岳州窑古法装窑工序虚拟仿真设计

黄亚鹰 宫紫威

（湖南理工学院，岳阳 414006）

0 引言

岳州窑陶瓷烧制工艺在相当长的时期里一直采用中国传统的古法柴烧工艺，其装窑工序是岳州窑烧制流程中的重要环节。因为没有一个很好的技艺呈现作为教学手段，所以在传承岳州窑装窑工序技法时，就难以让新手快速掌握装窑工序的核心要旨。当前，随着“文化自信”政策的倡导和人们对传统文化需求的不断增长，越来越多的用户希望利用数字化技术进行自主探索和学习传统文化，这意味着对于岳州窑烧制工艺这样的传统非遗技艺，如果借助数字信息技术来展示，能让传统非遗技艺在数字化时代背景下得到更好的弘扬和保护。

1 岳州窑装窑工序的重要性

1.1 岳州窑古法装窑工序主要步骤

（1）堆肥。将经过厌氧发酵的堆肥用于窑身的下部，这是一个关键的步骤，但是由于其与陶瓷烧成质量之间没有那种肉眼可见的直接关系，往往会被许多新手轻视。厌氧发酵是指在无氧的条件下，利用厌氧菌对有机物进行的发酵和分解，将这种厌氧发酵过的堆肥用于柴窑的底部，首先对提高陶土的可塑性起作用，决定了陶土在成形和烧结过程中的性能。其次，堆肥发酵过程中产生的气体，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氨（NH3）、硫化氢（H2S）等，这些气体停留在陶器周围，在高温下气体膨胀，可以在烧成时对气氛产生影响。这些气体参与陶器釉层的化学反应可以影响色泽，气体的流动会产生还原气氛影响釉面的效果，气体的存在会在一定程度上影响陶器受热的均匀性，一些气体如硫化氢具有良好的还原性，利于形成特殊的着色效果。

（2）制作窑床。在窑身下部使用黏土筑造一个类似竹篾编织的窝状结构，成为烧制时承受陶器重量的支撑点，然后再在窝状结构上面铺一层较粗的砖粒，具有空气流通性好、承重能力强的特点，用以承载陶器。这种类似编织的窑床结构可以均衡上面搭载的陶器重量，从而减少烧制过程中因承重不均匀导致的破裂，这是柴窑独特的装窑技法。

（3）排列陶器。根据烧制规模和工艺特点将陶器按照前后高低、左右隔开的方式排列入窑。陶器的配置要均匀，避免同一个位置的陶器过多。在这个环节中就必须要提到岳州窑最早创造的匣钵烧工艺，利用匣钵装窑是古代岳州窑烧制精细陶瓷器的特有技法，可精心控制烧成环境，提高成品率，对烧造精美细腻的陶瓷器有重要作用。匣钵可以将陶瓷器完整地包裹起来，避免烧制过程中与其他物品直接接触引起的摩擦、撞击等问题，保护陶瓷器的完整性。封闭的匣钵内可形成与窑炉内略有不同的气氛环境来进行精细控制，有利于烧制精美的颜色和效果。匣钵可减少烧制过程中陶瓷器自身的热胀冷缩，并提供支撑，减少形变，降低烧制失败率。匣钵可使体积小的精致陶瓷器得到均匀的热量，可根据不同陶瓷器的种类采用不同匣钵烧制，分类处理，提高效率，多个匣钵可集中堆积，扩大一次烧制量，提高产量。

（4）填充空隙。利用砖粉、砾石等物质填充陶器之间的空隙，以保持陶器的稳定。填充物必须保持透气，以利于火候的均匀分布。具体来说，在放置陶器后，陶器之间、陶器与窑壁之间会存在一些间隙。如果间隙过大，会导致烧成时陶器倾斜或者塌陷，所以需要使用填充物来占据这些间隙。填充物的材质可以是粉碎的瓦砾、陶瓷碎片等，要保证物理性质稳定，不会在高温下发生剧烈反应。填充时不能过于紧密，需要保持一定的空隙，以保证空气流通，使热量能够均匀地到达每一件陶器，实现均匀烧成。如果利用匣钵装窑，那填充空隙的环节将会大大简化和快捷。通过合理的填充，可以提高烧制时陶器的稳定性，并保证烧成的均匀性。

