基于VR 的黄梅非遗文化数字化漫游系统的设计

徐芯悦　谭政　万佳琴　苏美欣　和芊彤

摘要：湖北省黄梅县地处吴头楚尾，是黄梅挑花、黄梅戏和黄梅禅宗的发源地，拥有深厚的历史底蕴和丰富的文化遗产。文章利用虚拟现实技术，基于Unity3D开发了一个黄梅非遗文化数字化漫游系统，以展示和传承黄梅非物质文化遗产的内涵和智慧，促进其在现代社会的传播与推广。系统提供独特的彩墨风格画面和非遗文化体验，以轻量化、游戏化、个性化的文化互动形式，促进用户进行传播，提高用户对黄梅非物质文化遗产的文化自信与认同感。

关键词：数字技术；虚拟现实；湖北黄梅；Unity3D

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）14-0114-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

2021年，《“十四五”文化和旅游发展规划》正式发布，旨在深化“互联网+旅游”模式，推动文化和旅游领域的应用创新，并加快推进以数字化、网络化、智能化为特征的智慧旅游发展[1]。2022年5月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于推进实施国家文化数字化战略的意见》明确指出，到“十四五”时期末，基本建成文化数字化基础设施和服务平台，形成线上线下融合互动、立体覆盖的文化服务供给体系[2]。如今，大众的消费需求已呈现出多样化、个性化、多层次的特征，走马观花的旅行方式已难以满足大众的需求[3]。在旅行过程中，消费者越来越注重体验感，对沉浸式、交互式的数字体验更加青睐。因此，将新型数字技术与传统文化相结合，发展基于虚拟现实、人工智能等技术的体验型文化和旅游消费内容，对于探索中国现代文旅产业的发展具有十分重要的研究价值和实践意义。

湖北黄梅地处鄂赣皖三省交界，具有悠久的历史和深厚的人文底蕴。黄梅景区除了黄梅的湖光山色、禅宗寺院等物质形态旅游资源外，还有黄梅禅宗、黄梅戏和黄梅挑花（后被称为“黄梅三宝”）等非物质文化旅游资源。亘古通今，禅宗文化的氛围在黄梅都十分浓厚，黄梅挑花在黄梅县流传已久，黄梅戏更是广为传唱，享誉五湖四海[4]。利用数字技术将湖北黄梅的优秀内涵与文化底蕴进行数字化呈现，打破传统文旅产业的时空限制，既有助于弘扬中华优秀传统文化，又在一定程度上提升了湖北黄梅的文化影响力和社会价值。

本文开发的黄梅非遗文化数字化漫游系统可在PC 端或虚拟现实设备PICO Neo3.0 VR 一体机上运行，用户可通过键盘或手柄在模拟的彩墨风格黄梅禅宗场景中进行游览，还可以在小地图中查看目前所处位置及对应活动。同时，系统内设置了若干黄梅挑花相关游戏、禅修体验项目，并实现了黄梅戏剧目欣赏等功能。

1 黄梅非遗文化数字化交互设计的意义

1） 对黄梅非遗文化进行保护与传承。数字化交互设计能够有效地记录、保存和展示“黄梅三宝”的历史、工艺、文化艺术等方面的内容。通过黄梅非遗文化数字化漫游系统，文化遗产可以被准确地数字化并存储，从而保护它们免受时间、自然灾害和人为破坏的侵害。此外，数字化交互设计也使得这些文化资料可以更容易地被索引和搜索，方便学者和爱好者们进行研究和学习。

2） 拓展黄梅非遗文化传播渠道。传统保护手段侧重文献整理和数据搜集，而非物质文化遗产的数字化交互设计使展现方式更适应于大众文化的传播方式[5]。黄梅非遗文化数字化漫游系统能够提供多样化的内容形式，如动画、音频、图片等，丰富了文化传播的方式和媒介。互动性和参与度的提升有助于用户更深入地理解和体验黄梅非遗文化，也能刺激用户传播分享，从而吸引更多人参与黄梅非遗文化的学习和传承中。

3） 促进黄梅非遗文化创新与融合。数字化交互设计为黄梅非遗文化的创新和融合提供了新的可能性。通过数字技术的应用，将黄梅非遗文化与其他艺术形式和文化元素进行融合，创造出更具现代感和吸引力的表达形式。本系统利用非真实渲染技术将场景进行彩墨风格化渲染，增加了场景的观赏价值，也增强了用户的视觉体验。

2 黄梅非遗文化数字化漫游系统的构建

2.1 系统核心功能模块设计

黄梅非遗文化数字化漫游系统结合虚拟现实技术、非真实感渲染技术等新型数字技术，设计了场景漫游、图文视频互动体验、黄梅非遗文化体验三个主要模块。

1） 场景漫游模块：在漫游界面中，用户可以通过手柄控制移动路径，以第一视角进行黄梅场景的漫游。系统采用非真实感渲染的彩墨风格渲染技术对场景中的大型建筑进行实时渲染，营造浓郁的艺术氛围、让用户获得更加沉浸的互动体验。同时，系统加入了天气系统，让黄梅场景更加写意。

