基于VR 的黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)的設(shè)計

徐芯悅　譚政　萬佳琴　蘇美欣　和芊彤

摘要：湖北省黃梅縣地處吳頭楚尾，是黃梅挑花、黃梅戲和黃梅禪宗的發(fā)源地，擁有深厚的歷史底蘊和豐富的文化遺產(chǎn)。文章利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，基于Unity3D開發(fā)了一個黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)，以展示和傳承黃梅非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的內(nèi)涵和智慧，促進其在現(xiàn)代社會的傳播與推廣。系統(tǒng)提供獨特的彩墨風(fēng)格畫面和非遺文化體驗，以輕量化、游戲化、個性化的文化互動形式，促進用戶進行傳播，提高用戶對黃梅非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的文化自信與認同感。

關(guān)鍵詞：數(shù)字技術(shù)；虛擬現(xiàn)實；湖北黃梅；Unity3D

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）14-0114-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID） ：

0 引言

2021年，《“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》正式發(fā)布，旨在深化“互聯(lián)網(wǎng)+旅游”模式，推動文化和旅游領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新，并加快推進以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的智慧旅游發(fā)展[1]。2022年5月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進實施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的意見》明確指出，到“十四五”時期末，基本建成文化數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)平臺，形成線上線下融合互動、立體覆蓋的文化服務(wù)供給體系[2]。如今，大眾的消費需求已呈現(xiàn)出多樣化、個性化、多層次的特征，走馬觀花的旅行方式已難以滿足大眾的需求[3]。在旅行過程中，消費者越來越注重體驗感，對沉浸式、交互式的數(shù)字體驗更加青睞。因此，將新型數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)文化相結(jié)合，發(fā)展基于虛擬現(xiàn)實、人工智能等技術(shù)的體驗型文化和旅游消費內(nèi)容，對于探索中國現(xiàn)代文旅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的研究價值和實踐意義。

湖北黃梅地處鄂贛皖三省交界，具有悠久的歷史和深厚的人文底蘊。黃梅景區(qū)除了黃梅的湖光山色、禪宗寺院等物質(zhì)形態(tài)旅游資源外，還有黃梅禪宗、黃梅戲和黃梅挑花（后被稱為“黃梅三寶”）等非物質(zhì)文化旅游資源。亙古通今，禪宗文化的氛圍在黃梅都十分濃厚，黃梅挑花在黃梅縣流傳已久，黃梅戲更是廣為傳唱，享譽五湖四海[4]。利用數(shù)字技術(shù)將湖北黃梅的優(yōu)秀內(nèi)涵與文化底蘊進行數(shù)字化呈現(xiàn)，打破傳統(tǒng)文旅產(chǎn)業(yè)的時空限制，既有助于弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，又在一定程度上提升了湖北黃梅的文化影響力和社會價值。

本文開發(fā)的黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)可在PC 端或虛擬現(xiàn)實設(shè)備PICO Neo3.0 VR 一體機上運行，用戶可通過鍵盤或手柄在模擬的彩墨風(fēng)格黃梅禪宗場景中進行游覽，還可以在小地圖中查看目前所處位置及對應(yīng)活動。同時，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了若干黃梅挑花相關(guān)游戲、禪修體驗項目，并實現(xiàn)了黃梅戲劇目欣賞等功能。

1 黃梅非遺文化數(shù)字化交互設(shè)計的意義

1） 對黃梅非遺文化進行保護與傳承。數(shù)字化交互設(shè)計能夠有效地記錄、保存和展示“黃梅三寶”的歷史、工藝、文化藝術(shù)等方面的內(nèi)容。通過黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)，文化遺產(chǎn)可以被準確地數(shù)字化并存儲，從而保護它們免受時間、自然災(zāi)害和人為破壞的侵害。此外，數(shù)字化交互設(shè)計也使得這些文化資料可以更容易地被索引和搜索，方便學(xué)者和愛好者們進行研究和學(xué)習(xí)。

