基于IdeaVR引擎的蘇州非遺文化傳承平臺的設計與實現(xiàn)

摘? 要：以蘇州檀香扇非遺技藝為例，借助IdeaVR引擎設計開發(fā)非遺文化虛擬傳承平臺。虛擬傳承平臺的設計開發(fā)，主要是基于3DMAX三維建模軟件、Scan三維掃描、IdeaVR虛擬引擎等技術手段，圍繞需求分析、架構設計、數(shù)字資源庫建立、UI交互設計、技術實現(xiàn)、發(fā)布和運行等關鍵環(huán)節(jié)，探索VR虛擬傳承平臺的實現(xiàn)方法，旨在為蘇州非遺文化的保護和傳承搭建一個資源豐富、形式多樣、交互性強和沉浸感強的VR平臺，進而促進蘇州非遺文化和技藝的發(fā)展。

關鍵詞：IdeaVR引擎;蘇州非遺文化;傳承平臺

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）23-0006-06

Design and Implementation of Suzhou Intangible Cultural Heritage Inheritance Platform Based on IdeaVR Engine

WANG Jianlei

（Suzhou Tourism and Finance Branch of Jiangsu Union Technical Institute， Suzhou? 215104， China）

Abstract： Taking the intangible cultural heritage skill of Suzhou sandalwood fan as an example， the virtual inheritance platform of intangible cultural heritage is designed and developed with the help of IdeaVR engine. The design and development of the virtual inheritance platform is mainly based on 3DMAX 3D modeling software， Scan 3D scanning， IdeaVR virtual engine and other technical means， focusing on demand analysis， architecture design， digital resource library establishment， UI interaction design， technology implementation， release and operation and other key links， explores the realization method of VR virtual inheritance platform， aiming to build a VR platform with rich resources， various forms， strong interaction and strong immersion for the protection and inheritance of Suzhou intangible cultural heritage， and then promote the development of Suzhou intangible cultural heritage and skills.

Keywords： IdeaVR engine; Suzhou intangible cultural heritage; inheritance platform

0? 引? 言

近些年隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展和成熟，VR技術在教育、醫(yī)療、旅游、軍事、設計等領域都具有廣泛的應用，同樣VR技術在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承和發(fā)展方面也具有非常重要的應用，像一些虛擬展館、非遺作品展示、非遺文化宣傳等方面到處可見VR技術的身影。利用VR技術不僅可以將非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的內(nèi)容以多樣的數(shù)字文化形式得以呈現(xiàn)，而且可以對于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的制作工藝、技藝流程進行記錄與剖析，讓用戶以實時交互、互動體驗的形式更好地理解、保護和傳承非遺文化[1]?；诖?，本文以蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的設計與實現(xiàn)為例，將非遺傳統(tǒng)文化與VR技術相結合，借助IdeaVR引擎構建非遺技藝VR傳承平臺，可以讓用戶以實時交互、互動體驗的形式更好地理解、保護和傳承非遺文化。

1? 蘇州非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承現(xiàn)狀

蘇州非物質(zhì)文化遺產(chǎn)種類繁多，其中擁有人類非遺名錄項目6項，國家級名錄項目，33項目，省級名錄項目124項，市級名錄項目172項，涉及傳統(tǒng)音樂、表演藝術、民間文學、工藝美術、禮儀與節(jié)慶活動、傳統(tǒng)技藝等眾多類別，都是蘇州地域人民長期生產(chǎn)實踐活動和智慧的結晶[2]。但是就目前蘇州非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護現(xiàn)狀而言，盡管蘇州市各級地方政府、民間團體和高校也對璀璨奪目的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承發(fā)展高度重視，并且也通過開展各類非遺活動、建設非遺場館基地、培養(yǎng)新時代傳承人等措施，如表1所示，來實現(xiàn)對于各類非遺文化的保護與傳承，但是真正非遺技藝的傳承方式仍然依賴于傳統(tǒng)口授相傳的師徒制，與現(xiàn)代年輕人的學習方式相距甚遠，也不利于新時代非遺技藝的傳承和發(fā)展[3]。因此，從非遺技藝的數(shù)字化傳承與保護的視角出發(fā)，結合 VR/AR技術對蘇州檀香扇非遺文化的傳承和發(fā)展進行研究，探索IdeaVR引擎技術應用于蘇州檀香扇工藝傳承的路徑與方法，不僅拓寬了蘇州檀香扇工藝傳承的研究領域，為非遺工藝傳承提供一個新的思路，而且VR可視化平臺的建設有利于促進非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展，使我們中華民族的生命記憶和文化基因更好地傳承下去。

