基于VR技術的紅色旅游主題展館數字交互研究

收稿日期：2023-09-05

基金項目：甘肅省教育廳高校教師創新基金項目（2023A-179）

作者簡介：王欣（1982-），女，甘肅寧縣人，講師，碩士，研究方向為數字媒體技術.E-mail：121327941@qq.com.

文章編號：2095-6991（2024）04-0034-05

摘要：紅色旅游主題展館是傳承和發揚紅色文化的主要基地，其在踐行社會主義核心價值觀、傳遞紅色文化等方面發揮著重要作用.本文基于VR場景建模技術，探討紅色旅游主題展館數字交互的設計方法，使用3Ds Max制作了甘肅紅色旅游展館，在 Unity3D引擎下完成展館的虛擬漫游和交互，以期能更好地發揮VR技術對紅色文化傳播的賦能作用.

關鍵詞：VR技術；紅色旅游；主題展館；數字交互設計

中圖分類號：TP399""" 文獻標志碼：A

Research on Digital Interaction ofRed Tourism Theme Exhibition Halls Based on VR Technology

WANG Xin

（School of Digital Midia， Lanzhou University of Arts and Science， Lanzhou 730000， China）

Abstract：The Red Tourism Theme Exhibition Hall is the main base for inheriting and promoting red culture， which plays an important role in practicing socialist core values and transmitting red culture. This article explores the design method of digital interaction in red tourism theme exhibition hall based on VR scene modeling technology. 3Ds Max is used to design and produce the Gansu Red Tourism Exhibition Hall， and the virtual roaming and interaction design of the exhibition hall is completed under the Unity3D engine， in order to better leverage the empowering role of VR technology in the dissemination of red culture.

Key words：VR technology; red tourism; theme exhibition hall; digital interaction design

0" 引言

紅色旅游主題展館廣泛分布于全國各地，但許多展館的展示形式并未隨科技發展而得到改進，主要問題是：一方面展示特點不突出，缺乏明確的主題，紅色文化展示缺乏互動性和直觀性，不能滿足參觀者的情感需求；另一方面，目前紅色展館多以普通展示為主，較少結合VR等新技術，展示形式過于單一，因而起到的宣傳作用有限.

虛擬現實技術（Virtual Reality，VR），指用虛擬技術來塑造真實世界，通過計算機模擬創建虛擬環境，實現人與空間的交互.VR技術塑造的環境完全與真實環境分開，讓受眾沉浸于計算機模擬的虛擬環境中，是實現紅色旅游主題展館數字交互的重要技術.實現紅色旅游主題展館數字交互設計具有重要意義，首先，數字交互手段可以突破時空限制，觸及更多觀眾；其次，交互式設計改變了過去的說教模式，通過多元化展示使人和空間不斷互動，強化觀眾的沉浸式體驗，潛移默化地教育參觀者；另外，虛擬空間、情境營造、3D投影等眾多交互技術可以更好地營造紅色文化氛圍，有效激發觀眾正面情感，加強紅色文化傳承.

學界專家針對紅色文化展館展開了系列研究，王文劍等［1］以香山革命紀念館為例，探析了紅色文化展館空間建設的重要意義.奚少敏［2］從文化視野的角度探析了高校紅色展館建設的具體邏輯和整體架構，并提出內容整合、技術支持、方法創新等實踐路徑.王穎等［3］運用Unity3D進行虛擬紅色文化展館設計，在分析了功能設計的基礎上，從主體建模、紋理材質、燈光設計、交互功能等維度提出具體實施路徑.在綜合前人研究的基礎上，本文從數字價值這一維度出發研討基于VR技術的紅色旅游主題展館數字交互設計策略，為紅色文化宣傳和學習提供一種全新的方法.

1" 設計框架及思路

紅色旅游展館隨著時代發展而不斷變化，尤其是進入信息時代以來，云計算、5G網絡等技術層出不窮，除了一般的展館設計原則，還要注重考量數字交互設計需求，這是文化交互語境下紅色旅游展館設計的核心思想［4］.