1.2 装窑工序对陶瓷烧制的影响

装窑工序是陶瓷烧制中的关键环节，看似简单，实际上要求很高，直接影响陶瓷烧制的效果。没有装好窑，烧制时会造成陶器倾斜变形，窑架不牢、填充不当会导致陶器倾倒变形，无法维持原有造型，受力不均匀会导致陶器在高温下破裂，影响成品率；填充和通风不当会使陶器受热不均，导致釉色着色不均匀；气氛差、火候调节不当会使釉面产生气泡、浑浊、裂纹等缺陷；燃料质量差，高温反应时会破坏陶器本体和釉层，燃料可燃性太强会出现烟熏现象。装窑不当导致成品率太低，每次烧造效果都不稳定，无法复制生产，资源浪费严重。

1.3 需要丰富的实战经验才能掌握装窑工序

装窑的每个细节都会影响最终烧制成果，必须要精心实施每一个步骤，不能有任何疏漏。比如窑架设计需要根据陶器的不同类型和数量来确定，填充材料的选择和使用需要根据陶器种类和烧成温度来定，窑内陶器配置需要考虑多方面因素，安排得当才能减少破损，每一窑的环境和状况都有细微不同，要根据烧造结果不断调整和改进，所以装窑有赖于笼统的经验积累和对细节的综合把握，光有理论指导不够，必须具备丰富的实际经验才能完成好装窑工作，一名优秀的装窑技术人员需要经长时间的学习和练习才能培养出来。

综上所述，在当今数字时代背景下，我们使用虚拟仿真技术来辅助培养装窑工匠人员，可以贯穿装窑工序的各个环节，使人员培训的效率更高、安全性更强。比如在装窑前的方案设计阶段不受时间和成本限制，能够较为直观地对比、检验不同方案的设置，实现技术方案的优化。在装窑过程中设置各种复杂情况进行仿真训练，提高应对能力，通过虚拟仿真重复进行大量的装窑练习，快速积累经验，尤其是针对关键细节进行反复训练，深入理解装窑原理。在装窑完成之后记录并复盘仿真训练过程，总结经验教训，达到最佳培训效果，充分利用数字化辅助手段优化传统技艺培训。

2 虚拟仿真岳州窑装窑工序的设计策略

2.1 设计目标

（1）创新训练手段。以虚拟仿真游戏作为沉浸式交互体验的媒介，引发除陶瓷爱好者之外的普通用户的兴趣，培养小朋友或者青年人参与其中，让他们主动参与到传统技艺体验中，构建具有交互性、趣味性、开放性等特点的岳州窑装窑工序的游戏平台。

（2）设计互动环节。用户可以在游戏环境中体验装窑的工艺流程，在这一过程中还可以增加一些互动环节，比如让玩家出错，让玩家在一些关键的步骤上记忆深刻，建立具有互动性、参与性、多样性的沉浸式体验游戏。

（3）传承传统技艺。用户可以以游戏体验为载体，进行全方位的接触与互动，沉浸于柴烧窑口的传统技艺中，了解岳州窑装窑工序背后的深刻历史意义，促进岳州窑技艺的传播。

2.2 充分调研

首先需要了解用户对岳州窑装窑工序仿真体验的期望和需求，发现可能存在的问题和痛点。其次再考察岳州窑的遗址和遗迹，获取更真实和具体的数据，这样设计虚拟仿真游戏场景时能更贴近实际情境。最后可以邀请岳州窑装窑师傅作为观察和访谈对象，他们作为行业专家和从业者，对于岳州窑装窑工序有着深入的了解和经验，可以提供宝贵的见解和意见。通过观察他们在装窑工序中展示的操作技巧，以及与他们的深入交流和访谈，可以深入了解他们的思考过程、技术需求以及对设计交互反馈机制的看法。

2.3 实施步骤

首先根据文献研究和相关领域的最新进展制定实践的目标和方法。其次设计游戏关卡，通过引入交互元素和视觉效果，吸引用户的注意力并让他们参与其中。最后在设计过程中，应结合设计原则和用户体验需求，不断进行调整和优化，确保设计方案的有效性和可行性。

3 岳州窑虚拟仿真装窑工序游戏的设计构思

根据前面讨论的观点，笔者对岳州窑虚拟仿真装窑工序游戏进行了初步构思。虚拟仿真游戏名称为《陶瓷大师—装窑工坊》，游戏场景设置为隋唐时期，角色设置为古代人物形象，游戏道具有匣钵、垫片、尺子、谷皮灰、服装、绳子、水等。交互行为自由，还会设定一定范围的容错值，让玩家可以相对自由的玩。玩家可以选择不同种类、不同数量的陶器，在虚拟窑炉空间中进行装窑操作。游戏设置了实际装窑的各个环节，玩家需要完成选择陶器、设置窑架、填充间隙、调节火候、封闭窑口等步骤。