2） 图文视频互动体验模块：系统会通过高亮物体的方式来引导用户探索发现场景中的互动元素，在用户点击可交互元素后，交互界面会出现相关的图文介绍或视频动画。

3） 黄梅非遗文化体验模块：系统基于黄梅三大非遗文化设计了与之相对应的体验活动，用户可以进行黄梅挑花图案识别、填色等游戏，欣赏黄梅戏经典剧目，在虚拟环境中参与打坐、行禅等禅修活动。同时，系统通过自然语言处理和语音识别技术，使用户能够与虚拟禅师进行交流对话。

系统的功能模块设计如图1所示。

2.2 系统结构设计

为了使用户能够直接地感受到黄梅非遗文化的独特魅力，系统将场景分为黄梅挑花、黄梅戏和黄梅禅宗三个板块。系统将黄梅非遗文化历史与观览引导相结合，将场景配合文化内容进行构建，深入浅出地引导用户了解黄梅挑花的发展与制作工艺、黄梅戏的历史及剧目欣赏、黄梅禅宗的禅修体验与禅宗故事等。系统的结构设计如图2所示。

3 黄梅禅宗文化数字化漫游系统的实现

3.1 虚拟现实项目搭建

本项目以Unity 3D为开发引擎，基于PICO官方提供的PICO Unity integration SDK完成虚拟现实相关模块的开发。首先，进行Unity环境配置。在Unity中先建立一个虚拟现实开发项目，将PICO VR 提供的PICO Unity integration SDK 组件下载并导入该项目中。然后，根据PICO官方文档完成项目的其他相关设置，便完成了可用于PICO设备的虚拟现实项目的配置。之后需要将用于虚拟现实开发的相关预制件放入项目场景中，并通过脚本编写完成控制器绑定、摄像机绑定、可交互空间绑定等程序。

3.2 文化资源彩墨风格实现

系统中的远景以山脉为主，由于远景元素具有距离渲染相机距离较远、渲染相机的观测角度变化较慢、在渲染队列底层等特点，系统采用基于菲涅耳边缘检测的彩墨风格轮廓渲染。首先，将山体模型合理摆放，形成山脉连绵的视觉效果，然后，对每一个山体进行单独的材质调整，使得不同的山体可以根据自身模型呈现出不同的渲染效果。山脉渲染效果如图3 所示。

系统中含有假山、房屋、树木等大量近景元素可供用户近距离观测。由于用户观测时的角度和距离不稳定，系统需要采用较为稳定的渲染方法对近景元素进行渲染。因此，系统采用基于过程几何的彩墨风格渲染完成对元素的整体轮廓的绘制后再对元素进行内部填色。部分近景渲染效果如图4所示。

3.3 交互控制实现

在PICO端运行时，系统通过使用PICO Unity SDK 提供的 Pvr_ControllerManager 预制体来捕捉PICO 设备的输入，以此实现VR交互功能。系统使用射线检测的方式来检测手柄指向的物体，并通过标签识别可交互物体。若手柄指向的物体具有可交互标签，则射线在交互物体上停留时，交互物体会进入高亮状态，可用手柄点击按钮进行交互操作。当射线离开可交互物体时，高亮状态与交互操作都会停止，同时交互物体信息会被清空。

PC端交互控制原理与PICO端类似，即通过摄像机发出一条射线，当射线触发到物体的Colider后执行方法。给场景中的MainCamera添加PhysicsPaycaster 脚本，并在场景中添加事件系统EventSystem，最后实现接口IPointerClickHander即可。

3.4 动态雨天实现

实现该效果主要包括了两个方面：雨滴粒子系统的设置和雨滴环境的光照与湿润效果处理。首先，通过Unity的Shuriken粒子系统创建一个雨滴粒子系统，并调整Duration、Shape、Render Material等属性模拟下雨效果。为了模拟下雨天时的光照效果，将主光源的强度降低，以产生阴暗效果。同时在场景中增加点光源，并调整雨滴粒子系统材质的Emission属性，使其在光源照射下产生微弱的光亮，以模拟水滴在光线下反射的效果。

4 结束语

随着数字经济时代到来，文化产业的旅游业数字化转型步伐不断加快，科技与文旅融合发展成为新的行业趋势[3]。黄梅禅宗文化数字化漫游系统通过虚拟现实技术创造出身临其境的黄梅场景，为大众提供一种全新的旅游休闲方式，将黄梅非物质文化遗产的特点和内涵以更直观、趣味的方式展现给大众，不仅有助于提高文化自信与认同感，还为地方经济发展与旅游文化市场的拓展带来了新的机遇。

参考文献：

[1] 文化和旅游部.文化和旅游部关于印发《“十四五”文化和旅游发展规划》的通知[EB/OL]. （2021-04-29）. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-06/03/content_5615106.htm

[2] 新华社.中共中央办公厅 国务院办公厅印发《关于推进实施国家文化数字化战略的意见》[EB/OL]. （2022-05-22）.https：//www.gov.cn/zhengce/2022-05/22/content_5691759.htm

[3] 唐汉.转型升级必须加快产业智能化[J].西部皮革，2018，40（2）：1.

[4] 夏梦晓.论湖北黄梅挑花的艺术价值及其文化创意产品设计研究[D].武汉：中南民族大学，2019.

[5] 宋方昊，刘燕.文化产业视野下的非物质文化遗产数字化保护与传承策略[J].山东社会科学，2015（2）：83-87.

【通联编辑：代影】

基金项目：2023 年大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202310511088）