塑、偉人雕像，必須用三維數字雕刻技術來進行還原，這與用傳統三維布線建模就能展示出效果的其他人文遺址不同，因為紅色文化遺址上各種事物的特殊性及其蘊含的精神，必然要求在三維全景仿真上精致度的全面提升。其二，針對VR硬件特有的后期渲染與交互功能架構是在三維仿真設計基礎上進一步技術性地融入后期環境整體氛圍烘托并輔以可供用戶實時地通過VR虛擬現實頭盔來體驗的交互功能。在設計制作紅色文化遺址VR內容時，后期渲染及交互功能主要依托VR數字引擎來實現，其本質是能夠實現VR產品功能的設計軟件與函數集。VR引擎在對部分通用技術細節進行整理和封裝的基礎上，形成一個面向VR應用的應用程序接口。引擎的獨立性使其可以不依賴于具體的VR應用而獨立存在，故而為開發VR內容提供了靈活的技術空間。紅色文化遺址往往都是當年中國共產黨領導中華民族革命戰斗過程中駐留過的地方，其地理位置本身就具有獨特的歷史性與精神內涵。唯有讓體驗者感受到遺址在現實世界中的實際位置，才能有助于結合當時實際的歷史背景來理解該遺址特有的革命價值與戰略意義。而要將現實中的地理位置與VR體驗中的位置相對應，難點在于將虛擬現實頭盔的位置和方向定義在模擬現實世界的VR引擎世界坐標系里面。在制作時,需要先用一個矩陣把紅色文化遺址從本地空間轉換到世界空間,這個矩陣叫本地空間到世界空間轉換矩陣，然后再根據鏡頭的位置和方向,形成投影矩陣。鏡頭的角度即受眾的視角,體現在投影矩陣上,而物體在三維空間的內旋轉體現在本地空間到世界空間轉換矩陣上[4]。通過這一系列的技術處理，最終模擬出VR遺址在現實世界中的地理位置。而后再利用VR硬件即虛擬現實展示頭盔與手柄特有的虛擬交互功能，編寫可視化鏡頭運動腳本，結合碰撞檢測和具體的坐標信息，輸出語音介紹及字幕，達到在VR頭盔上展示紅色文化遺址，并可以與虛擬的數字遺址進行實時交互的效果。

三、基于VR技術紅色文化遺址展示的受眾體驗及審美感知

筆者認為，廣義上來講，受眾體驗包含了從傳統的實體產品到現今虛擬環境等人類可感知事物帶來的生理感受乃至思維情感上的體驗總和，而審美感知更多聚焦于客體給受眾帶來的精神層面上的影響，后者是前者在心理角度上的子集。受眾體驗及審美感知的研究有助于反哺VR技術的改進與產品質量的提升，因為從根本意義上來講，任何技術的進步最終應能夠更好地滿足人們物質生活與精神生活的需要。

VR技術帶給受眾最為顯著的體驗在于其帶來的深度沉浸感以及在這種沉浸感中衍生出的虛擬現實交互。這種深度的沉浸感是超越了目前哪怕最先進的環360度大型影院，超越了山水實景電影等諸多以營造沉浸感著稱的前沿視覺技術與藝術形式的。其原因主要是頭盔綁定了受眾的眼睛，受眾視角所到之處，全部覆蓋了VR鏡頭預先設計好的虛擬視覺內容。在這種情況下生成的虛擬環境能夠讓用戶有一種身臨其境之感，如同存在于一個真實世界一樣，使用者戴上VR頭盔顯示器，即可將受眾置身于一個理性上知道是虛擬但感受上卻十分真實的環境之中。這種沉浸感的營造并不簡單，除硬件本身綁定受眾眼睛跟蹤所有視角外，還體現在美術細節的展示上，更逼真的材質、環境氣氛、光影效果都來對沉浸感進行了全方位的強化。紅色文化遺址特有的歷史厚重感與革命教育意義就在這樣的一種獨特審美感知中緩緩滲透用戶的思維與情感，紅色文化的精神力量得以通過結合最前沿的VR技術讓受眾體驗到還原現實甚至超越現實之上的情感激勵與靈魂洗禮。而基于這種深度沉浸中的虛擬現實交互，則是一種更高感官的受眾體驗與審美感知。虛擬現實指的是對現實進行數字虛擬化，而在虛擬現實環境中的交互從用戶感受的角度已經與現實世界中的交互極為相近了。當用戶戴上VR頭盔，看到眼前所展示的紅色文化遺址，帶來的感受就是進入到了實地。而在這之上的交互，將進一步深化這種“穿越”的感覺，用戶可以通過預設的交互功能，在虛擬的現實中行走，跳躍，觸摸紅色文化遺址中那些特有的標語、文物、雕像等。在受眾利用VR頭盔感受紅色文化遺址并與之交互的過程中，不僅僅大腦思維已經完全融入了紅色文化體驗，而且控制小腦的運動神經也很大程度上被虛擬的現實所操控，就如美國著名導演斯皮爾伯格在2018年所拍攝電影《頭號玩家》一樣，受眾覺得來到了另一個“世界”，可以和這個世界中所有的一切“對話”，可以在這個世界中體驗另一種“生活”。逐漸形成一種新的認知，利用VR技術可以創作出更高逼真、更高感官交互的數字化虛擬現實環境，這也是一種數字時代設計創作的審美變化，是一種對未來美學追求的表現[5]。將VR這種更高層次的受眾體驗和審美感知與紅色文化遺址相結合無疑是極具正面價值與社會意義的。通過紅色文化遺址傳遞紅色文化精神，通過弘揚紅色文化精神提升國人的文化自信，而這樣的傳遞與弘揚結合了最新的科技力量，讓受眾通過VR可以徹底地將身體融入紅色文化遺址中去，將思想融入紅色文化精神中去，接受熏陶與啟迪，收獲激勵與滿滿的正能量。這即是面向紅色文化遺址展示的VR技術帶給受眾的獨特審美感知與精神體驗。

結語

綜上所述，從現階段的VR展示效果上看，其沉浸感已經遠遠超過傳統表現形式，雖然在眩暈感、動態模糊、人眼疲勞等方面存在一定的不足，但隨著硬件技術的不斷提高，設備整體性能的不斷優化，未來這些不足都將逐步完善。而從展示內容上看，VR與紅色文化相關內容的結合才剛剛方興未艾，隨著技術水平的不斷提高，將來必將廣泛運用于紅色文化博物館，紅色文化教學基地等現有的場所。隨著未來虛擬現實技術的普及，VR設備將如同計算機、智能手機一般慢慢走入千家萬戶，而在提倡大力弘揚紅色文化，提高民族文化自信的當下，將VR與更多的紅色文化內容相結合，用最前沿的科技手段來弘揚紅色文化精神，無論是在商業價值、經濟價值還是在社會價值、文化價值乃至在民族價值、國家價值上，都有著廣闊而光明的前景。