2） 拓展黃梅非遺文化傳播渠道。傳統(tǒng)保護手段側(cè)重文獻整理和數(shù)據(jù)搜集，而非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化交互設(shè)計使展現(xiàn)方式更適應(yīng)于大眾文化的傳播方式[5]。黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)能夠提供多樣化的內(nèi)容形式，如動畫、音頻、圖片等，豐富了文化傳播的方式和媒介。互動性和參與度的提升有助于用戶更深入地理解和體驗黃梅非遺文化，也能刺激用戶傳播分享，從而吸引更多人參與黃梅非遺文化的學(xué)習(xí)和傳承中。

3） 促進黃梅非遺文化創(chuàng)新與融合。數(shù)字化交互設(shè)計為黃梅非遺文化的創(chuàng)新和融合提供了新的可能性。通過數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，將黃梅非遺文化與其他藝術(shù)形式和文化元素進行融合，創(chuàng)造出更具現(xiàn)代感和吸引力的表達形式。本系統(tǒng)利用非真實渲染技術(shù)將場景進行彩墨風(fēng)格化渲染，增加了場景的觀賞價值，也增強了用戶的視覺體驗。

2 黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)核心功能模塊設(shè)計

黃梅非遺文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、非真實感渲染技術(shù)等新型數(shù)字技術(shù)，設(shè)計了場景漫游、圖文視頻互動體驗、黃梅非遺文化體驗三個主要模塊。

1） 場景漫游模塊：在漫游界面中，用戶可以通過手柄控制移動路徑，以第一視角進行黃梅場景的漫游。系統(tǒng)采用非真實感渲染的彩墨風(fēng)格渲染技術(shù)對場景中的大型建筑進行實時渲染，營造濃郁的藝術(shù)氛圍、讓用戶獲得更加沉浸的互動體驗。同時，系統(tǒng)加入了天氣系統(tǒng)，讓黃梅場景更加寫意。

2） 圖文視頻互動體驗?zāi)K：系統(tǒng)會通過高亮物體的方式來引導(dǎo)用戶探索發(fā)現(xiàn)場景中的互動元素，在用戶點擊可交互元素后，交互界面會出現(xiàn)相關(guān)的圖文介紹或視頻動畫。

3） 黃梅非遺文化體驗?zāi)K：系統(tǒng)基于黃梅三大非遺文化設(shè)計了與之相對應(yīng)的體驗活動，用戶可以進行黃梅挑花圖案識別、填色等游戲，欣賞黃梅戲經(jīng)典劇目，在虛擬環(huán)境中參與打坐、行禪等禪修活動。同時，系統(tǒng)通過自然語言處理和語音識別技術(shù)，使用戶能夠與虛擬禪師進行交流對話。

系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了使用戶能夠直接地感受到黃梅非遺文化的獨特魅力，系統(tǒng)將場景分為黃梅挑花、黃梅戲和黃梅禪宗三個板塊。系統(tǒng)將黃梅非遺文化歷史與觀覽引導(dǎo)相結(jié)合，將場景配合文化內(nèi)容進行構(gòu)建，深入淺出地引導(dǎo)用戶了解黃梅挑花的發(fā)展與制作工藝、黃梅戲的歷史及劇目欣賞、黃梅禪宗的禪修體驗與禪宗故事等。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

3 黃梅禪宗文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 虛擬現(xiàn)實項目搭建

本項目以Unity 3D為開發(fā)引擎，基于PICO官方提供的PICO Unity integration SDK完成虛擬現(xiàn)實相關(guān)模塊的開發(fā)。首先，進行Unity環(huán)境配置。在Unity中先建立一個虛擬現(xiàn)實開發(fā)項目，將PICO VR 提供的PICO Unity integration SDK 組件下載并導(dǎo)入該項目中。然后，根據(jù)PICO官方文檔完成項目的其他相關(guān)設(shè)置，便完成了可用于PICO設(shè)備的虛擬現(xiàn)實項目的配置。之后需要將用于虛擬現(xiàn)實開發(fā)的相關(guān)預(yù)制件放入項目場景中，并通過腳本編寫完成控制器綁定、攝像機綁定、可交互空間綁定等程序。

3.2 文化資源彩墨風(fēng)格實現(xiàn)