2? IdeaVR引擎概述

2.1? IdeaVR引擎簡介

IdeaVR引擎是我國VR行業(yè)領軍企業(yè)曼恒數(shù)字自主研發(fā)的國產(chǎn)VR引擎，不僅具有較強跨平臺性，而且在場景搭建、圖形化交互編輯、豐富的資源預設、照片級渲染效果、自然環(huán)境模擬、多人協(xié)同演練方面具有優(yōu)越的表現(xiàn)，讓虛擬現(xiàn)實開發(fā)者和使用者 暢享全新的VR交互體驗，在教育、醫(yī)療、商業(yè)、應急演練等行業(yè)領域都具有廣泛的應用。

2.2? IdeaVR引擎的特點

首先，IdeaVR引擎具有輕量化、跨平臺的特點。IdeaVR引擎可跨平臺兼容多種操作系統(tǒng)，讓用戶制作VR作品可在IOS、Android 、HarmonyOS、WebGL、Windows、MAC、Linux等系統(tǒng)平臺上運行，讓硬件配置和才做系統(tǒng)不再成為VR作品制作和展示使用的障礙。

其次，功能強大，資源豐富。IdeaVR引擎囊括了VR作品制作所涉及的動畫系統(tǒng)、材質(zhì)系統(tǒng)、交互編輯器、UI系統(tǒng)、粒子系統(tǒng)、物理系統(tǒng)、光照系統(tǒng)和自然環(huán)境模擬等功能模塊，讓VR設計開發(fā)者可以快速進行場景搭建。并且IdeaVR內(nèi)置了人物角色模型、全景環(huán)境、PBR材質(zhì)、粒子庫等豐富的預設資源，以及各類常用的工具類插件、完善的交互功能，讓不同行業(yè)的用戶可以快速設計制作出高品質(zhì)的VR作品。

再次，強大的圖形化交互編輯能力。IdeaVR引擎用圖形化的交互編輯器取代了傳統(tǒng)代碼編程，不僅對于不會編程語言的開發(fā)者更為友好，而且，其豐富的交互內(nèi)容、強大的交互功能，讓開發(fā)者可以通過拖拽邏輯單元模塊和連線即可實現(xiàn)各類復雜的交互邏輯。

3? 蘇州檀香扇非遺文化傳承平臺的設計

通過前文對于蘇州非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承現(xiàn)狀和IdeaVR引擎概述，可以得出將VR技術與非遺文化相結合的必要性和可行性。因此，本文以蘇州檀香扇非遺技藝的保護和傳承好好為例，借助IdeaVR引擎構建蘇州非遺文化信息化數(shù)據(jù)庫和VR虛擬傳承平臺，進而讓非遺文化學習者化身為非遺文化的傳播者、非遺技藝的實踐者，全面、立體化地品鑒非遺經(jīng)典作品，沉浸式體驗非遺技藝，更為直觀、深入地了解非遺文化的起源、傳承發(fā)展[4]。

3.1? 需求分析

蘇州檀香扇非遺文化VR傳承平臺的建設，旨在通過VR技術讓用戶可以通過真實化的情境、人性化的交互方式來全面真切地感受蘇州檀香扇非遺文化的魅力。根據(jù)蘇州檀香扇非遺傳承人、非遺大師、檀香扇非遺傳承從業(yè)者以及普通民眾、高校學生等對于非遺虛擬傳承平臺的目標需求和系統(tǒng)功能期待，蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的系統(tǒng)功能需求必須包含移動終端支持、虛擬三維展示、第三人稱漫游、虛擬作品鑒賞、自動尋路和指引、遠程數(shù)據(jù)存儲、技藝體驗、互動交流、趣味游戲、用戶反饋等功能，如圖1所示。

3.2? 整體框架設計

在系統(tǒng)功能需求分析的基礎上，對于蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺整體設計，主要采用C/S架構和MVC設計模式，以IdeaVR引擎作為客戶端開發(fā)平臺，以Apache+MySQL作為服務器開發(fā)平臺。這種設計方式不僅大大減少了個功能模塊之間的耦合，讓各層次之間借助通用的借口進行信息傳遞和交互，而且可以快速整合其他功能，具有較好的擴展性，有利于后期功能的擴展和系統(tǒng)維護[5]。

蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的整體框架設計如圖2所示，主要包括數(shù)據(jù)層、服務層和客戶層三個層次。其中，數(shù)據(jù)層主要是各類形式的蘇州檀香扇數(shù)字化數(shù)據(jù)，包括檀香扇的文本資料、圖片、數(shù)字影像、三維模型以及用戶數(shù)據(jù)，如表2所示。服務層主要是在手機、VR設備、電腦端上展示和交效果實現(xiàn)的各類邏輯控制，其核心功能是通過IdeaVR引擎的三維模型導入和場景搭建、屬性設置、藍圖設計、腳本編寫來完成，比如用3D面板、節(jié)點、物體屬性參數(shù)等所實現(xiàn)的檀香扇展示功能?？蛻魧又饕怯脩粼谑褂肰R平臺時所接觸到的第三人稱漫游、自動尋路、產(chǎn)品展示、互動交流等登錄界面、展示和交互等功能。

