岳州窯古法裝窯工序虛擬仿真設計

黃亞鷹 宮紫威

（湖南理工學院，岳陽 414006）

0 引言

岳州窯陶瓷燒制工藝在相當長的時期里一直采用中國傳統的古法柴燒工藝，其裝窯工序是岳州窯燒制流程中的重要環節。因為沒有一個很好的技藝呈現作為教學手段，所以在傳承岳州窯裝窯工序技法時，就難以讓新手快速掌握裝窯工序的核心要旨。當前，隨著“文化自信”政策的倡導和人們對傳統文化需求的不斷增長，越來越多的用戶希望利用數字化技術進行自主探索和學習傳統文化，這意味著對于岳州窯燒制工藝這樣的傳統非遺技藝，如果借助數字信息技術來展示，能讓傳統非遺技藝在數字化時代背景下得到更好的弘揚和保護。

1 岳州窯裝窯工序的重要性

1.1 岳州窯古法裝窯工序主要步驟

（1）堆肥。將經過厭氧發酵的堆肥用于窯身的下部，這是一個關鍵的步驟，但是由于其與陶瓷燒成質量之間沒有那種肉眼可見的直接關系，往往會被許多新手輕視。厭氧發酵是指在無氧的條件下，利用厭氧菌對有機物進行的發酵和分解，將這種厭氧發酵過的堆肥用于柴窯的底部，首先對提高陶土的可塑性起作用，決定了陶土在成形和燒結過程中的性能。其次，堆肥發酵過程中產生的氣體，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氨（NH3）、硫化氫（H2S）等，這些氣體停留在陶器周圍，在高溫下氣體膨脹，可以在燒成時對氣氛產生影響。這些氣體參與陶器釉層的化學反應可以影響色澤，氣體的流動會產生還原氣氛影響釉面的效果，氣體的存在會在一定程度上影響陶器受熱的均勻性，一些氣體如硫化氫具有良好的還原性，利于形成特殊的著色效果。

（2）制作窯床。在窯身下部使用黏土筑造一個類似竹篾編織的窩狀結構，成為燒制時承受陶器重量的支撐點，然后再在窩狀結構上面鋪一層較粗的磚粒，具有空氣流通性好、承重能力強的特點，用以承載陶器。這種類似編織的窯床結構可以均衡上面搭載的陶器重量，從而減少燒制過程中因承重不均勻導致的破裂，這是柴窯獨特的裝窯技法。

（3）排列陶器。根據燒制規模和工藝特點將陶器按照前后高低、左右隔開的方式排列入窯。陶器的配置要均勻，避免同一個位置的陶器過多。在這個環節中就必須要提到岳州窯最早創造的匣缽燒工藝，利用匣缽裝窯是古代岳州窯燒制精細陶瓷器的特有技法，可精心控制燒成環境，提高成品率，對燒造精美細膩的陶瓷器有重要作用。匣缽可以將陶瓷器完整地包裹起來，避免燒制過程中與其他物品直接接觸引起的摩擦、撞擊等問題，保護陶瓷器的完整性。封閉的匣缽內可形成與窯爐內略有不同的氣氛環境來進行精細控制，有利于燒制精美的顏色和效果。匣缽可減少燒制過程中陶瓷器自身的熱脹冷縮，并提供支撐，減少形變，降低燒制失敗率。匣缽可使體積小的精致陶瓷器得到均勻的熱量，可根據不同陶瓷器的種類采用不同匣缽燒制，分類處理，提高效率，多個匣缽可集中堆積，擴大一次燒制量，提高產量。

（4）填充空隙。利用磚粉、礫石等物質填充陶器之間的空隙，以保持陶器的穩定。填充物必須保持透氣，以利于火候的均勻分布。具體來說，在放置陶器后，陶器之間、陶器與窯壁之間會存在一些間隙。如果間隙過大，會導致燒成時陶器傾斜或者塌陷，所以需要使用填充物來占據這些間隙。填充物的材質可以是粉碎的瓦礫、陶瓷碎片等，要保證物理性質穩定，不會在高溫下發生劇烈反應。填充時不能過于緊密，需要保持一定的空隙，以保證空氣流通，使熱量能夠均勻地到達每一件陶器，實現均勻燒成。如果利用匣缽裝窯，那填充空隙的環節將會大大簡化和快捷。通過合理的填充，可以提高燒制時陶器的穩定性，并保證燒成的均勻性。

