基于UE5的沉浸式數(shù)字色彩美學(xué)設(shè)計(jì)

2021年被稱為元宇宙元年，社會(huì)各行各業(yè)已經(jīng)開始探索數(shù)字色彩應(yīng)用的“元宇宙時(shí)代”，設(shè)計(jì)色彩仍停留在傳統(tǒng)的混合模式、傳統(tǒng)的理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐，這就形成了設(shè)計(jì)色彩與社會(huì)需求嚴(yán)重偏離的狀況。文章重新審視了新的時(shí)代背景，探討設(shè)計(jì)色彩改革，并通過軟件和色彩的空間混合理論對色彩的混合進(jìn)行了分析，最終論證“基于UE5的沉浸式數(shù)字色彩美學(xué)設(shè)計(jì)”的效果。

2020年以來，數(shù)字世界中人們的聯(lián)系更加緊密。在全球范圍內(nèi)，短視頻、在線教育、新零售等業(yè)態(tài)迅速普及，各地的人們開始習(xí)慣在線辦公、學(xué)習(xí)、購物和娛樂。美國流行歌手阿里安娜·格蘭德曾在《堡壘之夜》舉辦虛擬音樂會(huì)并開始注意到線上的大型數(shù)字世界不僅僅是游戲娛樂的場所，更是未來社會(huì)交往和日常生活的新空間。在《堡壘之夜》這樣社交、沉浸式的數(shù)字世界里，參與者獲得了與物理世界完全不同的體驗(yàn)。在這樣的背景下，元宇宙的概念逐漸明確，成為世界各大媒體、科技界、投資界、產(chǎn)業(yè)界廣泛關(guān)注和討論的新議題。那么，到底什么是元宇宙呢？這要從美國科幻作家尼爾·史蒂文森于1992年出版的小說《雪崩》說起。在這部科幻小說中，主人公希羅可以通過特制的電腦輕松進(jìn)入與現(xiàn)實(shí)物理世界平行的另一個(gè)世界，史蒂文森將這個(gè)與物理世界平行的數(shù)字世界命名為“元宇宙”。在他的描述中，所有現(xiàn)實(shí)世界的人都在元宇宙中有一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)分身”；數(shù)碼世界的干線道路被點(diǎn)亮，可以容納數(shù)百萬人的“網(wǎng)絡(luò)分身”在街道上穿梭。在小說出版的1992年，這一年，WWW創(chuàng)始人蒂姆·伯納斯·李在網(wǎng)上上傳了由4名歐洲物理界女性組成的樂隊(duì)的照片。這張照片成了網(wǎng)上的第一張照片。以當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)處理能力和網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，還無法建立元宇宙數(shù)字世界。但是，暫時(shí)的技術(shù)限制并不能阻止人們對元宇宙的想象，比如2045年的數(shù)字世界“綠洲”，這是著名導(dǎo)演史蒂文·斯皮爾伯格執(zhí)導(dǎo)的科幻冒險(xiǎn)電影《頂級玩家》中的假想世界，該電影體現(xiàn)出元宇宙可能的未來。從《阿伯蘭奇》到《頭號玩家》，再到《暴走玩家》描繪了人們無法想象的新數(shù)字空間，引發(fā)了人們對未來的憧憬。

一、元宇宙時(shí)代

元宇宙通俗一點(diǎn)說就是虛擬現(xiàn)實(shí)，又稱“VR”；后來優(yōu)化后叫“AR”，也就是增強(qiáng)版的虛擬現(xiàn)實(shí)；但是這兩種表述現(xiàn)在已經(jīng)接近淘汰了，目前的說法是“MR”，即混合虛擬世界；最新的說法是“XR”，即推展虛擬世界。

從字面來看，元宇宙最早是一個(gè)舶來的概念，從字面意義上來看，元宇宙就是超越宇宙的意思。

自互聯(lián)網(wǎng)誕生以來，人們對數(shù)字空間的探索就沒有停止過。隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，一系列數(shù)字科技構(gòu)成了數(shù)字世界的新概念。人工智能將成為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的智能大腦，引導(dǎo)智能發(fā)展進(jìn)入新階段。說到“元宇宙”，人們會(huì)想到VR、AR和游戲，但這些只是元宇宙發(fā)展的早期階段產(chǎn)物，元宇宙還可以在各種平臺上使用，可以給用戶帶來更高效、更自然、更終極的沉浸式體驗(yàn)，甚至可以讓用戶感受到觸覺、痛覺、嗅覺等神經(jīng)信息。元宇宙，是一個(gè)多個(gè)人或群體參與的分散型全真社會(huì)，是一個(gè)大家可以長期共同生活于其中的環(huán)境。為了便于理解，可以把元宇宙想象成實(shí)體化的互聯(lián)網(wǎng)，不僅可以觀看內(nèi)容，還可以參與和他人的互動(dòng)，這在二維應(yīng)用和網(wǎng)頁上是體驗(yàn)不到的。

