非遺福州油紙傘VR 體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

黃 鍵 福建幼兒師范高等專科學(xué)校

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)作為人類文明的重要組成部分，承載著豐富的歷史、文化和藝術(shù)價(jià)值。然而，當(dāng)前非遺的傳承面臨著一系列挑戰(zhàn)和問(wèn)題［1］。福州三寶之一的油紙傘，以其獨(dú)特的工藝贏得了世界的贊譽(yù)，是民族傳統(tǒng)文化的體現(xiàn)。但是，伴隨著時(shí)代的快速發(fā)展，其因復(fù)雜的工藝和缺乏創(chuàng)新，漸漸被社會(huì)遺忘。而且，一些非遺傳承人的老齡化問(wèn)題嚴(yán)重，而年輕一代對(duì)傳統(tǒng)技藝的興趣相對(duì)較低，這就意味著這些珍貴的技藝可能面臨失傳的風(fēng)險(xiǎn)。因此，傳統(tǒng)手工藝品油紙傘的保護(hù)、傳承和發(fā)展已經(jīng)刻不容緩。隨著新一代信息技術(shù)的普及應(yīng)用，可以通過(guò)信息技術(shù)來(lái)傳播文化信息，保護(hù)歷史遺存，提升工藝品生產(chǎn)制造水平［2］。

本文以福州油紙傘非遺工藝的傳承和保護(hù)為例，來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。為了更好地保護(hù)和傳承福州油紙傘文化，利用VR 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)油紙傘制作環(huán)境的模擬和再現(xiàn)。通過(guò)對(duì)油紙傘作坊內(nèi)部環(huán)境以及制作工具等設(shè)施的還原，模擬整個(gè)制作工藝，同時(shí)配以必要的文字解說(shuō)與交互系統(tǒng)，從而給用戶帶來(lái)沉浸式體驗(yàn)。在體驗(yàn)制作的過(guò)程中更好地了解福州油紙傘的文化。

一、油紙傘體驗(yàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工具

非遺福州油紙傘VR 體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及建模、UV 展開(kāi)、引擎場(chǎng)景搭建、交互功能設(shè)計(jì)等。為了實(shí)現(xiàn)這些操作，通常使用3D Max、 PhotoShop 、Unity3D 等軟件［3］。下面分別來(lái)介紹這些軟件。

（一）3DMax

3DMax 是基于 PC 系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件。該軟件目前廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫、多媒體制作、游戲以及工程可視化等領(lǐng)域。

（二）PhotoShop

PhotoShop 是由Adobe 開(kāi)發(fā)和發(fā)行的圖像處理軟件。Photoshop 主要處理以像素所構(gòu)成的數(shù)字圖像。PhotoShop軟件有很多功能，在圖像、圖形、文字、視頻、出版等方面都有應(yīng)用。

（三） Unity3D

Unity3D 是一個(gè)實(shí)時(shí)3D 互動(dòng)內(nèi)容創(chuàng)作和運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，是目前主流的一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)作引擎。Unity 平臺(tái)可承載實(shí)時(shí)互動(dòng)的2D 和 3D 內(nèi)容，支持平臺(tái)包括手機(jī)、平板電腦、PC、游戲主機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）設(shè)備和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備。

二、油紙傘體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

通過(guò)將VR 技術(shù)與油紙傘特點(diǎn)相結(jié)合，運(yùn)用鼠標(biāo)和鍵盤，可以讓體驗(yàn)者在虛擬的油紙傘作坊中進(jìn)行簡(jiǎn)單的人機(jī)交互。為了實(shí)現(xiàn)油紙傘產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要經(jīng)過(guò)需求分析、三維建模、UV 展開(kāi)、貼圖繪制、模型導(dǎo)出、腳本設(shè)計(jì)等幾個(gè)步驟。

首先，充分做好前期調(diào)研，收集整理資料。其次，借助3DMax 搭建油紙傘作坊虛擬建筑與場(chǎng)景，后期再精細(xì)化處理。然后，將搭建好的油紙傘作坊場(chǎng)景模型以fbx 格式的文件導(dǎo)出，然后導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D 引擎，搭建場(chǎng)景、布置燈光、擺放道具等，利用C#腳本編寫代碼實(shí)現(xiàn)交互，構(gòu)成一個(gè)完整的項(xiàng)目［4］。一個(gè)油紙傘VR 體驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 油紙傘體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

（一）產(chǎn)品建模和貼圖設(shè)計(jì)

