湘西地区非物质文化遗产VR技术保护与活化系统构建

伍海琳 肖伊宁

摘 要：虚拟现实（VR）技术可以依借其核心技术优势生成真实、生动的三维仿真系统，是当前国内外各领域、各行业正在积极深入研究的一种技术，可以形成“沉浸”真实环境的感受及体验，对于非物质文化遗产的保护和传承尤为重要。笔者基于虚拟现实技术，同时结合湘西土家族苗族自治州非物质文化遗产的特点，寻求虚拟再现其“非遗”项目，对其“非遗”VR技术保护与活化系统进行构建，以期为展现、保护、活化这些民族的瑰宝提供借鉴。并从非物质文化遗产的真实再现、技术和资源系统等方面提出在非物质文化遗产数字化保护的系统。

关键词：VR技术;非物质文化遗产保护;湘西

非物质文化遗产的保护在我国的起步较晚，虽然保护意识近年来有提升，但相关立法不完善，保护措施也很欠缺，导致了很多宝贵的非物质文化遗产的流失，情况不容乐观。随着信息科学技术的迅猛发展，再加上非物质文化遗产的保护越来越被人们所重视，非物质文化遗产的保护也逐步数字化。信息技术被越来越多的运用到非物质文化遗产的保护中，使得数字档案具备了高精度、易复制、易保存等特征，三维数码摄影技术、利用录音设备录音技术、扫描技术等信息技术的运用节省了大量的储存空间。虚拟现实技术是在整合多元数字化技术的基础上，模仿或还原非物质文化遗产。人们在"非遗”的虚拟现实环境中，能够深入的、彻底的体验、感受非遗，犹如身临其境一般。此外，交互性是虚拟现实技术的最大特点，用户在此技术的支持下可以实现与虚拟现实环境的互动，并且只需通过操作一些简单的设备即可。因而，在还原、保护、活化非物质文化遗产上VR技术展现了的巨大优势。

一、国内外利用VR技术进行非物质文化遗产保护与活化的研究综述

（一）国外研究综述

目前，国外文化遗产虚拟现实技术保护方面的研究现状，主要集中在两个方面，一是VR技术技术规范和元数据标准的研究，二是VR技术及实践研究。美国、日本和英国是较早利用科技手段进行文化遗产VR技术保护的领先国家。首先，VR技术技术规范及元数据标准方面：许多研究机构都制定了VR技术资源的存储规范和传播规范。都柏林核心（Dublin Core，2012）是由数十位来自图书馆、计算机、网络方面的学者及专家一起研制的一种最被普遍接受的文化资源元数据标准，其特点是格式简单、易于使用;Nur Atakul等（2014）[1]为非遗储存项目引进或开发知识数据库，实现可持续的非遗项目存储与恢复。Marcello Carrozzino，等（2011）[2]学者对虚拟交互平台进行开发，在此基礎上数字化演示以及示范教学我国传统工艺。其次，VR技术实践研究方面：联合国教科文组织吸收了“虚拟遗产网络”，借助VR系统来展示以及保护文化遗产。并完成我国的兵马俑虚拟模型的制作，还包括庞培古城虚拟模型的制作、巨石阵虚拟模型的制作等，再将彩色立体数字模型输入到虚拟现实系统中，完成了虚拟博物馆的创建。

（二）国内研究综述

我国对“非遗”的保护起步较晚，在该领域的研究以及实践都落后于西方国家，当前我国对于利用VR技术保护非物质文化遗产的研究还处于初级阶段。理论研究方面：主要体现在VR技术方式、思路、采集、元数据、存储、数据库构建等VR技术问题的探讨。冯裕良，焦梦杰，池芳龙（2017）[3]以安徽文化为例，论述了VR技术的记录保护和虚拟再现制作的方法。叶颖（2016）[4]阐述了民俗类“非遗”数字化保护的现状，在此基础上建议从分类、搜集、表达、保护以及传承等方面提出加强民俗类“非遗”数字化保护与活化的对策。高力群、杨波（2015）[5]从VR技术的概念和基本特点出发，对其在“非遗”保护与传承的中应用的优越性进行了论述。黄永林（2012）等人探讨了数字技术在非物质文化遗产VR技术采集、存储、复原、再现、展示与传播等VR技术保护中的作用与基本思维路线。实践应用方面：较为有影响力的项目主要包括：一是敦煌研宄院与美国西北大学共同开展的“数字化技术敦煌壁画合作研宄”项目，阐述了虚拟现实、三维激光扫描、无线网络传感等数字技术在敦煌莫高窟文化遗产的数字化技术保护、展示与传播中的应用。二是故宫博物院建造了我国博物馆领域首个“虚拟现实”展示平台。三是山东曲阜复原了孔庙等历史建筑，建立虚拟漫游系统以数字化的形式向游客展示此类项目，在保护古建筑及文物信息，促进旅游开发等方面取得了较好的成果。