1.1" 設計框架

本文的主題展館涉及較多功能，包括場景搭建、展品、室內建筑等建模、第一人稱場景漫游、用戶交互、音視頻播放暫停等交互和語音識別，能夠讓體驗者以沉浸式方式漫游紅色旅游展館，在VR交互過程中認識歷史人物、了解歷史事件和傳承紅色文化.以甘肅紅色旅游文化展館為例，圍繞以上幾個模塊進行框架搭建，具體框架如圖1所示.

圖1" 甘肅紅色旅游文化展館設計框架

1.2" 數字交互設計整體思路

數字化技術的不斷發展促使展館展示不斷革新，進而為參觀者提供視覺、聽覺、觸覺等多方面的體驗，展示形式也向交互性發展，這是紅色文化主題展館展示設計的基本原則.展館借助VR等數字技術營造空間氛圍，使觀眾深層次體驗到紅色文化的生命力，增強空間體驗性.另外，數字交互設計還可以增強觀眾的觀感體驗，從而達到情感共鳴，更好地傳承紅色文化，這也是設計紅色旅游數字展館的最終目的.

本文從整體結構、設計內容和結果展示等方面探析基于VR技術的紅色旅游主題展館數字交互設計思路，具體內容如表1所列.

2 "場景模型制作

參照前期準備的素材照片，參考對應實物，建立紅色旅游主題展館的三維模型，場景模型主要由展館外觀、展館內部及展品展板組成.首先制定整體框架，如展館的布局、內部環境、展品擺放等；在此基礎上，嚴格按照預先設定的比例進行制作，確保各部分的統一性，為后續的場景組合打好基礎；場景模型制作完成后，對其進行貼圖與燈光設置，使之更貼近真實環境，呈現出良好的視覺效果.

2.1" 展館主體建模

展館主體模型主要使用樣條線建模，修改長度及寬度得到展館外墻，對樣條線進行擠出，得到有厚度的墻體.選用3Ds Max中最基礎的長方體、圓柱體等基本幾何體來構建展館的墻體框架，再轉換為可編輯多邊形，通過連接、調整頂點和擠出等方式塑造相應模型，并進行細節調整和優化.在需要安裝門和窗戶的地方創建立方體，與墻面重合，將需要進行布爾運算的墻體切換為復合對象，選擇差集制作門洞和窗洞.參考實景圖對各部分模型進行旋轉、縮放及位置移動，使之與實際場景相匹配，設計的展館主體框架如圖2所示.

圖2" 展館主體模型

2.2" 展館內部建模

展館內部建模包括展臺、展品和浮雕等物品，以人物展臺為例，使用3Ds Max中的基本幾何形狀，如矩形、球體、圓柱體等，創建人物展臺的基本形狀，在基本幾何體的基礎上，主要通過殼修改器，添加循環邊、切割工具等進行細節刻畫.根據概念草圖，使用多邊形建模工具逐步細化模型，創建身體部位，如頭部、手臂和腿等，并確保它們正確連接在一起，人物模型如圖3所示.

2.3" 貼圖與紋理制作

美術制作也是展館設計中一個重要環節，主要是針對制作的模型設計相應的貼圖和紋理.選擇“材質編輯器”，為不同物品分配玻璃、木紋等不同材質，定義其外觀屬性，如顏色、光澤度和反射等，使用紋理貼圖增加模型的細節和真實感.

貼圖需要呈現不同的效果，將所需圖片進行拼接、合并，應用繪畫工具和濾鏡等功能，進行貼圖的編輯和潤色，做出紋理貼圖.制作圖文要先選擇需要切割的信息，然后根據場景要求進行調色、變化和添加文字等多種操作.通過使用畫筆混合模式與濾鏡效果，可以使模型貼圖更加真實，添加貼圖后的展館大廳如圖4所示.

2.4" ZBrush細節雕刻

法線貼圖是模型制作的重要環節，高模的細節表現將決定了后續法線細節效果的體現.應用ZBrush進行細節的雕刻制作，選擇適合雕刻木質結構的Clay筆刷和Standard筆刷來進行雕刻，使用Alpha紋理來模擬木材的紋理和細節，逐步細化木質結構的細節，如木梁、柱子、雕刻裝飾等.在ZBrush中調整顏色、光澤度和凹凸等參數.設置合適的光照和陰影，突出模型的細節和立體感，通過ZBrush中的噪波功能實現，木質材料的粗糙質感，結果如圖5所示.

