基于虚拟现实技术的中山非物质文化遗产保护的研究

伍丹 顾汉杰

摘要：非物质文化遗产不仅是人类认识自身传统的基础，同时也是开创未来的重要前提。但在全球化趋势加强和城市化进程加快的过程中，非物质文化遗产受到越来越大的冲击。本文在分析当前中山非物质文化遗产保护现状的基础上，提出将虚拟现实技术应用于中山非物质文化遗产的保护和传承，并站在虚拟现实技术保护的设计视角，设计了中山东凤五人飞艇赛的游戏案例。

关键词：虚拟现实技术；非物质文化遗产；中山；保护技术

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2019）01-0086-03

广东省中山市是国家历史文化名城，这里蕴藏着丰富的非物质文化遗产。当前，中山保护非物质文化遗产主要有以下几种方式：一是保护现有的非遗传承人和积极培养下一代传承人；二是对非遗利用图片、文字、录音、录像等传统媒体方式进行记录和保存；三是通过旅游与开发的方式，让游客实地体验；四是通过学校和群团组织的方式进行非遗的传承。虽然这些方法对非遗的继承和发展起到了一定作用，但仍有不足。因此，如何进一步借助技术优势，在教学中将非遗文化传播给学生，让他们真正接受、喜欢非遗文化并传承非遗文化，一直是笔者在思考的问题。

虚拟现实技术及其应用于非物质文化遗产保护的重要意义

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种利用计算机生成逼真的视觉、听觉、触觉等感觉的虚拟环境，是以交互性、沉浸性、构想性和多感性为基本特征的沉浸式体验技术。虚拟现实技术不仅能够让体验者通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，让体验者体验到在真实世界中无法亲身经历的感受。因此，相对于传统的一维文字记录和二维影视资料记录来说，利用虚拟现实技术对中山非遗进行记录、归档和传播，可真实再现、数字化管理、有效传播和共享中山非物质文化遗产，而且利用新技术向学生宣传非遗文化，更易于让他们接受和喜欢，并真正将非遗传递下去。

1.避免中山非遗文化流失或异变

虚拟现实技术应用在非遗保护中，可避免出现断层、塌方式的中断，更可因应在非遗文化推广过程中出现的失真或者异变。

2.注入时尚元素，永葆中山非遗青春

借助虛拟现实技术可开发非遗游戏，使非遗一改陈旧之面貌，代之以开放、活力之新颜。另外，虚拟游戏可以更好地满足学生需求，提升参与动机，可以大大激发学生的学习兴趣，通过交互，使得学生对过去的历史文化有更深刻的理解。

基于虚拟现实技术的中山非物质文化遗产保护的设计视角

虚拟现实技术应用于非遗研究的最初动机是利用虚拟现实技术促进非遗的保护、历史研究、复制、再现和展示。然而，虚拟非遗研究的方向已经发生了转变，即从仅仅为了展示而创建三维的遗产对象模型，转向创建一个能够促进非遗学习的虚拟环境，让学生感受和理解另一种文化。

1.设计以非正式学习为导向的中山虚拟非物质文化遗产

当前，许多虚拟非遗项目采取的方法在本质上更倾向于教学，虚拟环境的设计就像设计课件或教学计划，而“学习部分”的评估就像有人在考试——通过记忆回忆。记忆回忆的例子是使用多项选择题来评估学生通过访问虚拟环境对文化的理解，或者是拼图游戏，学生需要重新排列拼图直到它形成正确的图像。而非遗学习的目标应以非正式学习为导向，强调历史文化意识。

2.创设沉浸式的中山虚拟非物质文化遗产环境

在虚拟环境中进行非遗的学习，仅仅准确、真实地再现非遗是不够的，应着手开发一个能够促进学生进行中山非遗文化学习的沉浸式虚拟环境，设计时应考虑以下三个方面：一是创设的虚拟环境看起来更真实；二是促使学生运用视觉、触觉、听觉等多感官互动；三是创设引人入胜的活动。这样不仅可以让学生接触到过去，而且还可以让其享受在有限的时间内进行自主学习。另外，虚拟游戏以一种更积极、更吸引人的方式支持学习，从教学的角度来看，它们提供了高级的交互，如定制学习路径的可能性，以及跟踪学生行为的成功或失败，并且更适应于满足特定用户的学习需求。因此，根据中山非遗的类别，可设计开发虚拟游戏丰富非遗环境的塑造。

虚拟现实技术的具体应用

1.虚拟现实技术在中山东凤五人飞艇保护中的设计思路

笔者以《东凤五人飞艇》为例，设计了一个基于虚拟现实技术的五人飞艇赛的游戏，希望能让学生在游戏中了解中山的非遗文化。东凤五人飞艇诞生于清代，是中山市东凤镇当地百姓承习龙舟传统文化，并根据自己所掌握的劳动和生活技能而沿革的一项以庆祝秋收为主题的传统体育活动，赛程长达数十公里，比赛时间在三四个小时左右。东凤五人飞艇赛由起龙、放龙、比赛、夺标、领奖、吃龙舟饭、收龙等多个环节组成。每次比赛都有数十只艇参加。

