非遗福州油纸伞VR 体验产品设计

黄 键 福建幼儿师范高等专科学校

非物质文化遗产作为人类文明的重要组成部分，承载着丰富的历史、文化和艺术价值。然而，当前非遗的传承面临着一系列挑战和问题［1］。福州三宝之一的油纸伞，以其独特的工艺赢得了世界的赞誉，是民族传统文化的体现。但是，伴随着时代的快速发展，其因复杂的工艺和缺乏创新，渐渐被社会遗忘。而且，一些非遗传承人的老龄化问题严重，而年轻一代对传统技艺的兴趣相对较低，这就意味着这些珍贵的技艺可能面临失传的风险。因此，传统手工艺品油纸伞的保护、传承和发展已经刻不容缓。随着新一代信息技术的普及应用，可以通过信息技术来传播文化信息，保护历史遗存，提升工艺品生产制造水平［2］。

本文以福州油纸伞非遗工艺的传承和保护为例，来进行详细的说明。为了更好地保护和传承福州油纸伞文化，利用VR 技术来实现油纸伞制作环境的模拟和再现。通过对油纸伞作坊内部环境以及制作工具等设施的还原，模拟整个制作工艺，同时配以必要的文字解说与交互系统，从而给用户带来沉浸式体验。在体验制作的过程中更好地了解福州油纸伞的文化。

一、油纸伞体验产品开发工具

非遗福州油纸伞VR 体验产品设计过程中涉及建模、UV 展开、引擎场景搭建、交互功能设计等。为了实现这些操作，通常使用3D Max、 PhotoShop 、Unity3D 等软件［3］。下面分别来介绍这些软件。

（一）3DMax

3DMax 是基于 PC 系统的三维动画渲染和制作软件。该软件目前广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏以及工程可视化等领域。

（二）PhotoShop

PhotoShop 是由Adobe 开发和发行的图像处理软件。Photoshop 主要处理以像素所构成的数字图像。PhotoShop软件有很多功能，在图像、图形、文字、视频、出版等方面都有应用。

（三） Unity3D

Unity3D 是一个实时3D 互动内容创作和运营平台，是目前主流的一个虚拟现实创作引擎。Unity 平台可承载实时互动的2D 和 3D 内容，支持平台包括手机、平板电脑、PC、游戏主机、增强现实（AR）设备和虚拟现实（VR）设备。

二、油纸伞体验产品设计

通过将VR 技术与油纸伞特点相结合，运用鼠标和键盘，可以让体验者在虚拟的油纸伞作坊中进行简单的人机交互。为了实现油纸伞产品的设计，需要经过需求分析、三维建模、UV 展开、贴图绘制、模型导出、脚本设计等几个步骤。

首先，充分做好前期调研，收集整理资料。其次，借助3DMax 搭建油纸伞作坊虚拟建筑与场景，后期再精细化处理。然后，将搭建好的油纸伞作坊场景模型以fbx 格式的文件导出，然后导入Unity3D 引擎，搭建场景、布置灯光、摆放道具等，利用C#脚本编写代码实现交互，构成一个完整的项目［4］。一个油纸伞VR 体验产品的设计流程如图1所示。

图1 油纸伞体验产品设计流程

（一）产品建模和贴图设计

为了完成油纸伞VR 体验产品，需要搭建一个作坊的场景以及其中的道具，特别是油纸伞的模型，建模部分需要经过模型制作、拆分UV、材质制作等步骤［5］。产品建模流程如图2 所示。

图2 产品建模流程

1.油纸伞模型

在产品建模时，通常会使用基础建模、复合建模、多边形建模、面片建模和NURBS 建模等建模方法进行设计。这里以油纸伞的制作为例，采用了基础建模方式，先做伞面部分。首先在顶视图中用星形工具，拉出一个八边形的样条线，调到适合的大小。点击鼠标右键，转为可编辑多边形，按下数字键3，进入边界的子对象，按住Shift 键向下拉，在修改面板中找到“封口”命令，再选择上面的面，在修改面板中找到“塌陷”命令，把这个面塌陷成一个点，伞面的部分就完成了。由于伞布的底面是空的，所以选中底面将其删掉。回到父级对象，从修改器列表中为这个星形添加一个“壳”命令，并设置合适的数值。这样伞的主体就完成了。其次是做伞杆。在顶视图中拉出标准的圆柱体。创建面板中高度分段为1，边数为12，并调整好面的半径，这样一个简易的伞杆就完成了。接下来是做不同的零部件，如伞骨架等，最后进行不断的优化。完成的油纸伞模型效果如图3 所示。

接下来继续使用3DMax 软件来完成作坊场景模型，以及竹子、锉刀、锯子等工具的建模。建模过程中，需注意不同模型之间的比例大小是否合理。要合理地使用点、线、面等工具建造不规则的模型。另外需要注意的是，在建模过程中需注意控制面数，布线也要合理，并删除一些看不见的面，再查找是否有点没有删除干净。过多的面数消耗的电脑性能较大，会影响到之后的使用效果。

