基于UE5的沉浸式數字色彩美學設計

2021年被稱為元宇宙元年，社會各行各業(yè)已經開始探索數字色彩應用的“元宇宙時代”，設計色彩仍停留在傳統(tǒng)的混合模式、傳統(tǒng)的理論和設計實踐，這就形成了設計色彩與社會需求嚴重偏離的狀況。文章重新審視了新的時代背景，探討設計色彩改革，并通過軟件和色彩的空間混合理論對色彩的混合進行了分析，最終論證“基于UE5的沉浸式數字色彩美學設計”的效果。

2020年以來，數字世界中人們的聯系更加緊密。在全球范圍內，短視頻、在線教育、新零售等業(yè)態(tài)迅速普及，各地的人們開始習慣在線辦公、學習、購物和娛樂。美國流行歌手阿里安娜·格蘭德曾在《堡壘之夜》舉辦虛擬音樂會并開始注意到線上的大型數字世界不僅僅是游戲娛樂的場所，更是未來社會交往和日常生活的新空間。在《堡壘之夜》這樣社交、沉浸式的數字世界里，參與者獲得了與物理世界完全不同的體驗。在這樣的背景下，元宇宙的概念逐漸明確，成為世界各大媒體、科技界、投資界、產業(yè)界廣泛關注和討論的新議題。那么，到底什么是元宇宙呢？這要從美國科幻作家尼爾·史蒂文森于1992年出版的小說《雪崩》說起。在這部科幻小說中，主人公希羅可以通過特制的電腦輕松進入與現實物理世界平行的另一個世界，史蒂文森將這個與物理世界平行的數字世界命名為“元宇宙”。在他的描述中，所有現實世界的人都在元宇宙中有一個“網絡分身”；數碼世界的干線道路被點亮，可以容納數百萬人的“網絡分身”在街道上穿梭。在小說出版的1992年，這一年，WWW創(chuàng)始人蒂姆·伯納斯·李在網上上傳了由4名歐洲物理界女性組成的樂隊的照片。這張照片成了網上的第一張照片。以當時的計算機處理能力和網絡傳輸速率，還無法建立元宇宙數字世界。但是，暫時的技術限制并不能阻止人們對元宇宙的想象，比如2045年的數字世界“綠洲”，這是著名導演史蒂文·斯皮爾伯格執(zhí)導的科幻冒險電影《頂級玩家》中的假想世界，該電影體現出元宇宙可能的未來。從《阿伯蘭奇》到《頭號玩家》，再到《暴走玩家》描繪了人們無法想象的新數字空間，引發(fā)了人們對未來的憧憬。

一、元宇宙時代

元宇宙通俗一點說就是虛擬現實，又稱“VR”；后來優(yōu)化后叫“AR”，也就是增強版的虛擬現實；但是這兩種表述現在已經接近淘汰了，目前的說法是“MR”，即混合虛擬世界；最新的說法是“XR”，即推展虛擬世界。

從字面來看，元宇宙最早是一個舶來的概念，從字面意義上來看，元宇宙就是超越宇宙的意思。

自互聯網誕生以來，人們對數字空間的探索就沒有停止過。隨著5G、大數據、人工智能、工業(yè)互聯網、物聯網、區(qū)塊鏈等新一代數字技術的快速發(fā)展，一系列數字科技構成了數字世界的新概念。人工智能將成為數字網絡的智能大腦，引導智能發(fā)展進入新階段。說到“元宇宙”，人們會想到VR、AR和游戲，但這些只是元宇宙發(fā)展的早期階段產物，元宇宙還可以在各種平臺上使用，可以給用戶帶來更高效、更自然、更終極的沉浸式體驗，甚至可以讓用戶感受到觸覺、痛覺、嗅覺等神經信息。元宇宙，是一個多個人或群體參與的分散型全真社會，是一個大家可以長期共同生活于其中的環(huán)境。為了便于理解，可以把元宇宙想象成實體化的互聯網，不僅可以觀看內容，還可以參與和他人的互動，這在二維應用和網頁上是體驗不到的。

元宇宙是人類進化的一個重要分水嶺，其會催生現實世界與虛擬世界并存且融合的文明新形態(tài)。這種前所未有的情況或將改變人類的生存方式——人是有思維、思考能力的高級智能體，在未來的虛擬世界中，很可能會存在一個與人類一樣的高級智能體。它與客觀物理世界并存，且能夠代替人去做決策。這樣的虛擬世界與客觀世界的相互作用，將進一步影響政治、經濟、網絡文化安全等方面。

二、傳統(tǒng)設計色彩存在的問題

（一）存在的主要問題

不同于繪畫色彩，傳統(tǒng)設計色彩構成從構成學科的角度幫助設計師在理性層面構建比較系統(tǒng)的色彩理論體系，從繪畫色彩向設計應用色彩轉化有助于培養(yǎng)色彩設計的實踐能力。在中國現代設計學高等教育教學體系中，傳統(tǒng)的“色彩構成”自改革開放以來，作為核心基礎課程展開，形成了成熟且相對固化的手工配方色彩教學模式，但隨著社會需求和生產率的快速發(fā)展，以及元宇宙時代的到來，傳統(tǒng)色彩構成暴露出一系列問題，其中最核心的是色彩混合的準確性問題，這里涉及傳統(tǒng)色彩構成向沉浸式數字色彩美學轉型的問題。這里的“沉浸式數字色彩美學”是指利用UE5等虛擬現實技術制作模擬場景，在視覺交互中使設計師感受到色彩的混合，理解色彩混合的相關理論。