（1）设计赛艇游戏案例脚本

为飞艇赛设计游戏脚本，包含下列步骤：①确定游戏的背景设定，使游戏世界观符合当下社会现实；②设计游戏剧情，创设出参赛选手划艇的形象情境，增强学生代入感；③设计游戏任务，将起龙、放龙、划艇比赛、夺标、领奖、吃龙舟饭、收龙等知识内容分解到各个任务中，并与剧情主线走向融合；④设计游戏关卡，将五名选手各自划艇技能的虚拟现实操作与游戏难度系数进行关联，利用互动设计理念优化关卡的人性化操作，以做到对大部分新手的友好适应。在节奏控制方面，可搜索游戏的线索，以便进入下一个关卡，在这个关卡中，线索可嵌入到虚拟环境中，甚至外部资源，如书籍或互联网处获取。

（2）设计基于Unity3D的三维场景重建方案

开发平台主要采用虚拟现实引擎Unity实现，技术上采用当今流行的三维虚拟现实场景建模方案。具体研发步骤为：研究基于3dsMax和Unity3D的三维场景重建方法，对游戏的划艇虚拟环境进行构建和渲染；研究基于树状结构的层次建模方法，对游戏的任务三维场景进行快速的构建和渲染。

（3）设计赛艇游戏展示方案

为赛艇游戏设计展示方案：应用无人机拍摄、照片三维重建、角色动作捕捉、引擎场景渲染与交互设计等技术，快速生成东凤五人飞艇赛的情境，实现其虚拟再现、知识可视化及互动操作，通过网站或手机端让学生参与到五人飞艇赛中来，进行人机交互，通过虚拟现实技术体验龙舟竞技的快感，给学生带来全新的体验。

2.虚拟现实技术在中山东凤五人飞艇保护中的开发应用

（1）原始素材的收集和数字化处理

笔者和学生一起，通过实地走访中山市东凤镇永益村、传习所东凤镇永一小学和中山市非遗展示馆，向传承人和当地人了解东凤五人飞艇赛的龙舟传统文化，观看飞艇相关藏品，了解基本划船技能以及在划船过程中胳膊如何摆臂等。采用数字摄影的方式获取飞艇、飞艇赛场景和服装搭配，对起龙、放龙、比赛过程、划艇技能、收龙、赛程口号等利用数字摄影、三维动态捕捉进行数字化采集、存儲。后期通过Photoshop进行图形的后期处理、编辑和优化，再借助三维建模技术、三维动画技术对收集到的原始素材进行分类整理，将其分为视频资源库、音频资源库、文本资源库、三维模型资源库和动作资源库。

（2）三维场景建模

三维场景建模主要分为人物建模与场景建模。人物建模采用3dsMax进行，首先绘制一个角色三视图，将三视图导入到3dsMax以作为设计参考，接着使用Polygon进行多边形建模构建角色头部、身体等部件，对于角色的贴图采用UVW展开修改编辑，贴图素材本身采用Photoshop基于贴图网格结合画笔、图章工具绘制制作。材质球渲染使用标准漫反射设置，并采用Mental Ray进行渲染。至于角色的动作实现，则应用前期捕捉到的动作骨骼序列，绑定到角色模型，通过创建Biped骨骼、蒙皮方法进行实现。场景建模在本应用中主要为室外场景，对于复杂度较高的场景，如河道与树木、石块等，使用无人机或云台进行全角度拍摄取材，采用Agisoft PhotoScan进行拼接渲染，导出为FBX文件到Unity引擎。对于几何形态棱角较为分明的物体，如划桨等物体，则使用3dsMax基本绘图工具进行绘制。贴图渲染基本上都采用标准的渲染方式，天空盒采用六面体标准素材设计。

（3）游戏仿真应用开发

游戏程序的仿真应用开发，主要基于Unity引擎实现。引擎环境配置主要基于5.6.x以上版本进行，使用Android 6.0 SDK适配移动版本输出。仿真应用的界面采用了5.x以后版本自带的UI组件进行绘制，相较于旧版本的GUI绘制方法它更适合设计者，更便捷。交互功能采用了C#进行编写，在VisualStudio IDE中进行调试。其中，人物动作的开发主要使用了Unity引擎自带的Animator控制器，对骨骼动作进行编排与调用，使其合理地分布在各个时间点上。对于操控道具的实现，主要基于刚体的BoxCollider方法实现碰撞监测，调用对应的交互函数予以实现。对于VR视角的实现，则是基于Google Cardboard SDK，其实现方法主要是使用Cardboard的VRCamera替换掉自带的mainCamera，将单视角修改为立体双视角。对于位置的模拟，主要基于硬件设备的陀螺仪配合VR SDK实现。

总结

虚拟现实技术应用于中山非物质文化遗产的保护，可以将遗产保护从静态展示中移出，以三维实景、虚拟现实形式捕捉，并使无形的方面恢复活力，这是记录和传播非物质文化遗产的一种新的途径；同时，在非遗保护方面不再仅仅关注非物质文化遗产的文献记载，而更关注教育、培训和学习的互动，关注非遗在青年一代中的传承。这是科技发展的必然，也符合人们的社会需求。

参考文献：

中山市非物质文化遗产保护中心网[EB/OL]. http：//www.zssfeiyi.com/xmzyk/xmctty/dfwrft/index.html.

基金项目：本文为中山市社会科学规划立项课题“基于虚拟现实技术的中山非物质文化遗产保护的研究”（编号：青201814）的阶段性成果；浙江树人大学2018年度校立优秀应用型课程“数字媒体设计案例”部分研究成果。