（三）研究述评

信息技术的不断发展以及数字地球理念的广泛实践使得虚拟现实技术运用的推广成为可能，那么，关于怎样充分利用VR技术对非物质文化遗产进行保护的研究变得尤为迫切和重要。总体来看，通过长时间的大量研究，我国在基于虚拟现实技术基础上对非物质文化遗产化保护方面，不断有新的突破，但要取得长足的进步，还需付出更多努力。现阶段研究还存在不足之处：一是多数研究成果重点关注于与具体“非遗”保护项目相结合，缺乏整体性、系统性。二是多数研究成果侧重于研究其特征、现状及保护对策，少见对"非遗”的虚拟现实实现机制进行系统构建与研究。本论文将以湘西土家族自治州为例，以湘西土家族“非遗”作为整体研究对象，对其“非遗”VR技术保护与活化系统进行构建。

二、湘西土家族苗族自治州非物质文化遗产保护现状及其问题

（一）非物质文化遗产资源现状

湘西土家族苗族自治州坐拥大量的“非遗”珍贵资源，是我国进入“非遗”保护综合性试点的唯一一个少数民族自治州。湘西这些文化遗产贯穿于土家人民日常生活的始终，体现了土家族传统文化的精髓，见证了土家族几千年的发展历程，对于我们总结过去，展望未来，持续推动少数民族集中地区繁荣发展具有意义重大。但是，一方面由于科技日新月异，新兴事物层出不穷，以及全球化、一体化、现代化步伐加快，另一方面由于“非遗”不可再生性的特点，世界范围内“非遗”普遍面临着消失和濒临灭绝的危机。如何有效保护“非遗”已刻不容缓。

湘西少数民族地区（主要指湘西土家族苗族自治州）是我国拥有“非遗”资源较多的地区，也是我国较早被列入“全国民族民间文化遗产保护”综合试点地区。该少数民族聚居区包括土家、苗、瑶、侗、白等少数民族，拥有极其丰富的非物质文化遗产资源，分布在8个县（市），涉及到16大门类，三千多项。根据2015年底公布的数据显示，湘西土家族苗族自治州的国家级“非遗”名录有26个，省级保护名录有62个，州级“非遗”名录有257项，此外，还有国家级代表性传承人22名，省级代表性传承人70名、州级代表性传承人227名，拥有国家级民族民间文化艺术之乡8个，国家级非物质文化遗产传习基地1个，州级“非遗”传习所34所，同时还建立了“土家族文化生态保护基地”和“苗族文化生态保护基地”[6]。非物质文化遗产的文化形态是脆弱和宝贵，是由于文化载体兼具流变性和非实体性的特点，随着时间不断推移、社会不断发展，很多“非遗”赖以生存的根基逐渐消失，这使得他们容易濒危和消亡。因此，我们有强大的责任感和使命感呵护这些文化遗产，并选择最佳的方式使之得以传承。而遗憾的是，湘西至今没有建立起来真正意义上的“非遗”数据资源库，数字化也并未真正融入到湘西“非遗”的保护与活化中来，“非遗”保护进程还有巨大的空间与潜能可以挖掘。本文以湘西地区少数民族的“非遗”为载体，探讨其基于虚拟现实技术的保护和活化方法，以期进一步为我国少数民族地区“非遗”项目的保护与传承贡献力量[7]。

