VR技術(shù)在紅色文化遺址數(shù)字展示中的運(yùn)用及受眾體驗(yàn)初探

盧文杰，曹學(xué)海

(三明學(xué)院 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，福建 三明 365004)

數(shù)字VR(Vitual Reality)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為近幾年來最炙手可熱的技術(shù)，其核心在于能夠給人身臨其境的體驗(yàn)。VR技術(shù)是可以綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)。目前，VR與各行業(yè)的結(jié)合如火如荼，“VR+教育”“VR+醫(yī)療”“VR+軍事”等概念層出不迭。VR技術(shù)作為可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，正越來越多地應(yīng)用在人們的日常生活中[1]。

一、紅色文化遺址數(shù)字展示的現(xiàn)狀及使用VR技術(shù)的積極意義

本文聚焦VR對(duì)一些歷史遺址尤其是紅色文化遺址數(shù)字還原與交互展示的設(shè)計(jì)制作及其帶來的受眾體驗(yàn)與審美感知。目前一些紅色文化遺址在數(shù)字保護(hù)與展示方面主要還停留在傳統(tǒng)三維建筑漫游的方式，不具備實(shí)時(shí)的交互性，帶給用戶的沉浸感也僅僅停留在影音效果的層面。而利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將視聽元素更加真實(shí)、精致、整體地保存于計(jì)算機(jī)固件及互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)三維仿真數(shù)字存檔；更為重要的是，運(yùn)用VR技術(shù)進(jìn)行展示，其視聽效果將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)三維建筑漫游，其對(duì)現(xiàn)實(shí)的模擬不僅僅是簡(jiǎn)單的外在輪廓和部分的場(chǎng)景物件，而是包含,模擬包含人眼視角、人體交互、人腦思維在內(nèi)的針對(duì)紅色文化遺址外在整體及內(nèi)在所有細(xì)節(jié)上的深度仿真還原，從某種意義上說，是對(duì)遺址所在地整體時(shí)空的數(shù)字還原。

紅色文化遺址是中國共產(chǎn)黨在帶領(lǐng)中華民族英勇抗?fàn)幥致哉?、開展革命活動(dòng)、艱難探索與進(jìn)行革命活動(dòng)過程中形成的遺址、紀(jì)念地等。作為中華民族的寶貴精神遺產(chǎn)，紅色文化遺址具有以史鑒今、傳承歷史的重要價(jià)值[2]?！癡R+紅色遺址”，既以創(chuàng)新的技術(shù)形式弘揚(yáng)了革命精神，也因其更仿真的視聽體驗(yàn)深化了對(duì)前來參觀者的思想教育。來訪者從此不用實(shí)地到遺址本地就能夠在虛擬世界中，漫游數(shù)字化了的紅色革命遺址，身臨其境般地去接受紅色文化精神帶來的思想熏陶。通過對(duì)以紅色文化遺址進(jìn)行VR虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)，從更貼近技術(shù)前沿和更提升人類感知的角度，在傳承與發(fā)揚(yáng)紅色文化精神的同時(shí)，以更高的科技含量數(shù)字化地保護(hù)和展示紅色文化遺址，具有積極的技術(shù)價(jià)值與社會(huì)意義。

二、面向區(qū)域紅色文化遺址的VR設(shè)計(jì)制作

VR技術(shù)最大的特點(diǎn)就是能讓使用者徹底沉浸到VR體驗(yàn)當(dāng)中，這是目前其他視聽呈現(xiàn)技術(shù)無法做到的。從制作流程的角度上說，VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)與數(shù)字游戲的開發(fā)有一定的相通之處，盡管現(xiàn)今數(shù)字游戲大多在美術(shù)制作方面都采用了3D化的圖形圖像，但數(shù)字游戲最終的畫面輸出還是更多依賴于2D平面屏幕的展現(xiàn)，其畫面區(qū)域相對(duì)固定。而VR的呈現(xiàn)目前往往依賴特有的頭盔顯示器來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)體驗(yàn)者戴上VR頭盔之后，畫面則是模擬整個(gè)虛擬空間，與人在真實(shí)空間中環(huán)360度視覺在給大腦視覺反饋及小腦平衡感方面是一致的。VR內(nèi)容的制作也不同于傳統(tǒng)的虛擬仿真、交互電影或建筑漫游，要在虛擬沉浸體驗(yàn)上獲得突破，內(nèi)容精致度上的設(shè)計(jì)制作尤為重要。