1.2 裝窯工序對陶瓷燒制的影響

裝窯工序是陶瓷燒制中的關鍵環節，看似簡單，實際上要求很高，直接影響陶瓷燒制的效果。沒有裝好窯，燒制時會造成陶器傾斜變形，窯架不牢、填充不當會導致陶器傾倒變形，無法維持原有造型，受力不均勻會導致陶器在高溫下破裂，影響成品率；填充和通風不當會使陶器受熱不均，導致釉色著色不均勻；氣氛差、火候調節不當會使釉面產生氣泡、渾濁、裂紋等缺陷；燃料質量差，高溫反應時會破壞陶器本體和釉層，燃料可燃性太強會出現煙熏現象。裝窯不當導致成品率太低，每次燒造效果都不穩定，無法復制生產，資源浪費嚴重。

1.3 需要豐富的實戰經驗才能掌握裝窯工序

裝窯的每個細節都會影響最終燒制成果，必須要精心實施每一個步驟，不能有任何疏漏。比如窯架設計需要根據陶器的不同類型和數量來確定，填充材料的選擇和使用需要根據陶器種類和燒成溫度來定，窯內陶器配置需要考慮多方面因素，安排得當才能減少破損，每一窯的環境和狀況都有細微不同，要根據燒造結果不斷調整和改進，所以裝窯有賴于籠統的經驗積累和對細節的綜合把握，光有理論指導不夠，必須具備豐富的實際經驗才能完成好裝窯工作，一名優秀的裝窯技術人員需要經長時間的學習和練習才能培養出來。

綜上所述，在當今數字時代背景下，我們使用虛擬仿真技術來輔助培養裝窯工匠人員，可以貫穿裝窯工序的各個環節，使人員培訓的效率更高、安全性更強。比如在裝窯前的方案設計階段不受時間和成本限制，能夠較為直觀地對比、檢驗不同方案的設置，實現技術方案的優化。在裝窯過程中設置各種復雜情況進行仿真訓練，提高應對能力，通過虛擬仿真重復進行大量的裝窯練習，快速積累經驗，尤其是針對關鍵細節進行反復訓練，深入理解裝窯原理。在裝窯完成之后記錄并復盤仿真訓練過程，總結經驗教訓，達到最佳培訓效果，充分利用數字化輔助手段優化傳統技藝培訓。

2 虛擬仿真岳州窯裝窯工序的設計策略

2.1 設計目標

（1）創新訓練手段。以虛擬仿真游戲作為沉浸式交互體驗的媒介，引發除陶瓷愛好者之外的普通用戶的興趣，培養小朋友或者青年人參與其中，讓他們主動參與到傳統技藝體驗中，構建具有交互性、趣味性、開放性等特點的岳州窯裝窯工序的游戲平臺。

（2）設計互動環節。用戶可以在游戲環境中體驗裝窯的工藝流程，在這一過程中還可以增加一些互動環節，比如讓玩家出錯，讓玩家在一些關鍵的步驟上記憶深刻，建立具有互動性、參與性、多樣性的沉浸式體驗游戲。

（3）傳承傳統技藝。用戶可以以游戲體驗為載體，進行全方位的接觸與互動，沉浸于柴燒窯口的傳統技藝中，了解岳州窯裝窯工序背后的深刻歷史意義，促進岳州窯技藝的傳播。

2.2 充分調研

首先需要了解用戶對岳州窯裝窯工序仿真體驗的期望和需求，發現可能存在的問題和痛點。其次再考察岳州窯的遺址和遺跡，獲取更真實和具體的數據，這樣設計虛擬仿真游戲場景時能更貼近實際情境。最后可以邀請岳州窯裝窯師傅作為觀察和訪談對象，他們作為行業專家和從業者，對于岳州窯裝窯工序有著深入的了解和經驗，可以提供寶貴的見解和意見。通過觀察他們在裝窯工序中展示的操作技巧，以及與他們的深入交流和訪談，可以深入了解他們的思考過程、技術需求以及對設計交互反饋機制的看法。

2.3 實施步驟

首先根據文獻研究和相關領域的最新進展制定實踐的目標和方法。其次設計游戲關卡，通過引入交互元素和視覺效果，吸引用戶的注意力并讓他們參與其中。最后在設計過程中，應結合設計原則和用戶體驗需求，不斷進行調整和優化，確保設計方案的有效性和可行性。

3 岳州窯虛擬仿真裝窯工序游戲的設計構思

根據前面討論的觀點，筆者對岳州窯虛擬仿真裝窯工序游戲進行了初步構思。虛擬仿真游戲名稱為《陶瓷大師—裝窯工坊》，游戲場景設置為隋唐時期，角色設置為古代人物形象，游戲道具有匣缽、墊片、尺子、谷皮灰、服裝、繩子、水等。交互行為自由，還會設定一定范圍的容錯值，讓玩家可以相對自由的玩。玩家可以選擇不同種類、不同數量的陶器，在虛擬窯爐空間中進行裝窯操作。游戲設置了實際裝窯的各個環節，玩家需要完成選擇陶器、設置窯架、填充間隙、調節火候、封閉窯口等步驟。

