沉浸式VR非遺展廳的研究與實現

李晶瑩 蘇龍生 李邦浚 梁展鏗

摘要：現代社會生活方式和價值觀念的改變，使得年輕一代對傳統文化的興趣和認可度降低，導致非遺文化的傳承面臨困難。文章針對以上問題，提出以“沉浸式VR體驗”為主題設計VR非遺展廳平臺，包含全景漫游、路徑導覽、非遺介紹和3D模型展示等功能。該Web平臺內嵌3D虛擬空間交互展示，有助于用戶多維度、多形式和多層次觀覽非遺文化寶貴成果，實現非遺文化資源的數字化存儲、展示、保護和傳承，也為線下傳統非遺展覽館提供了一種新興發展方向與技術參考。

關鍵詞：VR；沉浸式；非遺；虛擬空間

中圖分類號：TP391.9? 文獻標志碼：A

0 引言

非遺文化是不同民族、不同地域、不同人文風俗之間層層積累的智慧結晶。而現如今，一方面，由于經濟市場的制約和多種現代文化藝術的沖擊，傳統非遺文化市場逐漸沒落［1］。另一方面，教材對其所傳授內容不夠形象生動，了解渠道較少，導致青少年對非遺文化的自信度與認可度降低，進一步衍生出人才嚴重流失、非遺文化并沒有得到良好的發揚與傳承的問題。因此，督促青少年對非遺文化的學習和保護迫在眉睫。

5G時代下，元宇宙在社會上興起，技術人才用VR、AR和MR相關技術打造仿真模擬平臺。此類平臺跟其他平臺相比，具有真實性、可視性和觸感性等優點［2］。故本文針對上述非遺文化所面臨的現狀和所存在的問題，運用全景相機攝錄相關非遺文化場景、器具和技藝等，結合非遺項目本身的材質、色彩、圖案等特色元素，通過數字技術手段，將非物質文化遺產融入三維立體模型，再通過Unity3D、720云或Pano2VR等工具構建三維全景環境，包括設計導覽索引、全景漫游和人機交互等功能，最后實現多維的沉浸式VR非遺展廳。

1 沉浸式VR非遺展廳的實現基礎

1.1 虛擬現實技術

虛擬現實技術利用軟硬件設備為用戶打造一個與現實隔絕開來的仿真虛擬世界。主要的軟件技術有計算機技術、傳感器技術和人工智能交互技術等；常用的硬件有手柄、VR眼鏡和頭盔。該技術主要通過VR相機進行場景采集，結合開發者個性化設計，最終打造仿真多維虛擬環境。該技術具有多維性、交互性和虛擬性等多種特點，為用戶提供了視覺、聽覺和觸覺上的沉浸式體驗。

1.2 基于WebGL的圖形渲染技術

WebGL是一種在CPU上運行的繪圖標準協議。利用諸如Three.js、Cesium.js和Babylon.js等開發框架，用戶可以在多種兼容網站上進行2D圖像和3D場景渲染，無需插件。該技術通過在圖像處理單元中應用著色代碼，以高像素在瀏覽器中顯示，能夠創建復雜的三維模型、場景和游戲。使用HTML5和JavaScript技術實現加速渲染操作，只需瀏覽器和文本操作框，大大提高了界面的流暢性。

2 沉浸式VR非遺展廳的系統總體架構

本項目采用網站搭建和數據庫技術，以全景漫游為主，建模為輔，構造了一個呈現多樣化、層次鮮明化、結構條理化的系統。如圖1所示，該系統主要分為5個模塊，分別為非遺保護概述、路徑導覽、非遺介紹、非遺模型展示以及沙盤地圖模塊。非遺保護概述以文字、圖片和視頻的形式描述非遺之歷史、類別和價值，讓用戶初步認識非遺文化。路徑導覽以圖標、文字和導覽圖的形式展現場景信息、路標指引和導覽選擇。非遺介紹以文字、圖片、視頻展示英歌舞、潮劇和木偶戲等非遺文化內容。開發者同時用相機提前拍攝非遺物品和場景，根據拍攝內容對其大小、紋理和材質，以建模的方式對非遺模型進行展示。用戶可點擊具體瀏覽，促進對非遺文化的進一步認識。該系統通過區域平面圖、手繪圖和區域衛星圖等形式制作沙盤地圖來顯示全景圖的方位和場景關系，實現漫游場景豐富性和可選擇性。

3 沉浸式VR非遺展廳的實現

3.1 3D模型展示設計

模型建模主要通過blender實現。本文的3D模型展示空間設計邏輯如圖2所示，首先新建文件，shift+A鍵進行初始化立體圖形選擇，其次通過各種操作對圖形“加工”。常用模式有：物體模式、編輯模式和雕刻模式。操作對象有點、線和面。操作類型有旋轉、縮放、變換、填充和抓起等。若想對整個物體進行操作則選擇物體模式，若想對點邊面進行操作則選擇編輯模式或雕刻模式進行相關操作。在建模過程中，工程師還可以在視圖右上角選擇視圖著色方式并選擇相應的視角進行查看，完成對模型的著色渲染等操作。至此，一個完整的模型即可成功建成。