3.3? 設計開發(fā)流程

基于蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的規(guī)模和特點，其客戶端的開發(fā)流程，如圖3所示，首先需要通過調(diào)研、走訪、攝影攝像、逆行工程、三維建模等方式獲取蘇州檀香扇相關的數(shù)據(jù)和素材;然后運用3DMax、Maya、Photoshop等進行三維建模和圖像處理;隨后將蘇州檀香扇相關的展館、三維模型、圖形圖像、文字等相關素材導入到IdeaVR引擎中，并通過相關功能模塊實現(xiàn)相應的展示和交互功能;最后進行IdeaVR運行測試、分布輸出，設計和制作出內(nèi)容豐富、功能完善的蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺，讓用戶可以借助于手機、電腦和VR設備進行品鑒經(jīng)典作品、學習非遺技能[6]。

4? 蘇州檀香扇非遺文化傳承平臺的制作

4.1? 三維模型制作與虛擬場景搭建

蘇州檀香扇非遺文化傳承平臺中所涉及的三維模型，主要是展館、室內(nèi)家具、虛擬角色、檀香扇制作工具、檀香扇作品等內(nèi)容。對于虛擬傳承平臺中所涉及的三維模型，其制作方式主要分為兩種，一種是根據(jù)一些設計圖紙或現(xiàn)實圖像素材，運用3DMax軟件進行建模，運用Photoshop進行貼圖繪制，以制作造型美觀、還原度高的三維模型，如圖4所示;而是根據(jù)現(xiàn)存在的一些檀香扇精品，運用三維掃描儀對實物進行三維掃描，獲得其表面三維數(shù)據(jù)后進行精細化處理和圖案紋理的還原，進而獲取與實物完全一樣的高精度三維模型。

在制作好各類三維模型之后，導出包含貼圖和動畫信息的FBX文件，并導入到IdeaVR引擎當中，根據(jù)VR傳承平臺的設計、用戶需求、視覺審美和檀香扇制作流程等進行虛擬場景的搭建。整個虛擬傳承平臺的場景采取蘇州園林式的古典建筑風格，讓用戶在充滿江南韻味的場景中進行游覽、互動體驗的過程中，更能真切地感受蘇州檀香扇非遺文化的內(nèi)涵、品鑒檀香扇藝術精品、體驗和學習檀香扇制作技藝。

4.2? 沉浸式交互設計與技術實現(xiàn)

在虛擬場景搭建完畢之后，對于VR傳承平臺來講最為主要的任務就是沉浸式交互設計和相關技術的實現(xiàn)。沉浸式交互設計需要充分考慮到用戶在PC端、移動端和VR設備中的交互情況，既要有鼠標、鍵盤、觸摸等二維交互方式，也要有觸發(fā)碰撞、射線觸發(fā)、手柄觸發(fā)等三維交互方式[7]。考慮到蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的觸發(fā)主要涉及文本展示、PPT和視頻播放、作品鑒賞、物體拾取、工具操作、互動游戲等內(nèi)容，結合IdeaVR引擎的功能和特點，主要是使用IdeaVR的多媒體（3D音頻播放器、3D視頻播放器、3D幻燈片播放器）、平面控件（標簽、按鈕、紋理圖、3D面板、3D按鈕、3D字體）、觸發(fā)區(qū)域（空間觸發(fā)）、尋路指引、自動跟隨等功能得以實現(xiàn)Button按鈕、外設觸發(fā)（鼠標、鍵盤、VR手柄）等交互的效果，這不僅是整個VR傳承平臺建設的關鍵，也對于用戶的使用體驗起著至關重要的作用。蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺所涉及的交互類型，以及所實現(xiàn)的交互功能如圖5所示。

4.2.1? 檀香扇材質(zhì)更換交互動體驗

在蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的交互中，相對于單純的虛擬展示而言，基于IdeaVR引擎的VR交互技術讓用戶可以以參與者和創(chuàng)造者的身份參與到檀香扇的制作當中，學習檀香扇的制作技藝，更加全面地認識檀香扇的非遺文化，深刻地品味和鑒賞檀香扇非遺精品。其中檀香扇材質(zhì)更換交互體驗的設計以及互動功能的實現(xiàn)，是為了讓用戶更加充分地理解檀香扇的設計理念，更加直觀地了解材質(zhì)和圖案設計對檀香扇的影響，并進一步掌握制作蘇州檀香扇制作技藝的精髓[8]。

