基于UE4虚拟现实技术的白鹿洞书院文化现代传承实践研究

摘要：白鹿洞书院作为我国四大书院之首，是江西书院文化的载体与见证。白鹿洞书院以数字化保存和传播的方式实现其书院文化的现代传承，符合时代发展要求，是有力建设推动赣文化传承的重要体现。现介绍了虚拟现实技术的基本特征，阐述了基于UE4虚拟现实技术的白鹿洞书院虚拟开发过程，并对白鹿洞书院虚拟环境进行了测评，提升用户体验，实现书院文化的现代传承。

关键词：UE4虚拟现实技术;白鹿洞书院文化;现代传承

0 引言

笔者曾在《基于现代传承视角下白鹿洞书院文化的保护利用研究》一文中，对白鹿洞书院的发展现状进行了剖析，进而发现白鹿洞书院存在文化资源开发不够充分、传播方式滞后、与当代教育脱节等问题，并探索出了现代传承的根本内涵和场所精神在于“自主的文化研究”和“自由的文化交流”，在理论层面上提出了以VR虚拟现实技术促进白鹿洞书院发展的观点。在此基础上，本文将从实践层面详细阐述如何利用UE4虚拟现实技术突显白鹿洞书院文化的核心内涵和场所精神，更新白鹿洞书院文化传播模式、创新传播媒介、优化传播体验，使之更好地与现代教育相融合。

1 虚拟现实技术的基本特征

虚拟现实（Virtual Reality）技术是指以计算机技术为核心，生成感官层面上逼真的虚拟环境，用户通过输入和输出设备与虚拟世界中的物体进行交互，进而产生亲临真实环境的感受和体验。虚拟环境可以是对真实世界的模拟，也可以是完全虚构的场景，均是通过计算机软件制作出来的三维模型。

1.1    沉浸感

沉浸感是虚拟现实技术最核心、最重要的特征，人類通过感官的反馈认识真实世界，对理想的虚拟世界也是如此。虚拟现实技术沉浸感的程度，就是用户通过硬件设备和自身感官系统与虚拟环境中物体交互而产生真实感的体验度。

1.2    交互性

交互，即交流互动，是主体与主体之间进行“对话”所产生的行为结果。现在多指互联网行业中用户与平台或用户之间，在交流互动的对话过程中导致需求、创意与新思维的产生。

虚拟现实技术的交互性是指用户通过特定的设备与虚拟环境进行交流互动，并且通过人类的感知系统对用户进行反馈。现在常用的设备主要有VR眼镜、数据手套等智能穿戴设备。

1.3    想象力

虚拟现实技术中的想象力与其他想象力有所区别，设计者对虚拟环境进行构思时，往往是给用户提供一种在现实生活中难以实现的另类体验方式。用户可以通过虚拟现实技术对现实生活中受限制的部分进行认知，从而丰富自身的知识结构，虚拟现实技术中的想象力是给用户提供一次对真实世界认知的体验机会。

1.4    传播性

虚拟现实技术的传播性之所以强于其他传播媒介，在于其种类较多，方式新颖，用户体验感强。虚拟现实技术的基本分类包括：移动端虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统及分布式虚拟现实系统，以上各类虚拟现实系统均具备较强的计算机和互联网特性，较于传统传播媒介来说，具备更快的传播速度、更广的传播范围和更好的传播体验。

2 基于UE4虚拟现实技术的白鹿洞书院虚拟开发

江西古代书院对我国古代教育和书院文化的发展及体系的完善发挥了积极作用。书院文化是赣文化的主要代表之一，不断加强对书院文化的保护、研究、利用工作，是促进江西文化大发展、大繁荣的题中应有之义。利用三维建模技术，对白鹿洞书院进行虚拟环境重现，可以冲破现实空间的限制，建立非现实性的新平台、新空间，引领受众进入一个可重构的数字化认知区域。

2.1    UE4虚拟现实技术

UE（Unreal Engine）是目前世界最知名、授权最广的虚幻引擎，自1998年正式诞生至今，虚幻引擎已经成为整体运用程度最高、次世代画面标准最高的一款游戏引擎。Unreal Engine 4是美国Epic游戏公司研发的一款3A级次世代游戏引擎，其渲染效果强大，采用PBR物理材质系统，其实时渲染效果可以达到类似vray静帧的效果，成为开发者最喜爱的虚幻引擎之一。

