紅色時代沉浸式體驗項目

劉川浴 楊洋

摘要：自新中國成立之日起，為徹底改變落后的面貌，中國從農(nóng)業(yè)國轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)國進而成為社會主義現(xiàn)代化強國，中國共產(chǎn)黨帶領(lǐng)中國人民持續(xù)奮斗，采取一系列舉措，團結(jié)并帶領(lǐng)人民取得歷史性成就與變革。攀枝花由60年代的席棚子到80年代的平房到現(xiàn)代的高樓大廈。

項目以沉浸展示形式對不同年代場景來展示，是從最質(zhì)樸的方式展現(xiàn)進步和發(fā)展。讓人們沉浸其中，更是做到足不出戶卻迅速跨越三個時代場景。項目以體驗者為主視角可穿梭在三個不同的時代，不僅能感受現(xiàn)代生活有質(zhì)的飛躍時也能夠親身感受其想傳遞的精神與文化，能直觀展現(xiàn)三個時期的歷史痕跡。

本項目對三個時代的特色場景進行展示，利用3dmax三維建模，虛幻引擎等軟件來呈現(xiàn)三個時代房間的3D效果。3D可巡游場景可以向用戶展示60年代、80年代和現(xiàn)代三個時期居住環(huán)境的不同。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；三維建模 ；場景

一.項目方向

1.研究背景

自新中國成立之日起，在黨領(lǐng)導(dǎo)的改革下，社會生產(chǎn)力極大提高，人民思想進一步解放，人民生活水平得到極大改善，我國的綜合國力實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，整個國家煥發(fā)出了勃勃生機。但目前對于時代的記憶保存存在很大的問題，該項目能打破了不同博物館距離太遠的限制，它能夠通過虛擬的形式再現(xiàn)不同時代場景，有效的保護與儲存。這相對于傳統(tǒng)的博物館在形式和內(nèi)容上都更加多彩化和多元化，這對精神與文化的保護都起著十分積極的作用。

2.研究目的

本項目通過三維建模、交互技術(shù)來實現(xiàn)曾經(jīng)場景的觸手可及，能更直觀的去銘記三個時代帶給我們的精神與文化影響，幫助年輕人去了解以前的時代，并呼吁年輕人繼續(xù)為了民族復(fù)興和現(xiàn)代化建設(shè)而奮斗。60、80年代現(xiàn)存的實際物品在長期保存過程中避免不了會損壞，而本項目的技術(shù)在時代的發(fā)展過程中會不斷的優(yōu)化，并且虛擬時空里的物品也能更加不會損耗的保存下去。

3.研究意義

通過該項目的實施與應(yīng)用可以促使年輕人了解時代的進步和三線精神，傳承三線精神。項目將歷史博物館里具有精神與意義的事物搬到眼前，以更加原本的狀態(tài)儲存于場景中，不僅有利于開展不同地區(qū)文化的教育，也有利于開展愛國教育，激發(fā)人們的愛國精神與意識。

二.項目總體設(shè)計

1.項目場景設(shè)計

60年代正是攀枝花建設(shè)的開始。席棚是比較特殊的一種住房，它在當時能夠圍成一個房子，為當時的人們建造起了一個真正的“家”，是攀枝花特殊時期的產(chǎn)物。當時的一個草棚子融合了現(xiàn)在房屋的大部分功能，整體結(jié)構(gòu)都是簡單的四面墻和木門，木窗。選擇席棚能夠展現(xiàn)出當時“先生產(chǎn)，后生活”的原則，能最大體現(xiàn)出當時生活的艱苦以及攀枝花三線建設(shè)者的吃苦耐勞精神。

80年代的房屋是磚混結(jié)構(gòu)的永久性住宅，單獨設(shè)置了廚房，廁所。屋內(nèi)是上白下綠的綠墻裙設(shè)計，地面普遍是水泥地板。一間房屋濃縮了當時的真實生活情況，也充分體現(xiàn)了建筑的歷史變化。