元宇宙是人類進(jìn)化的一個(gè)重要分水嶺，其會(huì)催生現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界并存且融合的文明新形態(tài)。這種前所未有的情況或?qū)⒏淖內(nèi)祟惖纳娣绞健耸怯兴季S、思考能力的高級智能體，在未來的虛擬世界中，很可能會(huì)存在一個(gè)與人類一樣的高級智能體。它與客觀物理世界并存，且能夠代替人去做決策。這樣的虛擬世界與客觀世界的相互作用，將進(jìn)一步影響政治、經(jīng)濟(jì)、網(wǎng)絡(luò)文化安全等方面。

二、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)色彩存在的問題

（一）存在的主要問題

不同于繪畫色彩，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)色彩構(gòu)成從構(gòu)成學(xué)科的角度幫助設(shè)計(jì)師在理性層面構(gòu)建比較系統(tǒng)的色彩理論體系，從繪畫色彩向設(shè)計(jì)應(yīng)用色彩轉(zhuǎn)化有助于培養(yǎng)色彩設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。在中國現(xiàn)代設(shè)計(jì)學(xué)高等教育教學(xué)體系中，傳統(tǒng)的“色彩構(gòu)成”自改革開放以來，作為核心基礎(chǔ)課程展開，形成了成熟且相對固化的手工配方色彩教學(xué)模式，但隨著社會(huì)需求和生產(chǎn)率的快速發(fā)展，以及元宇宙時(shí)代的到來，傳統(tǒng)色彩構(gòu)成暴露出一系列問題，其中最核心的是色彩混合的準(zhǔn)確性問題，這里涉及傳統(tǒng)色彩構(gòu)成向沉浸式數(shù)字色彩美學(xué)轉(zhuǎn)型的問題。這里的“沉浸式數(shù)字色彩美學(xué)”是指利用UE5等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作模擬場景，在視覺交互中使設(shè)計(jì)師感受到色彩的混合，理解色彩混合的相關(guān)理論。

（二）對于顏色混合

顏色混合包括三種混合方式：“正混合”，也被稱為相加混合、色光混合；“負(fù)混合”，也被稱為減法混合、色素混合；“空間混合”也被稱為中性混合。“沉浸式數(shù)字色彩美學(xué)”主要聚焦于空間混合。所謂顏色的空間混合，就是在光的照射下，所有物象的顏色都是分割的顏色，必須不斷調(diào)整不同的、純色的點(diǎn)塊面。在該方法中，顏色的飽和度和亮度可以獲得最鮮明的效果，中間色形成于欣賞者眼中的視覺調(diào)整。顏色的空間混合也被稱為中性混合，因?yàn)榧兩牟⒘惺褂檬褂^看者在眼睛中形成附加的混合色，主要通過視覺調(diào)和的方法混合并列的色塊。并列顏色塊的面積越大，顏色空間的混合距離也越遠(yuǎn)；并列顏色塊的面積越小，顏色空間的混合距離就越近。

（三）混合的精確性

顏色混合的準(zhǔn)確性是指肉眼觀察到的物體的顏色是不同波長的光的吸收或反射的結(jié)果。物體本身沒有顏色，光波的吸收和折射才是顏色的本質(zhì)。數(shù)字媒體的顏色是色光直接進(jìn)入眼睛的，與數(shù)字顏色相比，手工調(diào)和的顏料是通過光的反射和吸收進(jìn)入眼睛的。手工調(diào)和的顏料不能準(zhǔn)確反映顏色的混合。顏色混合引起的變化是物理變化引起的生理反應(yīng)的變化，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行顏色混合時(shí)往往限定顏色量的增減。

三、UE5沉浸式數(shù)字色彩美學(xué)

（一）UnrealEngine5

UnrealEngine5（虛幻引擎5，以下簡稱“UE5”）是EpicGames公司推出的游戲開發(fā)引擎，與其他引擎相比，虛幻引擎不僅高效萬能，而且可以直接預(yù)覽開發(fā)效果。UE5于2022年4月初發(fā)布正式版，告別了面世十幾年的UE4。UE5最大的特點(diǎn)是自動(dòng)化：將UE4中許多需要手動(dòng)設(shè)置的優(yōu)化方法變成了一鍵式開啟、開箱即用的功能。UE5盡可能地將圖形學(xué)和美術(shù)分離，讓美術(shù)師免于理解復(fù)雜的圖形學(xué)知識。