（二）非物质文化遗产境况

1. 少数民族语言日渐濒危

语言作为一个民族文化的载体，通常在文化的传承中扮演着重要的角色，随着经济社会的发展，城乡差距的进一步扩大，湘西土家族苗族大批年轻人选择到沿海地区务工，生活环境的变化使得民族语言水平逐步弱化，普通话早已代替民族语言成为当地的通用语言，大多当地年轻人不再具备完整表演本民族歌舞，掌握土家族语言苗族语言的能力，这种境况使得诸如土家族神歌、哭嫁歌及苗族的占老话、苗族民歌等用土家族语言和苗族语言说唱和传授的民族民间文化难以传承，面临消失或绝迹。

2. 传承人年龄结构偏大

在“非遗”项目的传承中起主导作用的是作为沿袭“非遗”的个人或团体传承人，这意味着脱离传承人这个载体，“非遗”的就不可能传承。传承人的消失意味着由他们存续的特定的“非遗”的灭绝。湘西州“非遗”传承人年龄普遍偏大，州级以上的大部分年龄在60岁以上，更有一些疾病缠身，已无法演唱或展示，更别说带徒、传艺。一方面随着传承人的消亡，另一方面准传承人未被纳入到民族民间文化的保护工作中来。许多极其宝贵的“非遗”都面临着绝迹的风险。

3. 多元文化和现代文明冲击较大

受多元文化和现代文明的冲击，湘西州人民更加乐于接受现代的、西洋的、流行的舞曲，人们对外来的多元文化艺术形式持包容态度，原有的民族传统文化艺术已被遗忘殆尽。同时，在其它文化的强烈冲击、围攻之下，民族传统文化自信心也逐步丧失。汉文化及西方文化就是这些强势文化的两种典型代表，它们对湘西的优秀民族传统文化的传承构成了威胁。

4. 重视项目申报，轻视保护工作

近年来，湘西自治州“非遗”的申报和立项工作比较突出，但其对“非遗”的保护工作却差强人意。例如在经费上面，政府每年在“非遗”的保护与项目申报、聘请国内专家的经费分配上极不平衡，投入到“非遗”保护中的费用少之又少。如吉首市“非遗”保护专项经费匮乏，在国家级项目中只有湘西苗族民歌获得专项保护经费，省级项目中只有苗族趕秋节、乾州春会获资助。同时，“非遗”民间传承人的经费保障也是不足的，目前，政府给予州级传承人1000元/年/人的经费补贴，省级为5000元/年/人，国家为10000元/年/人，这些补助不足以支撑他们的基本生活开支，更别提能够激励传承人了，不利于民族文化传承工作的开展。另外，由于传承人高龄化趋势增长以及越来越多的青年人外出务工，出现了"苗寨没有人学苗歌跳苗舞、土家族没有人会讲土家语”的尴尬局面，“非遗”的保护与传承更为迫切。

（三）非物质文化遗产现有保护方法及其缺点

“无形化”和“活态化”是“非遗”最基本的特性。一方面，所有遗产都不具备实物特性，只能通过口、肢体、行为以及技能等来表达;另一方面，其演示以及传承彻底依附于人，因此具有人在艺在、人亡艺绝的“活态化”特性。当前，湘西州对“非遗”保护基本上采取如下四种方式：第一，对“非遗”传承人进行保护，如：师徒式、家传式等。这种方式用的比较普遍，但是人类会因为偶然事故或生老病死而离世，导致“非遗”存在消亡或灭绝的风险。第二，旅游与开发，如：建立民俗村。这种方式很好地促进了当地经济，但同时也存在弊端，如“非遗”易受外来因素的侵害，其原真性难以维持。第三，教育教学。开设相关课程，或是将“非遗”带入到课堂上，通过这种方式能够让更多人认识“非遗”，扩大其知晓度以及影响力，然而毕竟学校的资源有限，难以达成预期效果。第四，通过各地的民族文化博物馆、图书馆保存。保存的主要形式是书籍、音频，但是通过这些形式对“非遗”进行记录与保护，需耗费一定的人力、财力、物力，且易出现老化、失真等问题。

