VR全景交互动态展示在美术馆中的应用*——以公望美术馆《富春山居图》为例

（浙江科技学院艺术设计学院,浙江杭州 310023）

位于杭州市富阳区的公望美术馆的镇馆之宝《富春山居图》自古以来有众多名家临摹，形成不同的摹本，部分幅面较宽的挂于墙上以纵向展示；部分幅面较窄的则水平放置于展柜中，参观者不得不靠近低头观看，十分不便。将《富春山居图》众多摹本制成全景动画，可极大程度上提升交互性与游戏性，甚至可以在需要的位置设置出发点，根据头部朝向激活触发点，跳转进入二级动画进行播放或者激活语音介绍独白。在美术大家的助益下甚至可以在原画作的基础上实现进一步的再创作，如添加人物及鸟兽于画作之上，使之栩栩如生，强化生活气息，这种创作源于原画高于原画，配合音效，能够使人获得身临其境的沉浸感受。通过这种方式，便实现了“全景”“交互”“动态”三者的有机结合。

一、山水画作的特征及全景展示方案

山水画作本身是平面的艺术作品。但若要实现立体效果，必须为其建立三维空间，如将《富春山居图》进行扫描、分层、补绘并制作人物花鸟动画，导入到UNITY 3D（或UE4）等交互引擎中，生成全景交互动画。《富春山居图》是美术长卷，接近全景成像，结合视听觉，令参观者产生更强烈的共鸣，参观者所感受到的是高度艺术化的环境。

传统绘画在一层画纸上实现，因此，远近的表现是相互重叠的，表现有：近大远小，远高近低，以近压远。在三维空间中实现全景效果，需要将场景三维化，至少全景360度化，要求富春山体远近分离，被遮挡的山体也需要补绘出一部分（不需要全部补绘），水体多为水纹，水纹的动态表现需要理解画家的意图以及江流平稳的效果。若出意境，则需茅庐、老翁、童子、村妇、农人、渔人等角色相匹配，还需要动态点缀，如柳树树枝随风飘动、渔船飘动、白鹭高飞等。这是需要投入大量精力（动画绘制）实现的部分。以国画山水的方式实现。将画作动画化的创造方案不能停留在表面（一级场景动画），还要针对细部进行创作（二级场景动画），二级场景动画的触发来自一级场景中的触发点。[1]

在一级场景动画中，有高精度方式、低精度方式两种选择。低精度方式简单以原画作处理为贴图，贴在环境球上，形成球体空间。高精度方式则以场景所有元素还原为三维的方式实现，将山体主体制作成高精度模型。逼真度极高。

在二级场景动画制作过程中，需要在《富春山居图》中选择不同的局部来进行动画再创作，设定生活化故事，将局部角色动态化，制作流程包括：剧本编撰、人物设计、场景设计、分镜绘制、人物与场景模型构建与贴图绘制、动画制作、特效制作、灯光渲染、后期合成、剪辑、音乐音效制作。

二、传统山水美术作品的艺术特征及《富春山居图》的概况及版本

中国大型水墨画（主要是山水画类型）多为散点透视（跑马透视），横向篇幅巨大，而纵向篇幅则有限，这种情况恰恰对应了全景影像的优势。不同于西方“透视”画法基于固定角度固定视点的画面形成方案，局限在较为狭窄的画面之中。三点透视的横向巨幅极其适合视野角度全方位的360度全景模式。[2]

中国古代绘画的透视原则多是“远高近低”。与多数的中国传统山水画一样，《富春山居图》亦采用横卷的方式，从人的正常视野，呈现了视角高度上的山水景色，将不同位置的山体景观以组合的方式安置在江边。在画面上，画家着重表现了山水的层次感，山体以一种近大远小的方式呈现交叠出来。在绘画构图中，《富春山居图》采用了“阔远”的方式，实现了绘画构图上的独特转变，实现了与纵向构图的山水画作完全不同的构成方式。

三、一级场景动画的实现流程

在一级动画中，需要在三维环境中创建基本环境信息，这种信息包括山峦远近，地平面位置/水面位置/树木/人物等的位置，类似于影视拍摄中的场面调度。为近景创建精细模型（如果不能以模型实现山体石头，则需要精细绘制贴图），以线框渲染成线条效果，形成基本国画风格。为基本动态物体绘制动态，如农民锄地/渔民撒网/白鹭翱翔/鸳鸯戏水/等基本动态，以贴图序列方式保存备用。安排全景相机，渲染全景画幅。在后期软件中校色/合成/并输出成全景动态文件。

四、二级场景动画的实现流程

在二级场景动画制作过程中，不论是否全景动画，皆按照常规动画制作流程执行：故事文本撰写、人物设计与场景设计、分镜绘制、人物与场景模型搭建及贴图绘画、动画调节、特效设计、灯光设置、渲染及后期合成、音乐音效采集及制作。[3]其中部分步骤会同时进行，例如剧本撰写与人物场景设定可以同步进行。本项目中拟定的五个二级场景动画包括：《酒村山郭》《渔人垂钓》《情意绵绵》《白鹭翱翔》《关雎》：

