元宇宙輪胎博物館的設計和構建

黨海濤 吳曉釩 孫明典 王世委 王濤

關鍵詞：3Ds Max；Unity 3D；交互設計；輪胎

1引言

在小說《雪崩》一書中就已經描繪出互通現實的虛擬世界，人們只要用各種通信手段與終端網絡相連，便可以在虛擬世界中擁有數字身份，白此之后人類打開了元宇宙的認知大門。1999年，一部科幻風的電影《黑客帝國》風靡全球，電影中人們的大腦神經連接著巨大的AI系統母體，母體模擬出真實的人類世界，超前的科技思想正是我們現在正在探索的技術。2003年，虛擬平臺“第二人生”被美國林登實驗室開發出來，這是第一個現象級的虛擬世界，用戶可以在虛擬空間實現社會交流和經濟交易，這被認為是元宇宙的初期形態[1]。如今，通過VR設備我們可以前往一個同現實世界一樣真實的虛擬世界。FaceBook主要創始人馬克·扎克伯格在2021年3月更是將其改名為Meta。其意味深長，Meta正是Metaverse（元宇宙）的前綴。

不同類型的博物館，記錄著自然歷程與人類文明活動的多元信息，承載著各個國家與民族的社會記憶與美學風范，包含著厚植家國情懷、促進文明交流的力量。

近年來，有許多文化產業通過創新的技術手段展開跨界融合，深度發掘中國文化的價值、實現線上讀中華的創造性轉化，從而探索“人文+科技+商業”的新模式，可以助推文化領域的便捷性發展。結合自身專業特色并融合信息技術建立虛擬仿真的輪胎博物館，通過互聯網“以具有包容性、多樣性和參與性的方式與公眾交流”，讓人們足不出戶進行線上展覽、線上導覽、線上教育課程等，開發有深度、有個性的科普文化產品，提供更具思想性和內涵性的文化服務[1-2]。

元宇宙輪胎博物館作為新時代文化融合互聯網技術的產物，不僅可以讓更多年輕人線上了解中國輪胎文化，也能夠吸引越來越多的年輕人從線上走人實體企業，了解我國輪胎行業的發展，從而進一步增強文化獲得感和大國工匠自豪感。

2系統設計

2.1系統功能

元宇宙輪胎博物館系統的設計是為了讓更多的人了解輪胎的發展歷程，特別是中國輪胎從無到有再到現在遍地開花的現貌。結合虛擬現實技術的優點，為了讓使用者身臨其境，設計之初在多個輪胎工廠進行游覽采樣，然后在博物館系統中加入了視頻介紹、圖文介紹、語音播放、模型拆解的功能，以及在系統中加入知識點過關的環節。系統功能的設計如圖1所示。

點贊評論子系統：在登錄系統中有實名認證和注冊登錄功能，進行注冊和實名認證的游客可以在每張圖片或鏈接視頻中發表自己的想法，也可以與其他游客進行留言互動，相互探討，進行思維的碰撞，在看到精彩的內容后也可以點贊。

圖文介紹子系統：輪胎的發展史悠久、豐富，每個階段都有里程碑式的紀念，在每個大廳中都有精彩瞬間被定格成圖片，并且點擊圖片之后會配上簡潔的文字介紹。

視頻鏈接子系統：進入現代輪胎發展史，簡單的圖片無法全面記錄發展全過程，通過鏈接形形色色的視頻讓游客更加真實地感受輪胎的變化。

模型拆解子系統：對于輪胎的結構，大部分人是不太了解的，在經過專業的拆分之后，將輪胎分為各個部件，通過拆裝子系統，把輪胎的組成分布進行清晰地展示，操作者可以按部就班地組裝輪胎。

語音播報子系統：在博物館中有很多文字介紹以及一些導言，為了方便游客的游覽，語音播報功能可以讓游客體驗感更強。

知識闖關子系統：博物館設計了很多的知識點，在游覽完每個大廳之后進入下一個大廳之前會有一道關卡，涉及一些知識的問答，游客了解之后便可以進入下一個展廳。

3博物館結構設計與場景搭建

3.1結構設計

本項目是以科學性、學術性為前提，是面向所有人群設計的數字輪胎博物館，因此為了填補大眾對輪胎認識的空白，展示輪胎的結構、制造和發展歷程，展覽內容分區規劃，共設置5個展區：博物館大廳、輪胎發展史廳、紅色精神廳、中國工匠廳、走進輪胎廳。具體如圖2所示。每個展區都有展示重點和亮點設計，場景配合內容進行構建，由淺人深地帶領觀眾了解世界輪胎工業發展、中國輪胎工業發展、大國工匠精神和輪胎相關知識。

3.2模型搭建

在建模方面，我們選擇老牌的建模軟件3DsMAX，其功能比較豐富，其中Material Editor（材質編輯器）是該軟件中一個強大的功能板塊，越是生動的模型，越需要更好的材質。強大的材質編輯器可以為我們節省很多不必要的建模日寸間，達到事半功倍的效果[3]。

3DMAX建模完成后，點擊“File-yExport”，將模型文件導出為FBX文件，注意彈出的“FBX Export”面板，這里包含模型動畫、骨骼工具、材質等一系列的導出設置。在模型中添加這些內容，就需要將不必要的復選框劃掉。

打開Unity 3D，右擊project文件夾，再點擊import package，找到自己存放模型的文件夾，將資源包導人其中，然后將其放置在場景中合適的位置上，在Project中找到剛剛導人的FBX模型資源包，點擊“選中”，用修改模型尺寸的方法來修改FBX模型的尺寸，這樣3Ds MAX中導出的模型就順利導人Unity3D的場景中。具體如圖3所示。

4系統實現

4.1虛擬場景搭建

在3Ds MAX軟件中完成建模后，導出FBX格式的文件，模型中包含嵌入貼圖、動畫等，將其導人Unity 3D中會導致貼圖丟失，使原場景失真[4]。所以，模型導人后，在project面板Assets中創建Models，添加缺失的貼圖等，以完成場景的導人。在場景導人完成后，為了讓場景更加美觀，我們也可以加入高亮的插件放人High Lighting System文件夾中，并完成腳本編寫，將其應用于我們搭建的博物館系統中。系統的部分場景如圖4所示。

4.2功能實現

（1）視角交互。

添加漫游攝像機，用腳本來控制攝像機漫游以及攝像機旋轉的視角，并進行碰撞檢測，以免攝像機掉出展廳或沖出展廳。控制視角移動的核心代碼能夠使鍵盤WASD按鍵進行前后左右移動[5]。

5結束語

輪胎博物館是我國輪胎科技文明發展的歷史記憶和憑證[6]。為了將大國精神發揚下去，結合Unity3D和3Ds Max開發出有關我國的輪胎博物館。

元宇宙輪胎博物館可以為收藏、宣傳教育和科學研究做出貢獻，是科學文化事業傳播的重要組成部分。基于3Ds Max和Unity 3D的虛擬展示系統，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態視景[7]，是一款面向所有人群的數字博物館，用戶可以打破空間的限制，在任意距離全方位觀賞展品，并打破時間的限制，足不出戶就可以輕松觀賞。元宇宙輪胎博物館的建設對于大眾了解中國輪胎工業的現狀與發展，致敬中國的輪胎工匠，助力民族輪胎企業的發展有重大的意義。