三、VR技术非物质文化遗产保护与活化的内涵剖析

由于“非遗”本身存在的一些缺陷以及传统保护方法的不足，使得许多弥足宝贵的“非遗”面临着流失、灭绝的风险。VR技术弥补了传统保护方法的安全性低、流传性低、容易失真等问题，其在还原与保护非物质文化遗产方面具有强大的优势。

（一）VR技术概念界定

多种科学技术被应用于VR系统，如计算机仿真技术、计算机图形技术、显示技术、传感器技术等，其核心是建模与仿真——利用计算机模拟真实事物的虚拟三维空间，该空间使得用户有一种沉浸感，如同身临其境一般，并在此情境中实时与虚拟环境进行交互，有助于启发用户的构想。因此，沉浸-交互-构想便是VR系统的三个基本特征[8]。

（二）VR技术应用于非物质文化遗产保护的优势

一是利用虚拟现实技术保护“非遗”原真性高。它在虚拟现实环境中添加“非遗”依存的一些环境因素，这些环境因素有些因自然灾难而消失，有些因社会更迭而消失，这样以来使得原真的“非遗”重新出现，不仅能够还原和记录出“非遗”的真实面貌，还让大家更全面、更深入的认识 “非遗”以及切身体会其魅力。

二是利用虚拟现实技术保护“非遗”可传播性强。利用VR技术将“非遗”数字化，使得“非遗”的保护不再受到时空的限制，我们能够在互联网上高效便捷地对“非遗”进行检索、阅览以及传播。例如，用户只需穿戴好VR设备，就可以体验“非遗”的魅力，此外，用户也可以在数字化博物馆中检索相关知识，进一步了解“非遗”，并通过网络进行共享。

三是利用虚拟现实技术保护“非遗”的成本较低。利用VR技术保护“非遗”通常给人造成一种成本较高的错觉，但高成本仅限于在收集资料、前期开发、建模投入这几个前期阶段，在后期的维护、管理阶段成本实际上是非常低的。综合而言，其总成本要远低于传统保护方式。

四、湘西地区非物质文化遗产VR技术保护与活化系统构建

（一）系统设计目标

建立一个虚拟场景，模拟客观现实世界在该场景的活动，并在此基础上交互查询“非遗”项目资料是湘西地区非物质文化遗产VR技术保护与活化系统的设计目标。依据设计目标，首先创建一个虚拟世界，随后将搭建好的虚拟世界移入虚拟交互平台软件，再对场景进行驱动，并虚拟场景与人的交互设置好。这样设计一是要使得湘西州“非遗”项目的信息可视化，二是要满足人与场景的实时交互需求。因此，计算机空间中的虚拟空间以及该虚拟空间交互平台是整个系统的两个主要组成部分。

（二）VR技术保护与活化系统构建过程

VR技术为湘西州“非遗”再现提供了坚实的技术保障。一方面，为我们提供一个多角度观看“非遗”的三维虚拟场景。使用VR技术对“非遗”的表现形式进行计算模拟，设计出虚拟的道具、表演者、环境等，构成一个三维虚拟场景;另一方面，帮助用户进行视觉模拟体验。在交互模块中，我们能够通过体态、手势等多种方式与虚拟场景进行交互、体验。例如国家"非遗”名录"梯玛歌”，虚拟现实技术让我们不仅能够更加详细的了解"梯玛歌”这种吟唱式的长篇史诗、亲身参与、让观众参与传承和传播，最终达到一个比较好的预期效果。VR技术保护与活化系统构建的整个过程分为三维模型制作、虚拟现实编辑、虚拟漫游、建库存档四个部分。

1. 三维模型制作

（1）数据采集

虚拟现实系统的基础是数据采集，数据采集为三维建模提供了依据。为了在虚拟场景的演示中体现“非遗”文化的原真性，我们对湘西州的语言文学、文化艺术、节庆风俗、手工技艺等非遗原始数据进行搜集是必不可少的。首先是要深入湘西地区实地考察、亲身体会、获取一手资料。例如查找当地资料、县志等，取得各项原始数字资源，包括图像、文字、音视频、三维对象等。其次是将收集来的信息整合、分类，并数字化。最后数字化后的资源分类存储，并在此基础上构建“非遗”资源数据库。