為了完成油紙傘VR 體驗(yàn)產(chǎn)品，需要搭建一個(gè)作坊的場(chǎng)景以及其中的道具，特別是油紙傘的模型，建模部分需要經(jīng)過(guò)模型制作、拆分UV、材質(zhì)制作等步驟［5］。產(chǎn)品建模流程如圖2 所示。

圖2 產(chǎn)品建模流程

1.油紙傘模型

在產(chǎn)品建模時(shí)，通常會(huì)使用基礎(chǔ)建模、復(fù)合建模、多邊形建模、面片建模和NURBS 建模等建模方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。這里以油紙傘的制作為例，采用了基礎(chǔ)建模方式，先做傘面部分。首先在頂視圖中用星形工具，拉出一個(gè)八邊形的樣條線，調(diào)到適合的大小。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，轉(zhuǎn)為可編輯多邊形，按下數(shù)字鍵3，進(jìn)入邊界的子對(duì)象，按住Shift 鍵向下拉，在修改面板中找到“封口”命令，再選擇上面的面，在修改面板中找到“塌陷”命令，把這個(gè)面塌陷成一個(gè)點(diǎn)，傘面的部分就完成了。由于傘布的底面是空的，所以選中底面將其刪掉。回到父級(jí)對(duì)象，從修改器列表中為這個(gè)星形添加一個(gè)“殼”命令，并設(shè)置合適的數(shù)值。這樣傘的主體就完成了。其次是做傘桿。在頂視圖中拉出標(biāo)準(zhǔn)的圓柱體。創(chuàng)建面板中高度分段為1，邊數(shù)為12，并調(diào)整好面的半徑，這樣一個(gè)簡(jiǎn)易的傘桿就完成了。接下來(lái)是做不同的零部件，如傘骨架等，最后進(jìn)行不斷的優(yōu)化。完成的油紙傘模型效果如圖3 所示。

接下來(lái)繼續(xù)使用3DMax 軟件來(lái)完成作坊場(chǎng)景模型，以及竹子、銼刀、鋸子等工具的建模。建模過(guò)程中，需注意不同模型之間的比例大小是否合理。要合理地使用點(diǎn)、線、面等工具建造不規(guī)則的模型。另外需要注意的是，在建模過(guò)程中需注意控制面數(shù)，布線也要合理，并刪除一些看不見(jiàn)的面，再查找是否有點(diǎn)沒(méi)有刪除干凈。過(guò)多的面數(shù)消耗的電腦性能較大，會(huì)影響到之后的使用效果。

2.分UV 和貼圖繪制

在分解模型UV 的時(shí)候，可以在3DMax 中給模型添加展平UVW 工具。UV 拆分有以下幾個(gè)原則：首先，UV 應(yīng)盡量避免相互重疊。其次，要避免UV 拉伸。接下來(lái)，盡可能減少UV 的接縫，即劃分較少的UV塊面。最后，UV 的斷開(kāi)盡量斷在看不見(jiàn)的地方，避免接縫。

在3DMax 中完成UV 拆分后， 還需要進(jìn)入PhotoShop 或者BodyPaint 3D 中進(jìn)行模型貼圖的繪制。不僅可以在PhotoShop 中手繪貼圖，還可以在網(wǎng)絡(luò)上尋找免費(fèi)的貼圖素材使用。

將貼圖等素材應(yīng)用到 3D 模型后，再將模型導(dǎo)出為 fbx 格式的文件，以此作為導(dǎo)入 Unity 的素材文件。此外，在導(dǎo)出的時(shí)候，如果在 3DMax 中有使用動(dòng)畫、攝像機(jī)、燈光等功能，在導(dǎo)出 fbx 格式的文件時(shí)一定要勾選對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)后再導(dǎo)出。

（二）體驗(yàn)產(chǎn)品交互功能設(shè)計(jì)

在完成了場(chǎng)景和道具建模后，將本項(xiàng)目需要用到的所有fbx 模型文件導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D 編輯器中。

1.進(jìn)入體驗(yàn)功能設(shè)計(jì)

作為一個(gè)非遺體驗(yàn)的產(chǎn)品，主界面的UI 元素設(shè)計(jì)也更偏向于國(guó)風(fēng)的風(fēng)格，界面上添加了“開(kāi)始體驗(yàn)”和“退出游戲”這兩個(gè)交互按鈕，并通過(guò)AddListener方法偵聽(tīng)按鈕的單擊操作來(lái)觸發(fā)綁定的操作。

產(chǎn)品運(yùn)行的起始界面如圖4 所示。

圖4 油紙傘體驗(yàn)產(chǎn)品界面

2.場(chǎng)景漫游運(yùn)動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)