虛擬3D模型以js文件作為渲染載體，在文件中使用代碼將模型導入虛擬三維空間環境。首先，實例變量聲明，進行頁面異常檢測，如若檢測異常，則再次進行變量聲明，如若正常，則使用方法進行初始化三維場景（背景顏色、環境光照和相機位置）。值得注意的是，html中的modeIUrl要提前填入模型的路徑，否則會導致初始化失敗。其次，設置3D模型動畫控制。本項目主要進行了旋轉放縮、監聽鼠標和模型動畫等設計，通過代碼“renderer.render（scene， camera）;”實現初始化渲染，將設置好的像素比例、畫布尺寸和色彩校正渲染呈現出來。最后，通過代碼“function setContent（object） {object.updateMatrixWorld（）;}”導入實景環境。

3.2 非遺展廳實景集成

非遺展廳實景主要通過pano2VR集成實現。具體步驟如下：首先照片導入，有上下、左右和前后6個模塊，選擇自動功能，導入全景相機拍攝的一組照片，即可通過拖動鼠標調整位置和旋轉瀏覽圖片［3］。在功能框選擇熱點導入，在全景圖選擇位置，雙擊鼠標添加熱點標題，之后導出全景圖，可自由選擇格式如.jpg或.jpeg，同時圖片質量選擇100，生成html5源文件。在生成文件之后，點擊其index.html模塊，相應地進行熱點同步導入即可，最后瀏覽檢查相應的熱點導入和旋轉功能是否齊全。

3.3 交互設計

本項目的交互熱點設計多樣化，如表1所示，主要有文本、音頻、圖片、視頻、3D物品和超鏈接。對于全景VR環境而言，針對不同對象文本即會彈出相關的文字介紹；音頻即瀏覽時所到達的位置會播放背景音樂或講解視頻，提高用戶的沉浸感；超鏈接即通過點擊可跳轉第三方平臺網頁的鏈接［4］。對于虛擬VR空間而言，圖片即全景展示中真實存在的圖片內容；視頻即在虛擬空間中所展示的嵌入式播放平面視頻；3D物體即其中具體物品可點擊跳轉式展示的虛擬模型。交互熱點的存在使得系統內容更加形象生動，提高了用戶的代入感。

3.4 實現跨平臺的沉浸式VR非遺展廳

本項目是以網站的成果形式展現，內容包含全景三維空間、虛擬模型3D展示和相關文字介紹等。全景三維空間內置模型展示板塊如圖3所示，模型則通過.js代碼文件導入全景環境，全景三維空間則是導出html5本地項目源文件后配置在網站中。網站開發除了需要前端樣式生成，還需要部署服務器，具體步驟如下：安裝配置運行環境，本機虛擬環境設置，項目同步服務器，使用端口和IP進行調試。調試無誤后把nginx作為反向代理，能夠通過域名訪問該網站，實現跨平臺的沉浸式VR展廳，給用戶帶來多設備、多平臺和多瀏覽器的友好體驗。

4 結語

科學技術日益革新，尤其是VR技術的應用越來越廣泛，非遺文化也該邁出新的一步。本文從非遺文化的保護和發揚層面出發，為用戶打造一個沉浸式非遺文化展廳。該平臺在重現用戶三感的情況下拓展了了解非遺文化的渠道，打破舊的傳播方式，引領用戶向三維網絡媒體發展［5］。沉浸式非遺文化展廳搭建了實景環境空間，實現了交互功能，給用戶帶來了身臨其境的瀏覽與人機交互體驗，滿足了用戶對了解非遺文化的進一步需求［6］。除此之外，本文通過運用多項技術，大大提高了平臺非遺內容的觀賞性和趣味性。

參考文獻

［1］呂紅婷.“江永女書”非遺館虛擬現實展示設計［D］.長沙：長沙理工大學，2021.

［2］張思晗.基于VR技術的可交互非遺視覺體驗設計研究［J］.大眾文藝，2021（22）：28-29.

［3］蘇龍生，曾令鋒，古天馳，等.基于Pano2VR的VR校園漫游交互系統研究及實現［J］.科技創新與應用，2023（10）：35-38.

［4］胡戈.基于立體VR技術的非物質文化遺產影像研究與實踐［D］.北京：北京郵電大學，2022.

［5］劉彪，顧邦軍.基于元宇宙VR的非遺音樂美育系統創意設計研究［J］.蘇州科技大學學報（自然科學版），2023（1）：79-84.

［6］張林辛.VR全景技術在社區非遺展覽中的應用研究［J］.中國民族博覽，2023（11）：65-67.

（編輯 王雪芬）

Research and realization of immersive VR intangible cultural heritage exhibition hall

LI? Jingying， SU? Longsheng， LI? Bangjun， LIANG? Zhankeng

（Foshan University， Jieyang 528200， China）

Abstract：? Changes in lifestyle and values in modern society have reduced the interest and recognition of the younger generation in traditional culture， resulting in difficulties in the inheritance of non-heritage culture. In order to address the above problems， the paper proposes to design a VR non-heritage exhibition hall platform with the theme of “immersive VR experience”， which includes the functions of panoramic roaming， path guiding， introduction of non-heritage and 3D modeling display， etc. The web platform is embedded with 3D virtual space interactive display， which helps users to have a multi-dimensional and interactive display. The Web platform is embedded with 3D virtual space interactive display， which helps users to view the valuable achievements of non-heritage culture in multi-dimension， multi-form and multi-level， realizes the digital storage， display， protection and inheritance of non-heritage cultural resources， and also provides an emerging development direction and technical reference for offline traditional non-heritage exhibition hall.

Key words： VR; immersion; intangible cultural heritage; virtual space