（2）总图生成

以土家族摆手舞为例，总图生成的步骤为：使用全站仪大范围的控制测量摆手舞的大型场景，利用360度全景技术将各个表演者、服饰、道具等各部分分别拍摄成全景图，再运用激光扫描技术快速地获取点云数据，与采集到的数据以及照片进行匹配，完成数据加工，并在此基础上获得所需要的各个角色的图像。为了在虚拟场景中获得高精度三维信息、展示别开生面的摆手舞表演，可以在拍摄过程中采用多种测量方法進行多方位、高精度拍摄。如人工测量技术、相机测量技术、激光扫描技术等都是常用的测量技术。

（3）三维建模

VR系统创建的核心技术是三维建模，三维建模也是“非遗”展现的重要步骤。“非遗”以人为本、依存于人，它的经验、技艺和精神以人为中心，并强调与传统文化表现形式相互联系的实物、场所，属于一种活态文化遗产。因此不但要对“非遗”传承人或者演示人的表演过程进行三维建模[9]，而且要对与“非遗”传承人或演示人相关的实体进行建模，只有这样才能全面地展示、保护、传播“非遗”。当前比较成熟的建模软件有3ds MAX、Sketchup、Maya、Flame等，我们最常用的方法主要是利用这些软件交互式地对目标进行三维建模，使建模精度可以满足现实应用的需求[10]。

1）对相关实体建模。这一环节是对演示过程建模的基础，对相关实体建模主要指的是对“非遗”展示环节中的表演者、用到的道具、以及环境等实体进行建模。以辰河高腔民间戏剧为例，首先在几何图像混合建模技术构建虚拟场景的环境的基础上，将获取的场景和实物照片作为样本，重现场景和实物，再从重现的戏剧场景及实物中获取与实物比例一致、色彩相同的六面截图，因而获得的视觉效果十分逼真。然后运用几何建模技术构建出辰河高腔戏剧场景的几何模型。

2）对演示过程建模。它主要是指对演示者或表演者在整个过程中的表情、动作进行捕捉，真实的再现表演或演示过程。VR系统中所谓的行为其实就是演示或表演过程中的连贯动作。例如对湘西土家族的摆手舞、湘西苗族的鼓舞、毛古斯舞等民间民族舞蹈，土家族的织锦技艺、苗族的银饰锻制技艺等传统手工技艺，土家族咚咚哇、苗族民歌、酉水船工号子等民间音乐实现表演动作的片段进行分解，再总结出这些连贯动作的分解步骤，并对他们的行为进行设置。这里我们既可以对每一个动作进行参数编程，也可以运用3d MAX来完成多种预设的动作，方式是对多个运动部位进行运动关系的分析，从而增加其自由度节点。

2. 虚拟现实交互编辑

（1）贴图、去冗等后期处理

这一部分是虚拟现实编辑部分，需要我们投入大量的精力，因为它与虚拟现实应用的的最终效果直接相关。利用在建模部分所获得的截图对模型进行透明贴图或无缝贴图，获得表面细节，同时要保证数据精确度，再做后期处理，例如消隐、去掉冗余的面、纹理映射、渲染，光照和透明剔除等，最后就得到了效果逼真、视觉丰富的模型。

（2）导入虚拟现实软件平台完成交互设计

交互设计这一环节指的是在三维建模完成以后，将其导入虚拟现实平台。目前虚拟软件平台有converse3D、Quest3D、VR-PlatForm、Unity3D、Virtools等，Unity3D三维虚拟现实软件平台是其中用得比较多的，它操作简单、功能强大，支持0penGL和DirectX11，支持Java Script、Boo脚本语言，而且完全可视化、灵活度高、稳定性强，支持顶点、像素渲染，能完整还原非遗项目。

3. 虚拟漫游

虚拟漫游系统是一个对现实空间或想象空间进行实时仿真的虚拟空间，它包括一个虚拟环境，视、听、触觉一体化是该虚拟环境的特点。用户通过借助VR相关设备一方面可以从任意角度对虚拟对象进行观察，犹如身临其境般漫游于虚拟世界，另一方面也可以对虚拟对象按自己的意愿进行操作[11]。