系統(tǒng)中的遠景以山脈為主，由于遠景元素具有距離渲染相機距離較遠、渲染相機的觀測角度變化較慢、在渲染隊列底層等特點，系統(tǒng)采用基于菲涅耳邊緣檢測的彩墨風(fēng)格輪廓渲染。首先，將山體模型合理擺放，形成山脈連綿的視覺效果，然后，對每一個山體進行單獨的材質(zhì)調(diào)整，使得不同的山體可以根據(jù)自身模型呈現(xiàn)出不同的渲染效果。山脈渲染效果如圖3 所示。

系統(tǒng)中含有假山、房屋、樹木等大量近景元素可供用戶近距離觀測。由于用戶觀測時的角度和距離不穩(wěn)定，系統(tǒng)需要采用較為穩(wěn)定的渲染方法對近景元素進行渲染。因此，系統(tǒng)采用基于過程幾何的彩墨風(fēng)格渲染完成對元素的整體輪廓的繪制后再對元素進行內(nèi)部填色。部分近景渲染效果如圖4所示。

3.3 交互控制實現(xiàn)

在PICO端運行時，系統(tǒng)通過使用PICO Unity SDK 提供的 Pvr_ControllerManager 預(yù)制體來捕捉PICO 設(shè)備的輸入，以此實現(xiàn)VR交互功能。系統(tǒng)使用射線檢測的方式來檢測手柄指向的物體，并通過標簽識別可交互物體。若手柄指向的物體具有可交互標簽，則射線在交互物體上停留時，交互物體會進入高亮狀態(tài)，可用手柄點擊按鈕進行交互操作。當射線離開可交互物體時，高亮狀態(tài)與交互操作都會停止，同時交互物體信息會被清空。

PC端交互控制原理與PICO端類似，即通過攝像機發(fā)出一條射線，當射線觸發(fā)到物體的Colider后執(zhí)行方法。給場景中的MainCamera添加PhysicsPaycaster 腳本，并在場景中添加事件系統(tǒng)EventSystem，最后實現(xiàn)接口IPointerClickHander即可。

3.4 動態(tài)雨天實現(xiàn)

實現(xiàn)該效果主要包括了兩個方面：雨滴粒子系統(tǒng)的設(shè)置和雨滴環(huán)境的光照與濕潤效果處理。首先，通過Unity的Shuriken粒子系統(tǒng)創(chuàng)建一個雨滴粒子系統(tǒng)，并調(diào)整Duration、Shape、Render Material等屬性模擬下雨效果。為了模擬下雨天時的光照效果，將主光源的強度降低，以產(chǎn)生陰暗效果。同時在場景中增加點光源，并調(diào)整雨滴粒子系統(tǒng)材質(zhì)的Emission屬性，使其在光源照射下產(chǎn)生微弱的光亮，以模擬水滴在光線下反射的效果。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字經(jīng)濟時代到來，文化產(chǎn)業(yè)的旅游業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐不斷加快，科技與文旅融合發(fā)展成為新的行業(yè)趨勢[3]。黃梅禪宗文化數(shù)字化漫游系統(tǒng)通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造出身臨其境的黃梅場景，為大眾提供一種全新的旅游休閑方式，將黃梅非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的特點和內(nèi)涵以更直觀、趣味的方式展現(xiàn)給大眾，不僅有助于提高文化自信與認同感，還為地方經(jīng)濟發(fā)展與旅游文化市場的拓展帶來了新的機遇。

參考文獻：

[1] 文化和旅游部.文化和旅游部關(guān)于印發(fā)《“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》的通知[EB/OL]. （2021-04-29）. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-06/03/content_5615106.htm

[2] 新華社.中共中央辦公廳 國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進實施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的意見》[EB/OL]. （2022-05-22）.https：//www.gov.cn/zhengce/2022-05/22/content_5691759.htm

[3] 唐漢.轉(zhuǎn)型升級必須加快產(chǎn)業(yè)智能化[J].西部皮革，2018，40（2）：1.

[4] 夏夢曉.論湖北黃梅挑花的藝術(shù)價值及其文化創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計研究[D].武漢：中南民族大學(xué)，2019.

[5] 宋方昊，劉燕.文化產(chǎn)業(yè)視野下的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護與傳承策略[J].山東社會科學(xué)，2015（2）：83-87.

【通聯(lián)編輯：代影】

基金項目：2023 年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：202310511088）