游戲開始的時候會有裝窯技術的教學視頻，在短暫的學習過程后就可以開始體驗了。玩家可以選擇自己喜歡的器型開始裝，也可以從最小巧的器型開始，熟練了再進行大物件的裝窯。如果裝得不對的話，一段時間過后系統會提醒玩家任務失敗，就獲得不了相應的獎勵了。

4 岳州窯虛擬仿真裝窯工序游戲的設計要點

4.1 在界面和細節設計上

（1）依托先進的虛擬現實圖形引擎技術，不斷加強仿真效果的還原度。超高清三維可視化界面，必須支持2K 屏幕分辨率，追求支持4K 超清屏幕分辨率，呈現細膩逼真的圖像質感。真實模擬工作場景，360度無死角觀察每一個細節，身臨其境，細致還原實際裝窯工坊的場地、用具、材料。

（2）仿真裝窯工序的全流程。真實重現每一個裝窯步驟，從選擇陶器、堆積設置到火候控制、封口等，可自主控制流程節奏和參數，設置隨機事件和異常情況，通過反復練習提高應變能力。

（3）注重細膩的物理模擬能力。采用先進的計算機圖形學算法，考慮陶器的材質特性、接觸碰撞、熱脹冷縮、燒結反應等多種因素，模擬陶器在高溫燒成過程中的物理變化。精確計算燒制曲線，實時運算光影效果，呈現逼真的燒成環境與氛圍，模擬釉面的現實狀況。通過這些人機界面交互技術的運用，實現非常逼真和沉浸的裝窯體驗。

4.2 在玩法和互動性設計上

（1）設置入門、初級、高級等關卡，逐步提升難度，提高挑戰性和趣味性。后期關卡會加入更多變數，不同關卡會配置不同種類和數量的陶器，考驗玩家的應變能力。

（2）提供不同種類和數量的陶器，支持自定義設置陶器的種類（如碗、壺、瓶等）、數量、大小，提高耐玩度。不同陶器種類有不同的物理特性參數，隨意組合創造多種玩法。

（3）可自由調整填充物的材質及堆積方法，提高變化度。通過添加各種新奇素材和調整燒成曲線等參數來嘗試各種結果。

（4）豐富的成就和排行系統提升粘連度。玩家完成關卡任務會獲得相應的成就和積分，排行榜實時展示玩家排名和得分，并在社交平臺上分享成績進行交流討論。

這些設計可以帶來豐富的游戲體驗，增加玩家互動，營造沉浸式的虛擬訓練環境，使學習更寓教于樂。

4.3 在獲取提示、分析數據、記錄回放等設計上

（1）新手可獲取虛擬大師的指導。游戲內置多個虛擬大師角色，具備不同特長，除了實時語音提示玩家當前最佳操作方案，還在犯錯時給出修改建議，避免重復錯誤。

（2）收集和對比不同裝窯方案數據，利于提高玩家的實踐能力。游戲自動記錄多個方案的詳細數據（包括空隙率、周期時間、溫變曲線等），幫助玩家對比不同方案優劣，設計出最佳方案。

（3）記錄并回放游戲過程，利于自我反思。游戲保存整場裝窯體驗的詳細操作視頻，玩家可以自由控制回放觀看每一個細節，分析過程中出現的問題和錯誤原因。

（4）提供其他輔助功能。智能提示裝窯規律，輔助設計方案，給出合理的裝載建議和搭配方案，提供實時幫助和提示等。

通過這些設計可以使虛擬仿真訓練更加高效和有針對性，充分利用數字化輔助手段來提升傳統技藝學習。使玩家在游戲中學習掌握裝窯的技能，同時又避免實際操作的風險，達到快速學習和仿真練習的效果，這是一個結合虛擬現實與傳統技藝的訓練模式。

5 結語

通過虛擬現實技術及其游戲化設計的融合，為用戶提供了身臨其境的裝窯體驗，以及交互、參與和學習的機會。這種基于虛擬仿真訓練的方法在岳州窯裝窯工序的人才培養中具有重要的意義，它不僅能夠吸引更廣泛的用戶群體，培養年輕一代對傳統非遺文化的興趣，還能夠增強用戶的參與感和互動性，提高他們對岳州窯裝窯工序的認知和理解。然而，虛擬仿真設計是一個不斷發展和改進的過程，仍然有許多潛在的研究方向和挑戰，未來的研究可以進一步探索更先進的技術，如增強現實、人工智能等，以進一步提升用戶體驗。同時，我們還可以探索更多的教育和社交互動元素，以培養用戶對岳州窯裝窯工序的深入了解和參與感。