虚拟世界构建完成，我们就可以进行虚拟漫游。在虚拟环境中，我们可以对各个项目进行展示，用户既可以整体观赏“非遗”项目，也可以观看、体验其每一个场景、每一个细节。首先，该系统突破了传统的单向性的展示、宣传。一方面，用户能够全面、深入了解湘西州“非遗”项目，获得相关资源，并且能够便利地将获取的资源进行共享。另一方面，用户戴上简单的设备进行简单的操作就可以和虚拟场景进行交互。例如可以体验苗族剪纸、凤凰纸扎、蓝印花布印染等传统手工技艺，感受土家年、苗族四月八等民俗氛围，如身临其境一般。其次，该系统打破了展览的时间、空间以及物质条件等的束缚。这就为"非遗”项目跨族群、跨时空的传播、保护提供了条件。因此它打破了时空的限制，创造出一个灵活的视角，极大的促进了在线虚拟旅游事业的发展，并使得大批非遗项目得到了很好的保护与传承。

4. 建库存档

建库存档是指为了实现资源共享，将“非遗”项目的所有数据都储存到数据库中，进行数据备份，并确保网络安全。这样既为我们获取“非遗”项目及其相关信息提供了便利，又使用户更加全面、深入的了解“非遗”及其相关信息。在此基础上，才能实现“非遗”项目全方位的展现、传播以及保存。

五、结语

非物质文化遗产以一种它所独有的方式向世界展示着人类成长的历程，尤其体现了人类生活方式以及民俗文化的存在与发展，可以说是一块记录人类发展历史的“活化石”。然而，非物质文化遗产不同于物质文化遗产的是它“无形”状态的特殊性，不利于人们对它的宣传以及保护，就像我们所了解到的，传统的保护方法出现了种种弊端。

VR技术为“非遗”的保存和发展提供了新的视角，为“非遗”的展示、传播、保护、活化注入了新的生命力，为濒危文化遗产的再现和传承提供了可能，它成为了21世纪科学技术发展的一个重要方向。本文以湘西土家族苗族自治州为介入点，建构起虚拟与真实、线上与线下全方位立体化的文化体验设计，深度融合了文化与科技，提供了“非遗”保护与活化新途径。因此，我们应在充分研究、利用该种先进新兴技术的基础上不断探索、改进“非遗”保护、活化系统，解决非物质文化遗产保护难、传承难的问题，使其再现生机、活在当下。

参考文献：

[1] Nur Atakul， Muhammad Jamaluddin Thaheem， Alberto De Marco. Risk management for sustainable restoration of immovable cultural heritage[J].Journal of Cultural Heritage Management and Sustainable Development， 2014，4（2）：149-165.

[2] Marcello Alessandra Scucces， Rosario Leonardi， et al. Virtually preserving the intangible heritage of artistic handicraft[J].Journal of Cultural Heritage，2011，（12）：82-87.

[3] 吳林博.河南民间文学类非遗项目的保护和传承[J].中华文化论坛，2017，（1）：90-95.

[4] 叶颖.民俗类非物质文化遗产数字化保护研究[D].福建师范大学，2016.

[5] 高力群，杨波.虚拟现实技术在河北省非物质文化遗产保护中的应用研究[J].大舞台，2015，（3）：231-232.

[6] 湖南统计信息.湘西州2016年国民经济和社会发展统计公报（2016）[EB/OL].http：//www.hntj.gov.cn/tjgb/szgb/201504/t20150409_115902.htm.

[7] 张飞燕.民族地区非物质文化遗产的保护与传承——基于湘西自治州的实证研究[J].民族论坛，2017，（3）：92-95.

[8] 姜寿晖.多源信息融合交互式三维动态视景VR技术的应用[J].电子技术与软件工程，2018，（3）：157.

[9] 徐硕，孟坤，李淑琴，丁濛，邬丽君.VR/AR应用场景及关键技术综述[J].智能计算机与应用，2017，7（06）：28-31.

[10] 董坚峰.湘西少数民族非物质文化遗产数字化保护研究[J].资源开发与市场，2013，29（12）：1298-1301.

[11] 王洪.基于虚拟现实的三维漫游技术研究与实践[D].电子科技大学，2004.