（二）對于顏色混合

顏色混合包括三種混合方式：“正混合”，也被稱為相加混合、色光混合；“負混合”，也被稱為減法混合、色素混合；“空間混合”也被稱為中性混合。“沉浸式數字色彩美學”主要聚焦于空間混合。所謂顏色的空間混合，就是在光的照射下，所有物象的顏色都是分割的顏色，必須不斷調整不同的、純色的點塊面。在該方法中，顏色的飽和度和亮度可以獲得最鮮明的效果，中間色形成于欣賞者眼中的視覺調整。顏色的空間混合也被稱為中性混合，因為純色的并列使用使觀看者在眼睛中形成附加的混合色，主要通過視覺調和的方法混合并列的色塊。并列顏色塊的面積越大，顏色空間的混合距離也越遠；并列顏色塊的面積越小，顏色空間的混合距離就越近。

（三）混合的精確性

顏色混合的準確性是指肉眼觀察到的物體的顏色是不同波長的光的吸收或反射的結果。物體本身沒有顏色，光波的吸收和折射才是顏色的本質。數字媒體的顏色是色光直接進入眼睛的，與數字顏色相比，手工調和的顏料是通過光的反射和吸收進入眼睛的。手工調和的顏料不能準確反映顏色的混合。顏色混合引起的變化是物理變化引起的生理反應的變化，設計師在進行顏色混合時往往限定顏色量的增減。

三、UE5沉浸式數字色彩美學

（一）UnrealEngine5

UnrealEngine5（虛幻引擎5，以下簡稱“UE5”）是EpicGames公司推出的游戲開發(fā)引擎，與其他引擎相比，虛幻引擎不僅高效萬能，而且可以直接預覽開發(fā)效果。UE5于2022年4月初發(fā)布正式版，告別了面世十幾年的UE4。UE5最大的特點是自動化：將UE4中許多需要手動設置的優(yōu)化方法變成了一鍵式開啟、開箱即用的功能。UE5盡可能地將圖形學和美術分離，讓美術師免于理解復雜的圖形學知識。

從1998年發(fā)布至今，UE5經歷了UE、UE2、UE2.5、UE3、UDK、UE4、UE5多個版本，其迭代速度極快，基于UE5開發(fā)的大片無數，除了《幻影競技場3》之外，還包括《戰(zhàn)爭機器》《質量效應》《生化奇兵》等。在美國和歐洲，虛幻引擎主要用來制作主機游戲，風靡全球的游戲《絕地求生》也是由UE5引擎開發(fā)的。UE5采用了目前最新的即時光線跟蹤、HDR光照、虛擬位移等新技術，而且每秒可實時運算2億個多邊形，效能是目前“UnrealEngine”的100倍，但NVIDIA的“GeForce6800”顯卡和“UnrealEngine3”3D引擎的組合可以實時演算電影CG級的畫面，功效之強大非常可怕。UE5的主體架構都是延續(xù)UE4目前的版本，并且兼容UE4的老項目。隨著技術的提升，虛幻引擎甚至可以打造出媲美真實的虛擬場景，讓“盜夢空間”的場景走進現實。UE5最大的特點是自動化：將UE4中許多需要手動設置的優(yōu)化方法變成了一鍵式開啟、開箱即用的功能。UE5盡可能地將圖形學和美術分離，讓美術師免于理解復雜的圖形學知識。UE5推出了官方的建模插件，許多簡單的建模都可以在UE5中完成，不必再依賴專業(yè)的建模軟件（3DMax、Blender等）。至此，虛幻引擎將建模到渲染的設計線都囊括了，一些小型團隊只需要一臺內置UE5引擎的計算機便能開發(fā)一款完整的3D游戲。

（二）基于UE5的數字色彩美學設計

本研究通過課題研究法逐步引入和展開理論內容，通過創(chuàng)造顏色混合場景，將混合訓練與前后教學系統(tǒng)連接起來，強調顏色混合的準確性，鼓勵設計師利用數字互聯網探索學習。另一方面，以UE5虛擬場景為主要載體，通過虛擬場景進行描述、示范、評價和修改，充分利用UE5的執(zhí)行效率，例如，虛擬類可以將兩種顏色的立方體交替放置在虛構的大場景中，利用視覺交互獲得第三種顏色。通過拉近或遠離鏡頭，設計師可以直觀地感受到顏色在空間上的混合。

四、結語

色彩混合長期停留在工業(yè)社會的手動和諧階段，隨著元宇宙概念的提出以及未來相關技術的不斷發(fā)展，其與信息社會的數字化應用分不開，正如生產率與生產關系的辯證關系一樣。本文基于社會數字媒體化發(fā)展的背景，尋求適應現代設計樣式的數字形式優(yōu)化的色彩基礎實踐。由于現階段數字設備及信息技術的高效性、普及性、經濟性，在色彩實踐中采用數字化互動形式，確實能取得良好的推廣效果，并具有較強的可行性和現實意義。

基金項目：2020年湖南省學位與研究生教育改革研究項目“面向智能時代的設計學專業(yè)教育改革與探索”，項目編號：2020JGYB241。

[作者簡介]朱曉杰，男，漢族，江蘇南京人，湖南理工學院碩士研究生，研究方向為視覺傳達與媒體設計。黃亞鷹，漢族，湖南醴陵人，湖南理工學院美術與設計學院副院長、副教授、碩士生導師，研究方向為數碼藝術。