2.分UV 和贴图绘制

在分解模型UV 的时候，可以在3DMax 中给模型添加展平UVW 工具。UV 拆分有以下几个原则：首先，UV 应尽量避免相互重叠。其次，要避免UV 拉伸。接下来，尽可能减少UV 的接缝，即划分较少的UV块面。最后，UV 的断开尽量断在看不见的地方，避免接缝。

在3DMax 中完成UV 拆分后， 还需要进入PhotoShop 或者BodyPaint 3D 中进行模型贴图的绘制。不仅可以在PhotoShop 中手绘贴图，还可以在网络上寻找免费的贴图素材使用。

将贴图等素材应用到 3D 模型后，再将模型导出为 fbx 格式的文件，以此作为导入 Unity 的素材文件。此外，在导出的时候，如果在 3DMax 中有使用动画、摄像机、灯光等功能，在导出 fbx 格式的文件时一定要勾选对应的选项后再导出。

（二）体验产品交互功能设计

在完成了场景和道具建模后，将本项目需要用到的所有fbx 模型文件导入Unity3D 编辑器中。

1.进入体验功能设计

作为一个非遗体验的产品，主界面的UI 元素设计也更偏向于国风的风格，界面上添加了“开始体验”和“退出游戏”这两个交互按钮，并通过AddListener方法侦听按钮的单击操作来触发绑定的操作。

产品运行的起始界面如图4 所示。

图4 油纸伞体验产品界面

2.场景漫游运动方法的实现

由于本次体验的产品使用第一人称视角，使用者不仅可以导入一个人物角色来充当移动漫游的对象，也可以直接控制摄像机的移动来漫游。这里通过使用键盘的“W”“A”“S”“D”来控制在该场景中向前、向左、向后、向右的运动，而且可以通过鼠标的点击来完成。接下来就是完成控制脚本编写，将其绑定到摄像机上。

3.油纸伞的旋转功能

在油纸伞体验产品中，可以通过旋转油纸伞模型的方式，多角度观察油纸伞模型。此功能主要是利用对象的 Transform（变换属性）参数来实现的。

4.油纸伞准心交互功能

让鼠标瞄准油纸伞投放准心，可以点击交互，这里实现的两个步骤如下。

（1）在屏幕中心添加准心，只需把一张准心的图片zhunxin 放到MainCamera 的子物体层级下，并调整其到合适的位置即可。

（2）点击鼠标左键时，在准心的位置发射射线，通过射线碰撞来进行交互。此时，油纸伞需要添加碰撞体才能被射线检测到。

5.作坊工具触发检测

准心瞄准工具时，相机发射出一条射线，当射线碰到带有碰撞器的工具后，将显示圆环填充效果；移开时，圆环消失。

6.工具的触发移动及文字介绍

工具被触发后会有一定的响应，比如移动到眼前、出现文字介绍等。当检测碰到工具的时候，可以将之前隐藏的、设计好的文字介绍UI 对象显示出来。

7.油纸伞的讲解语音添加

在整个场景中，需要添加背景音乐来达到更好的效果。这里给需要添加讲解创建或选中合适的物体后，添加 AudioSource 组件，然后设置其Audio Clip，并勾选Play on Awake、Loop等属性，即可播放背景音乐。

另外，在该场景中体验时，碰撞到不同对象时，将触发播放不同的语音介绍。

（三）产品测试

到这里为止，一个油纸伞体验产品的设计已经基本完成了。接下来，需要进行测试，找出存在的不足，并加以完善。测试表明，程序的功能都能正常运行，但偶尔会出现卡顿的现象。经过分析，发现场景中个别模型设计的面数过多，超过10 万个面，这样在渲染的时候会消耗过多的资源。此时，可以重新回到3DMax 中进行处理，如删除一些不必要的、运行时看不见的面，就可以降低面数。完成后再将修改的模型导入Unity3D 中替换，运行效率就提升了。用户在体验制伞的过程中，接触到相应的工具或者是油纸伞则会暂停下来，该产品将会弹出一个对话框介绍其工具或者油纸伞的相关信息，从而了解到更加具体的细节。当产品测试完成后，可以根据不同的VR 设备进行打包发布。

三、结束语

近年来，国家对各种非遗的传承和保护越来越重视，针对当下福州油纸伞的传承现状问题，通过VR技术实现福州油纸伞的“活态传承”，将油纸伞作坊场景、油纸伞分步制作的过程以及成品展示等身临其境的体验、良好的交互有机结合起来，提高人们对传统手工艺的保护意识，有效地对福州油纸伞文化和技艺进行保护和传承，为非遗的保护和传承提供广阔的空间和思路。