現(xiàn)代的房屋已經(jīng)逐漸融入了先進的理念。房屋普遍采取的是框架結(jié)構(gòu)，平層戶型，用鋼筋混凝土作為主墻體，陽臺窗戶等都是采用鋼制框加鋼化玻璃，以達到最大采光效果，整體簡潔的風(fēng)格。

2.項目物件設(shè)計

60年代資源匱乏，家具大多就地取材以木頭制作而成，布藝制品，招貼畫在當時也是隨處可見的。日常生活用品都極具年代特色，還要刻畫出每個物體的磨損痕跡。80年代電器逐漸多起來，廚房的少不了老式冰箱，圓飯桌，塑料制品，玻璃制品。沙發(fā)，電視，茶幾是現(xiàn)代客廳的三件套，加上各種科技元素的加持，主要的材料就是玻璃，金屬制品了。且現(xiàn)代物件裝飾性很強，使用痕跡不明顯。

三.項目場景制作

1.軟件介紹：

虛幻引擎是由游戲公司EPIC開發(fā)的，是目前最先進的實時3D創(chuàng)作平臺，能夠直接預(yù)覽開發(fā)的效果，對于構(gòu)建場景來說是一個不錯的軟件：

一是軟件本身具有強大的功能，提供了開發(fā)者所需的大量核心技術(shù)，有很多資源可供參考學(xué)習(xí)。該軟件在搭建場景的同時實時渲染，節(jié)約大量渲染時間。畫面效果好，軟件界面操作簡單，代碼開源的優(yōu)勢讓許多初學(xué)者也能十分迅速的上手。

二是可以與多種軟件進行搭配使用，不僅可以和3Dmax，Maya等專門建模軟件很好的搭配，還擁有Bridge ，Substance Painter 等眾多插件，給不同需求的人提供了更多的選擇。

2.房屋模型制作

房屋模型是場景模型的基礎(chǔ)，構(gòu)建好整體房屋風(fēng)格，對于展現(xiàn)不同年代是非常重要的。在不同年代修建房屋的材料不同，面積大小也不同。結(jié)合史料和影視劇的參考，三個年代的房屋在整體風(fēng)格上均不相同：

60年代攀枝花正值三線建設(shè)時期，該場景選擇還原三線建設(shè)時期的居住環(huán)境—— “席棚子”（以木為架，草為頂，涼席為墻）。模型的使用率很高，這就需要在貼圖方面格外講究。在涼席制作時需要建立一個面，找到?jīng)鱿馁N圖，經(jīng)ps的處理達到破舊效果，分別導(dǎo)出三個貼圖。在虛幻軟件里的材質(zhì)編輯器進行處理，實現(xiàn)破舊涼席透光的效果。其他木材和稻草賦予最簡單的木紋材質(zhì)和稻草紋理即可。地面是在Quixel Mixer里進行編輯，制作出泥沙材質(zhì)且凹凸不平的的貼圖，再導(dǎo)入到虛幻軟件里賦予材質(zhì)。

圖為60年代房屋模型

80年代的房屋框架采用虛幻軟件里面的平面搭建而成，還原綠墻裙的墻壁需要通過貼圖來進行。材質(zhì)貼圖的制作需要首先到ps制作兩種顏色相接的圖，用ps吸取顏色，還原真實的墻壁顏色，通過Substance Painter來刻畫墻面細節(jié)。將所有貼圖鏈接在虛幻引擎中材質(zhì)球，賦予搭建好的面上，這就完成了整體的墻體部分。

現(xiàn)代場景直接用調(diào)整好參數(shù)的長方體做墻體，賦予基礎(chǔ)材質(zhì)球，并進行參數(shù)調(diào)整。陽臺玻璃的制作是先搭建好一個基礎(chǔ)模型，創(chuàng)建一個基礎(chǔ)材質(zhì)，將混合模式調(diào)整為半透明，打開空間反射，光照模式調(diào)整為表明半透明體積，進行相應(yīng)的節(jié)點鏈接，調(diào)整粗糙度，高光度和不透明度。

3.房屋內(nèi)部模型制作：

三個年代各有代表性物件，每一個物件都是一段發(fā)展史，要充分利用好每一個細小的物件。三個年代展現(xiàn)的側(cè)重點不一樣，60年代是艱苦奮斗，80年代是奮進發(fā)展，現(xiàn)代是美夢成真。