3" 交互功能制作

合理的漫游交互設計，讓虛擬展館更加生動和有趣，從而實現更加自然流暢的體驗感，此功能可以通過添加交互元素來實現.在Unity的UI系統來創建，例如按鈕、滑塊和觸摸板元素，并為每個元素添加事件處理程序，以便在用戶與對象交互時執行特定的操作［7］.

3.1" 漫游交互功能制作

手動漫游是本系統中使用頻率最高的功能，在系統設計階段將用戶移動的控制方式設置為鍵盤W/A/S/D 配合鼠標右鍵來完成，通過鼠標移動來實現鏡頭的視角旋轉.為了保證移動速度穩定，在代碼中使用Time.deltaTime 參數來設置移動速率，而不是固定的刷新時間，這樣可以避免系統在運行中刷新率發生波動而產生不好的體驗.

在Unity中下載First Person Controller即可創建第一人稱的漫游，同時可以調整人物視角和人物行走速度、加入行走聲音等.為防止人物穿墻或者從地面掉落，可在模型中分別加入Box Collider，以實現基本的碰撞檢測［8］，實現的第一人稱漫游場景如圖6所示.

3.2" 抓取交互功能制作

在VR場景中添加交互組件，例如手柄、控制器等，使用 VRTK插件來添加所需要的交互組件.在Unity中設置手柄輸入映射，分別添加VRTK_InteractTouch和VRTK_InteractGrab兩個組件，并在需要被抓取的物體上添加碰撞器和VRTK_InteractAbleObject組件，添加抓取腳本后，即可實現位移、傳送和旋轉等交互操作了，抓取功能如圖7所示.

3.3" 多媒體交互制作

首先創建一個canvas，將其渲染方式改為世界空間，在下面創建一個panel，編寫代碼用來實現視頻的播放和停止；再創建一個新的canvas，為其添加一個可以觸發按鈕的代碼和button組件，在button組件中設置鼠標點擊觸發新的canvas并且執行視頻播放代碼，同理可以創建一個button用來實現視頻的停止；隨后為canvas添加一個rawImage和video player組件將所需要播放的視頻放入其中，視頻與地圖交互效果如圖8所示.

4" 結語

紅色旅游主題展館是開展革命歷史教育的重要場所，發揮著傳承紅色文化的重要功能.本文在交互理念指導下，從整體結構、設計內容、結果展示等方面系統探析基于VR技術的紅色旅游主題展館數字交互設計思路，便于相關設計工作者以此為基礎框架，合理利用數字化技術打造多層次、多維度的互動平臺，營造空間主題氛圍，通過感官體驗等設計方式傳播紅色文化內涵.本文將進一步從實踐層面對上述邏輯框架加以驗證和執行，深入分析交互設計與紅色旅游主題展館的融合策略，不斷推進表達方式創新發展，生動準確地傳達展館主題思想.

參考文獻：

［1］ 王文劍，謝珂.敘事性語境下紅色文化展館空間的策略解析［J］.中國包裝，2023，43（8）：113-115.

［2］ 奚少敏.價值取向視域下高校紅色展館建設邏輯、實踐與功能發揮研究［J］.中國民族博覽，2023（2）：164-166.

［3］ 王穎，朱婕妤，朱慧娟，等.基于Unity3D 的虛擬紅色文化展館設計與實現［J］.信息與電腦，2023（16）：8-10.

［4］ 管志翰，溫愛華，楊海澎.虛擬仿真紅色文化展館育人資源的設計實現與推廣應用［J］.軟件，2022，43（12）：43-45.

［5］ 高義棟，閆秀敏，李欣.沉浸式虛擬現實場館的設計與實現——以高校思想政治理論課實踐教學中紅色VR展館開發為例［J］.課程與教學，2017（12）：73-78.

［6］ 周宣辰.智媒時代思想政治教育場景化應用的出場思考［J］.東北大學學報（社會科學版），2023，25（6）：115-122.

［7］ 劉丙浩，李佳奇.基于VR技術的虛擬場景漫游與交互設計——以黨建展覽館為例［J］.現代信息科技，2021，5（21）：11-15，20.

［8］ 李晶.基于Unity3D虛擬仿真博物館漫游系統的研究設計［J］.信息記錄材料，2022，23（7）：239-241.

［責任編輯：李" 嵐］