游戏开始的时候会有装窑技术的教学视频，在短暂的学习过程后就可以开始体验了。玩家可以选择自己喜欢的器型开始装，也可以从最小巧的器型开始，熟练了再进行大物件的装窑。如果装得不对的话，一段时间过后系统会提醒玩家任务失败，就获得不了相应的奖励了。

4 岳州窑虚拟仿真装窑工序游戏的设计要点

4.1 在界面和细节设计上

（1）依托先进的虚拟现实图形引擎技术，不断加强仿真效果的还原度。超高清三维可视化界面，必须支持2K 屏幕分辨率，追求支持4K 超清屏幕分辨率，呈现细腻逼真的图像质感。真实模拟工作场景，360度无死角观察每一个细节，身临其境，细致还原实际装窑工坊的场地、用具、材料。

（2）仿真装窑工序的全流程。真实重现每一个装窑步骤，从选择陶器、堆积设置到火候控制、封口等，可自主控制流程节奏和参数，设置随机事件和异常情况，通过反复练习提高应变能力。

（3）注重细腻的物理模拟能力。采用先进的计算机图形学算法，考虑陶器的材质特性、接触碰撞、热胀冷缩、烧结反应等多种因素，模拟陶器在高温烧成过程中的物理变化。精确计算烧制曲线，实时运算光影效果，呈现逼真的烧成环境与氛围，模拟釉面的现实状况。通过这些人机界面交互技术的运用，实现非常逼真和沉浸的装窑体验。

4.2 在玩法和互动性设计上

（1）设置入门、初级、高级等关卡，逐步提升难度，提高挑战性和趣味性。后期关卡会加入更多变数，不同关卡会配置不同种类和数量的陶器，考验玩家的应变能力。

（2）提供不同种类和数量的陶器，支持自定义设置陶器的种类（如碗、壶、瓶等）、数量、大小，提高耐玩度。不同陶器种类有不同的物理特性参数，随意组合创造多种玩法。

（3）可自由调整填充物的材质及堆积方法，提高变化度。通过添加各种新奇素材和调整烧成曲线等参数来尝试各种结果。

（4）丰富的成就和排行系统提升粘连度。玩家完成关卡任务会获得相应的成就和积分，排行榜实时展示玩家排名和得分，并在社交平台上分享成绩进行交流讨论。

这些设计可以带来丰富的游戏体验，增加玩家互动，营造沉浸式的虚拟训练环境，使学习更寓教于乐。

4.3 在获取提示、分析数据、记录回放等设计上

（1）新手可获取虚拟大师的指导。游戏内置多个虚拟大师角色，具备不同特长，除了实时语音提示玩家当前最佳操作方案，还在犯错时给出修改建议，避免重复错误。

（2）收集和对比不同装窑方案数据，利于提高玩家的实践能力。游戏自动记录多个方案的详细数据（包括空隙率、周期时间、温变曲线等），帮助玩家对比不同方案优劣，设计出最佳方案。

（3）记录并回放游戏过程，利于自我反思。游戏保存整场装窑体验的详细操作视频，玩家可以自由控制回放观看每一个细节，分析过程中出现的问题和错误原因。

（4）提供其他辅助功能。智能提示装窑规律，辅助设计方案，给出合理的装载建议和搭配方案，提供实时帮助和提示等。

通过这些设计可以使虚拟仿真训练更加高效和有针对性，充分利用数字化辅助手段来提升传统技艺学习。使玩家在游戏中学习掌握装窑的技能，同时又避免实际操作的风险，达到快速学习和仿真练习的效果，这是一个结合虚拟现实与传统技艺的训练模式。

5 结语

通过虚拟现实技术及其游戏化设计的融合，为用户提供了身临其境的装窑体验，以及交互、参与和学习的机会。这种基于虚拟仿真训练的方法在岳州窑装窑工序的人才培养中具有重要的意义，它不仅能够吸引更广泛的用户群体，培养年轻一代对传统非遗文化的兴趣，还能够增强用户的参与感和互动性，提高他们对岳州窑装窑工序的认知和理解。然而，虚拟仿真设计是一个不断发展和改进的过程，仍然有许多潜在的研究方向和挑战，未来的研究可以进一步探索更先进的技术，如增强现实、人工智能等，以进一步提升用户体验。同时，我们还可以探索更多的教育和社交互动元素，以培养用户对岳州窑装窑工序的深入了解和参与感。