2.2    白鹿洞书院的3D建模

虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，通过建模模块搭建现实场景，如利用建模技术实现白鹿洞书院的数字化重构的主要途径是获取一个纵向的延续性的实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。

选用3D MAX软件对白鹿洞书院进行虚拟化建模，其既可以制作三维模型和动画，又可设置灯光、贴材质、渣染等。此外，该软件对计算机的硬件配置要求不高，便于安装使用。在书院虚拟模型的构建中，重点研究建模技术和贴图技术的实现。白鹿洞书院虚拟模型如图1所示。

2.3    白鹿洞书院3D模型的UV材质贴图

根据白鹿洞书院模型的材质需求，选择合适的相关纹理贴图，赋予场景中的屋顶、墙壁、地面、牌匾等模型上。在设置三维模型的材质和贴图过程中，需要选用png或jpg格式的图片用于制作软件中，png格式的图片可以保留图片的透明通道，使模型展示的效果更加真实。材质贴图规范如表1所示。白鹿洞书院材质图库如图2所示。

2.4    设置物理碰撞

物理碰撞的设置，是为了避免违反现实生活规律，避免用户在进行虚拟现实体验时，发生“穿透墙体”“穿透物体”等现象。同时，为了增强用户真实的体验感，研究团队在物体上增加了碰撞体。白鹿洞书院物理碰撞设置区如图3所示。

3 产品评测

产品评测涉及两个阶段，分别是内部测试和外部测试。内部测试主要由项目组成员针对产品的研发、安装及BUG等方面进行排查，保证用户的基本体验。外部测试是基于已有的VR设备（VR教室），预计针对50名大学生分别进行2次用户数据抽样调研，包括调查问卷、用户个人感受采访等方式，通过因子分析对研究结果进行评价，评价结果以图片形式展现，如图4所示。

从晕眩感测评的反馈数据来看，感觉晕眩的用户只占用户群体的4%，说明产品的舒适程度已经达到虚拟现实产品的预期目标。另外，从体验完产品对白鹿洞书院兴趣度测评结果来看，首次体验产品后表示对白鹿洞书院感兴趣的用户只有8人，经过第二次体验后，大部分用户对白鹿洞书院产生浓厚兴趣，并且表示愿意前往白鹿洞书院体会真正的书院文化。经过2次体验测评，用户的建议和期望主要有：增加人物角色和交互以及更多的游戏体验;分辨率更高、更清晰;能够用虚拟现实环游世界。

4 结语

本文通过制作白鹿洞书院的虚拟化场景模型，利用UE4虚拟现实技术，实现了白鹿洞书院文化的现代传承。提高用户体验，确定白鹿洞书院文化传承中具有代表性的重要场景、交互内容、切换路线等，是UE4虚拟现实制作过程中最重要的内容。建模过程中，设计人员要考虑实际应用对各场景的需求，以确定是利用全景三维数据按实景建立模拟场景，还是根据场景脚本需求人工虚构场景;利用全景视频处理软件进行后期剪辑处理，得到其全景视频或全景图。同时，VR场景交互动画及界面输出动画的PNG序列制作，也要根据应用场景脚本需求进行相应设计。最后，由编程人员根据设计脚本，实现UE4虚拟现实技术内容及其交互逻辑的输出，并测试各场景内容及其交互的完善程度。

综上所述，UE4虚拟现实技术是白鹿洞书院文化现代传承行之有效的传播手段，重构、传承和深化了白鹿洞书院的文化内涵和精神魅力。虚拟现实技术作为当下仿真技术的一个重要方向，在白鹿洞书院文化的传承中，通过搭建虚拟环境，结合控制模块和传感模块实现用户与虚拟环境的交互功能，有效促进了白鹿洞书院文化的现代传承。

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收稿日期：2020-07-23

作者简介：熊野川（1991—），男，江西南昌人，硕士研究生，助教，研究方向：艺术设计。