基于IdeaVR引擎技術的蘇州檀香扇材質(zhì)更換互動體驗設計，是采用全三維場景設計，讓參觀者和非遺技藝學習者更為真實、直觀地參觀和學習非遺技藝，并沒有采取固定參觀方式，而是讓參觀者根據(jù)自己的需求在隨意選擇不同的材質(zhì)、不同的圖案紋理，并且可以借助VR一體機、HTV Vive設備進行沉浸感地體驗和互動感受不同材質(zhì)、不同圖案紋理的檀香扇的視覺效果。檀香扇材質(zhì)更換交互動體驗設計，在檀香扇三維基礎模型基礎上，構建了4組材質(zhì)和4組紋理貼圖，其功能實現(xiàn)主要是利用IdeaVR的“Function”和動畫場景節(jié)點，如圖6所示，實現(xiàn)對于檀香扇的材質(zhì)紋理和貼圖的自主更換效果，如圖7所示。

4.2.2? 檀香扇設計環(huán)節(jié)交互體驗

蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺設計不同于傳統(tǒng)的數(shù)字博物館和VR虛擬展館，而是讓用戶不僅僅可以通過文字閱讀、圖片鑒賞、視頻觀看等形式學習非遺文化，而且可以讓用戶通過VR交互體驗的方式了解蘇州檀香扇的制作流程，學習檀香扇的制作技藝，因此特意將蘇州檀香扇的選材、開料、鋸片、設計、拉花、燙花、雕花、組裝等制作流程中各種工具的拿起使用、制作技藝技法進行交互體驗設計，讓用戶可以通過按鈕、空間觸發(fā)等形式，使用鼠標、VR手柄等外設拿起各種工具，學習制作技藝。

以檀香扇設計環(huán)節(jié)的交互體驗設計和技術實現(xiàn)為例，所涉及的技術要點，主要是虛擬角色的動畫制作和觸發(fā)，即使用3DMax軟件進行三維人物的模型創(chuàng)建，以及骨骼創(chuàng)建、蒙皮、權重和使用毛筆進行圖案設計的動畫制作，導出FBX文件之后，導入到IdeaVR引擎當中，并借助IdeaVR引擎的空間觸發(fā)功能和VR手柄等方式實現(xiàn)動畫的播放，如圖8所示，進而讓用戶可以以第一視角學習檀香扇的制作技藝，深刻感受檀香扇非遺文化精髓。

5? 發(fā)布與測試

蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺設計和制作完成之后，首先將我們的主場館的場景我文件設置為主場景，使用“工具”——“管理導出模板”，在彈出的“模板導出工具”面板中下載缺失的版本。之后選擇“文件”中“導出”，在導出的窗口中選擇所需要的“Windows”“HTMLS”“Android”“Mac OSX”“IOS”“Linux/X11”等系統(tǒng)平臺，并設置導出路徑和文件名稱，選擇“導出路徑”即可實現(xiàn)項目的導出和發(fā)布。

在文件導出之后，點擊“exe”運行文件，運行測試“蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺”的場景、模型、材質(zhì)、UI界面、交互、VR互動效果等，并針對所存在的問題進行認真修正，在確?！疤K州檀香扇非遺虛擬傳承平臺”平穩(wěn)運行的基礎上，讓VR傳承平臺為用戶帶來更為逼真的視覺體驗，交互感更強的互動體驗，才能深刻地理解蘇州檀香扇的非遺文化內(nèi)涵，更全面地學習檀香扇非遺技藝。

6? 結? 論

綜上所述，本文緊緊圍繞當前蘇州非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護和技藝傳承的實際需求，開展了基于IdeaVR引擎的蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺設計與實現(xiàn)演技局，主要是對非遺虛擬傳承平臺進行功能分析的基礎上，設計了虛擬傳承平臺的整體架構，分析和描述了其開發(fā)流程。另外設計和實現(xiàn)了內(nèi)容豐富的非遺文化數(shù)據(jù)庫，并從三維模型構建、虛擬場景渲染、交互體驗、發(fā)布與測試等方面分析了蘇州檀香扇非遺虛擬傳承平臺的設計要點、關鍵技術實現(xiàn)方法和最終呈現(xiàn)效果。從最終測試的結果和用戶的反饋足以證明本研究所取得的階段性成果對于蘇州檀香扇非遺文化和技藝的保護、傳承、發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。相信隨著虛擬現(xiàn)實、人機交互技術的不斷完善，虛擬場景的沉浸感更強、VR交互形式不斷創(chuàng)新，非遺虛擬傳承平臺也必將具有更強的實用性。

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作者簡介：王建磊（1984.06—），男，漢族，山東菏澤人，講師，碩士研究生，研究方向：虛擬現(xiàn)實、三維動畫。