剧本1：酒村山郭：

设定人物：村人若干

故事内容：在村中央的酒肆中饮酒畅言，引吭高歌

背景音乐与独白：

外景 富春江畔渔村内，村中央酒肆内

剧本2：渔人垂钓：

设定人物：渔翁

故事内容：渔翁一人，头戴斗笠身穿蓑衣在江中悠然垂钓。舟边有鸬鹚休息。

背景音乐与独白：孤舟蓑笠翁、独钓富春江

外景 富春江上，渔人坐于小舟之上垂钓，微雨

渔父，六十多岁，精神矍铄，微瘦，颇有文化，身着蓑衣头戴斗笠。

剧本3：情意绵绵：画中位置：小桥。

设定人物：青年男女各一

故事内容：男女在湖边小亭情话绵绵

外景 富春江边，草亭内，

剧本4：白鹭翱翔：

设定人物：白鹭数只、野雀数只

故事内容：数只白鹭在空中穿梭，一两只在水边涉水捉鱼；野雀在树上鸣叫；

背景音乐与独白：笛声悠扬、民乐、传统

剧本5：关雎（指导学生毕业设计作品）

设定人物：子雎 三娘 夏辰 夏越

故事内容：子雎与三娘之间美好的爱情故事

音乐：《广陵散》

第一场 初遇

第二场 相思

第三场 再遇

第四场 三娘思子雎

第五场 情定小桥

五、渲染技术及水墨效果实现

要在虚拟空间模拟出平面的水墨效果，需要提炼出水墨画的一般化特征。首先，传统水墨画的空间表现是由墨的浓淡来体现的，通常来说越近越浓，越远越淡。越低越浓，越高越淡。其次，水墨山水的“留白”是其重要特征，留白并非空白，而是充满，充满背景与遐想。在留白之处以书法、诗词、印章等进行题补是国画独特的审美样式。再次，国画用笔考究，不同干湿程度的笔触表现了不同物体的质感及空间远近关系。第四，若非工笔画，水墨山水通常没有轮廓线，水墨在宣纸上自然渲染，山色氤氲浑然天成。日式单线平涂的平面动画方法能够产生优美灵动的角色动作，与泼墨山水豪放壮丽的背景、柔和的诗意笔调完美融合在一起。[4]

在技术实现阶段，需要从三维空间入手镜头构图，需要根据原画作意境来安排镜头构图的远近高低浓淡疏密，同时将水墨画散点透视的特征与两点透视巧妙结合，并非单纯的生活场景就适合产生水墨意境画面。在实现阶段最考察功力的可能就是质感的实现。虽然水墨效果的质感并非新鲜事物，但需要不断尝试并与实时渲染引擎相匹配。如使用Autodesk Maya进行材质制作，则需要添加计算机语言到一个基本的混合材质上，使其在渲染时总能显示出宣纸绘画的晕染效果。在材质贴图绘制上，则需要画者尽量去模仿原作的水墨效果，以保留传统水墨画的灵魂意境。

六、效果分析

为了实现旋转观看的效果，需要使用VR动感座椅，当人们坐在座椅上，带上头戴设备，人们就可以通过转动座椅实现360度观看。而不用劳累地转动头颈。可以采用微信微博独立APP等方式实现在线互动观看或者下载到手机里观看，展馆需要提供VR眼镜等必要设备。3D全景影像的制作需要在三维环境中生成全景空间，可以有高清晰度和低清晰度的选项。低清晰度的做法是创建环境或球形空间，将《富春山居图》以贴图形式贴在其中。这种形式技术实现上比较简单，但只是实现了最初级的三维效果，能够通过VR眼镜实现转头观察各个角度的功能，就此实现“沉浸感”的初级要求。

为了保证与原作最高程度的相似性，在贴图材质的选取中选择去除表面色高光特征的Surfaceshader，只保留原画作中的毛笔笔触。按照高细腻度的做法应该是用三维还原二维富春山、富春江两岸的环境，并将周边所有的场景/村落/农人/孩童/渔人/村妇等以动画形式制作出来。从某个视角来看，可以实现例如“剩山图”中的主体部分，但换一个视角便不再相同，就像诗云“横看成岭侧成峰，远近高低各不同，不识庐山真面目，只缘身在此山中。”这种创作实际上扩展了山水画的欣赏角度并创造出了更多的高于画作的视觉内涵。此种创作极大地激发出新时代新媒体创作者的主动性和兴趣。为增强沉浸感，需要推进视点到画中的某一位置。真正做到“人在画中游”的感觉。

七、课题研究的特色及价值

VR交互动态展示拓展了传统的展陈方式，期望实现的是一种全新的基于VR新技术的展陈方式，意在拓展展览形态，并不意图颠覆现有的实物静态展陈方式。希望达到“锦上添花”的效果。与多数VR展览馆项目中所提到的“虚拟美术馆”或“虚拟博物馆”等概念不同的是，本文意图实现针对更加具体的“中国山水画（主要为横幅）固定视点沉浸式体验”，希望能够在现有展览的基础上将展览技术丰富化，以期待吸引更加广泛的观众群体，特别是青少年。

由于传统水墨山水画作的相似性，本文虽以《富春山居图》为例，但实现过程可以在多数山水画作的交互展示中达成。我们可以预见到，作为国宝的传统山水画作能够以VR全景影像的方式得以再生，那是多么令人兴奋的事情。