從1998年發(fā)布至今，UE5經(jīng)歷了UE、UE2、UE2.5、UE3、UDK、UE4、UE5多個(gè)版本，其迭代速度極快，基于UE5開發(fā)的大片無數(shù)，除了《幻影競技場3》之外，還包括《戰(zhàn)爭機(jī)器》《質(zhì)量效應(yīng)》《生化奇兵》等。在美國和歐洲，虛幻引擎主要用來制作主機(jī)游戲，風(fēng)靡全球的游戲《絕地求生》也是由UE5引擎開發(fā)的。UE5采用了目前最新的即時(shí)光線跟蹤、HDR光照、虛擬位移等新技術(shù)，而且每秒可實(shí)時(shí)運(yùn)算2億個(gè)多邊形，效能是目前“UnrealEngine”的100倍，但NVIDIA的“GeForce6800”顯卡和“UnrealEngine3”3D引擎的組合可以實(shí)時(shí)演算電影CG級的畫面，功效之強(qiáng)大非常可怕。UE5的主體架構(gòu)都是延續(xù)UE4目前的版本，并且兼容UE4的老項(xiàng)目。隨著技術(shù)的提升，虛幻引擎甚至可以打造出媲美真實(shí)的虛擬場景，讓“盜夢空間”的場景走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。UE5最大的特點(diǎn)是自動(dòng)化：將UE4中許多需要手動(dòng)設(shè)置的優(yōu)化方法變成了一鍵式開啟、開箱即用的功能。UE5盡可能地將圖形學(xué)和美術(shù)分離，讓美術(shù)師免于理解復(fù)雜的圖形學(xué)知識。UE5推出了官方的建模插件，許多簡單的建模都可以在UE5中完成，不必再依賴專業(yè)的建模軟件（3DMax、Blender等）。至此，虛幻引擎將建模到渲染的設(shè)計(jì)線都囊括了，一些小型團(tuán)隊(duì)只需要一臺內(nèi)置UE5引擎的計(jì)算機(jī)便能開發(fā)一款完整的3D游戲。

（二）基于UE5的數(shù)字色彩美學(xué)設(shè)計(jì)

本研究通過課題研究法逐步引入和展開理論內(nèi)容，通過創(chuàng)造顏色混合場景，將混合訓(xùn)練與前后教學(xué)系統(tǒng)連接起來，強(qiáng)調(diào)顏色混合的準(zhǔn)確性，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)師利用數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)探索學(xué)習(xí)。另一方面，以UE5虛擬場景為主要載體，通過虛擬場景進(jìn)行描述、示范、評價(jià)和修改，充分利用UE5的執(zhí)行效率，例如，虛擬類可以將兩種顏色的立方體交替放置在虛構(gòu)的大場景中，利用視覺交互獲得第三種顏色。通過拉近或遠(yuǎn)離鏡頭，設(shè)計(jì)師可以直觀地感受到顏色在空間上的混合。

四、結(jié)語

色彩混合長期停留在工業(yè)社會(huì)的手動(dòng)和諧階段，隨著元宇宙概念的提出以及未來相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，其與信息社會(huì)的數(shù)字化應(yīng)用分不開，正如生產(chǎn)率與生產(chǎn)關(guān)系的辯證關(guān)系一樣。本文基于社會(huì)數(shù)字媒體化發(fā)展的背景，尋求適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)樣式的數(shù)字形式優(yōu)化的色彩基礎(chǔ)實(shí)踐。由于現(xiàn)階段數(shù)字設(shè)備及信息技術(shù)的高效性、普及性、經(jīng)濟(jì)性，在色彩實(shí)踐中采用數(shù)字化互動(dòng)形式，確實(shí)能取得良好的推廣效果，并具有較強(qiáng)的可行性和現(xiàn)實(shí)意義。

基金項(xiàng)目：2020年湖南省學(xué)位與研究生教育改革研究項(xiàng)目“面向智能時(shí)代的設(shè)計(jì)學(xué)專業(yè)教育改革與探索”，項(xiàng)目編號：2020JGYB241。

[作者簡介]朱曉杰，男，漢族，江蘇南京人，湖南理工學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)橐曈X傳達(dá)與媒體設(shè)計(jì)。黃亞鷹，漢族，湖南醴陵人，湖南理工學(xué)院美術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院副院長、副教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閿?shù)碼藝術(shù)。