由于本次體驗(yàn)的產(chǎn)品使用第一人稱視角，使用者不僅可以導(dǎo)入一個(gè)人物角色來(lái)充當(dāng)移動(dòng)漫游的對(duì)象，也可以直接控制攝像機(jī)的移動(dòng)來(lái)漫游。這里通過(guò)使用鍵盤的“W”“A”“S”“D”來(lái)控制在該場(chǎng)景中向前、向左、向后、向右的運(yùn)動(dòng)，而且可以通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊來(lái)完成。接下來(lái)就是完成控制腳本編寫，將其綁定到攝像機(jī)上。

3.油紙傘的旋轉(zhuǎn)功能

在油紙傘體驗(yàn)產(chǎn)品中，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)油紙傘模型的方式，多角度觀察油紙傘模型。此功能主要是利用對(duì)象的 Transform（變換屬性）參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4.油紙傘準(zhǔn)心交互功能

讓鼠標(biāo)瞄準(zhǔn)油紙傘投放準(zhǔn)心，可以點(diǎn)擊交互，這里實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)步驟如下。

（1）在屏幕中心添加準(zhǔn)心，只需把一張準(zhǔn)心的圖片zhunxin 放到MainCamera 的子物體層級(jí)下，并調(diào)整其到合適的位置即可。

（2）點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)，在準(zhǔn)心的位置發(fā)射射線，通過(guò)射線碰撞來(lái)進(jìn)行交互。此時(shí)，油紙傘需要添加碰撞體才能被射線檢測(cè)到。

5.作坊工具觸發(fā)檢測(cè)

準(zhǔn)心瞄準(zhǔn)工具時(shí)，相機(jī)發(fā)射出一條射線，當(dāng)射線碰到帶有碰撞器的工具后，將顯示圓環(huán)填充效果；移開(kāi)時(shí)，圓環(huán)消失。

6.工具的觸發(fā)移動(dòng)及文字介紹

工具被觸發(fā)后會(huì)有一定的響應(yīng)，比如移動(dòng)到眼前、出現(xiàn)文字介紹等。當(dāng)檢測(cè)碰到工具的時(shí)候，可以將之前隱藏的、設(shè)計(jì)好的文字介紹UI 對(duì)象顯示出來(lái)。

7.油紙傘的講解語(yǔ)音添加

在整個(gè)場(chǎng)景中，需要添加背景音樂(lè)來(lái)達(dá)到更好的效果。這里給需要添加講解創(chuàng)建或選中合適的物體后，添加 AudioSource 組件，然后設(shè)置其Audio Clip，并勾選Play on Awake、Loop等屬性，即可播放背景音樂(lè)。

另外，在該場(chǎng)景中體驗(yàn)時(shí)，碰撞到不同對(duì)象時(shí)，將觸發(fā)播放不同的語(yǔ)音介紹。

（三）產(chǎn)品測(cè)試

到這里為止，一個(gè)油紙傘體驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成了。接下來(lái)，需要進(jìn)行測(cè)試，找出存在的不足，并加以完善。測(cè)試表明，程序的功能都能正常運(yùn)行，但偶爾會(huì)出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)景中個(gè)別模型設(shè)計(jì)的面數(shù)過(guò)多，超過(guò)10 萬(wàn)個(gè)面，這樣在渲染的時(shí)候會(huì)消耗過(guò)多的資源。此時(shí)，可以重新回到3DMax 中進(jìn)行處理，如刪除一些不必要的、運(yùn)行時(shí)看不見(jiàn)的面，就可以降低面數(shù)。完成后再將修改的模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D 中替換，運(yùn)行效率就提升了。用戶在體驗(yàn)制傘的過(guò)程中，接觸到相應(yīng)的工具或者是油紙傘則會(huì)暫停下來(lái)，該產(chǎn)品將會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框介紹其工具或者油紙傘的相關(guān)信息，從而了解到更加具體的細(xì)節(jié)。當(dāng)產(chǎn)品測(cè)試完成后，可以根據(jù)不同的VR 設(shè)備進(jìn)行打包發(fā)布。

三、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)各種非遺的傳承和保護(hù)越來(lái)越重視，針對(duì)當(dāng)下福州油紙傘的傳承現(xiàn)狀問(wèn)題，通過(guò)VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)福州油紙傘的“活態(tài)傳承”，將油紙傘作坊場(chǎng)景、油紙傘分步制作的過(guò)程以及成品展示等身臨其境的體驗(yàn)、良好的交互有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提高人們對(duì)傳統(tǒng)手工藝的保護(hù)意識(shí)，有效地對(duì)福州油紙傘文化和技藝進(jìn)行保護(hù)和傳承，為非遺的保護(hù)和傳承提供廣闊的空間和思路。