物件大部分采用3Dmax以及Maya進行建模，小部分在Bridge里下載模型導(dǎo)入虛幻軟件中，在ps中處理法線貼圖和凹凸貼圖，材質(zhì)編輯器里進行節(jié)點連接，調(diào)整參數(shù)以達到最還原的狀態(tài)。部分比較特殊材質(zhì)的貼圖則是在Quixel Mixer里完成，比如生銹的鐵壺。很多物件是運用虛幻引擎自帶的立方體搭出框架，然后再賦予其材質(zhì)。

4.光線布局

光線是營造氛圍的最佳手段，不僅其指向性能夠引導(dǎo)人們的視線，還能在明暗對比下體現(xiàn)出層次感，更具真實性。

60年代的晚上光源大多數(shù)來自燈光，展現(xiàn)的也是整體昏暗的效果。夜間的光感主要通過臺燈，模擬月光光感來完成。在這里主要從窗外打進平面光，營造室外光線照進房間的效果。房間的兩個燈為主光源，各種燈均是采用點光源，散射范圍也比較小。盡管光源個數(shù)很多，但是整體光源強度都很低，陰影也很明顯。

80年代的場景主要是運用太陽光源以及點光源。早上的光線色溫比較高，太陽高度較低，畫面會呈現(xiàn)冷色調(diào)，給人以沉穩(wěn)，寧靜的畫面感。在光源的布置上主光源采用太陽光，布局在窗外樹后，用樹枝產(chǎn)生遮擋，加上輕柔的紗窗能夠柔化光線。點光源主要起補充光源作用，對場景影響較小，主要作用是營造環(huán)境光。

現(xiàn)代的場景中正午陽光比較強烈，給人一種非常明亮的畫面感。主光源采用太陽光，光源強度較早上來說高一點，從外打入。補充光源主要是場景中的燈，采用的是點光源營造整體氛圍，減少整體的陰影。點光源很多，但是根據(jù)總體的布局來進行光源布置，僅僅依靠太陽光體現(xiàn)不出正午的感覺。太陽光是暖色調(diào)，房間偏向冷色調(diào)，補充光源則是調(diào)整這兩者，讓兩者不沖突。

四.結(jié)論

本文就如何利用虛幻引擎，各種建模軟件還原60年代，80年代以及現(xiàn)代三個時期的房屋進行了研究和應(yīng)用。采用3dmax，Maya工具進行物件的建模制作，再利用虛幻引擎完成對場景的搭建。本項目以三維方式最大程度還原展現(xiàn)三個時期的房屋效果，能搭配各種展示產(chǎn)品，可以以第一視角進入場景，細致觀察每一個物件，做到沉浸式體驗。

本項目通過對60年代，80年代以及現(xiàn)代的房屋進行研究，并找到對應(yīng)年代的特色物件，利用虛幻引擎搭建出三個年代的房屋，并對各物件進行還原。在虛幻引擎里能夠達到真實還原效果，可以有效了解攀枝花建設(shè)發(fā)展史，從而達到思想教育的目的，也對歷史文化的進行有效的數(shù)字保護。

在項目研究和整體實施的時候，存在著一些問題：1.本文針對的是攀枝花地區(qū)，但是在收集資料過程中有關(guān)攀枝花的資料不是很多，導(dǎo)致有些細節(jié)沒有全面展示出來。2.三個場景均在三個文件里，現(xiàn)沒有找到合適方法合并在一個場景里，影響展示的方法。3.由于時間的緊迫性沒有找到合適的產(chǎn)品來進行展示，目前通過視頻錄制下來觀看，或者通過軟件操作實現(xiàn)沉浸式。

通過三維建模來實現(xiàn)保護逐漸消失的老房屋，可以有效實現(xiàn)傳承和保護。本項目集合了攀枝花的發(fā)展歷史，對今后的三線研究可以提供有效的資料信息，促進更多人了解攀枝花，了解三線建設(shè)，以更好的傳承三線精神。