在具體設(shè)計(jì)制作VR內(nèi)容時(shí)，首先通過采用三維數(shù)字化雕刻建模的方式，先對(duì)實(shí)體的紅色文化遺址進(jìn)行虛擬化的濃縮再現(xiàn)達(dá)到深度全景仿真處理的效果，繼而導(dǎo)入到VR引擎中進(jìn)行VR后期渲染與交互功能架構(gòu)，再加入視覺特效并輔以配音和字幕，最后導(dǎo)出完整的能在VR頭盔上完整展示的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真互動(dòng)應(yīng)用軟件。與傳統(tǒng)的建筑漫游或三維游戲相比，在整個(gè)設(shè)計(jì)制作流程中，深度的三維全景VR仿真處理和針對(duì)VR硬件特有的后期渲染及交互功能架構(gòu)是建筑漫游或三維游戲所不具備的。其一，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三維全景仿真處理是一項(xiàng)地基工程，場(chǎng)景生成系統(tǒng)的真實(shí)度對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的交互性好壞有著決定性的影響[3]。為了能夠在特有的VR頭盔硬件環(huán)境下更逼真地模擬紅色文化遺址中的人和物及其運(yùn)動(dòng)形態(tài)，必須在三維空間系統(tǒng)中利用更深度的建模技術(shù)，精確地雕刻這些事物以實(shí)現(xiàn)三維物體的真實(shí)再現(xiàn)，進(jìn)而為用戶創(chuàng)造一個(gè)身臨其境、形象逼真的視覺環(huán)境。對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物進(jìn)行建模和模擬,并根據(jù)研究的目標(biāo)和重點(diǎn)，在三維空間中對(duì)紅色文化遺址進(jìn)行數(shù)字模型制作，最終達(dá)到精致的三維數(shù)字化再現(xiàn)效果。紅色文化遺址與其他人文遺址相比，有大量需要還原細(xì)節(jié)的事物。例如附著于墻面上的紅色文化標(biāo)語、紅色漫畫，或是精致的紅色文化雕塑、偉人雕像，必須用三維數(shù)字雕刻技術(shù)來進(jìn)行還原，這與用傳統(tǒng)三維布線建模就能展示出效果的其他人文遺址不同，因?yàn)榧t色文化遺址上各種事物的特殊性及其蘊(yùn)含的精神，必然要求在三維全景仿真上精致度的全面提升。其二，針對(duì)VR硬件特有的后期渲染與交互功能架構(gòu)是在三維仿真設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)一步技術(shù)性地融入后期環(huán)境整體氛圍烘托并輔以可供用戶實(shí)時(shí)地通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔來體驗(yàn)的交互功能。在設(shè)計(jì)制作紅色文化遺址VR內(nèi)容時(shí)，后期渲染及交互功能主要依托VR數(shù)字引擎來實(shí)現(xiàn)，其本質(zhì)是能夠?qū)崿F(xiàn)VR產(chǎn)品功能的設(shè)計(jì)軟件與函數(shù)集。VR引擎在對(duì)部分通用技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行整理和封裝的基礎(chǔ)上，形成一個(gè)面向VR應(yīng)用的應(yīng)用程序接口。引擎的獨(dú)立性使其可以不依賴于具體的VR應(yīng)用而獨(dú)立存在，故而為開發(fā)VR內(nèi)容提供了靈活的技術(shù)空間。紅色文化遺址往往都是當(dāng)年中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)中華民族革命戰(zhàn)斗過程中駐留過的地方，其地理位置本身就具有獨(dú)特的歷史性與精神內(nèi)涵。唯有讓體驗(yàn)者感受到遺址在現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際位置，才能有助于結(jié)合當(dāng)時(shí)實(shí)際的歷史背景來理解該遺址特有的革命價(jià)值與戰(zhàn)略意義。而要將現(xiàn)實(shí)中的地理位置與VR體驗(yàn)中的位置相對(duì)應(yīng)，難點(diǎn)在于將虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的位置和方向定義在模擬現(xiàn)實(shí)世界的VR引擎世界坐標(biāo)系里面。在制作時(shí),需要先用一個(gè)矩陣把紅色文化遺址從本地空間轉(zhuǎn)換到世界空間,這個(gè)矩陣叫本地空間到世界空間轉(zhuǎn)換矩陣，然后再根據(jù)鏡頭的位置和方向,形成投影矩陣。鏡頭的角度即受眾的視角,體現(xiàn)在投影矩陣上,而物體在三維空間的內(nèi)旋轉(zhuǎn)體現(xiàn)在本地空間到世界空間轉(zhuǎn)換矩陣上[4]。通過這一系列的技術(shù)處理，最終模擬出VR遺址在現(xiàn)實(shí)世界中的地理位置。而后再利用VR硬件即虛擬現(xiàn)實(shí)展示頭盔與手柄特有的虛擬交互功能，編寫可視化鏡頭運(yùn)動(dòng)腳本，結(jié)合碰撞檢測(cè)和具體的坐標(biāo)信息，輸出語音介紹及字幕，達(dá)到在VR頭盔上展示紅色文化遺址，并可以與虛擬的數(shù)字遺址進(jìn)行實(shí)時(shí)交互的效果。

三、基于VR技術(shù)紅色文化遺址展示的受眾體驗(yàn)及審美感知

筆者認(rèn)為，廣義上來講，受眾體驗(yàn)包含了從傳統(tǒng)的實(shí)體產(chǎn)品到現(xiàn)今虛擬環(huán)境等人類可感知事物帶來的生理感受乃至思維情感上的體驗(yàn)總和，而審美感知更多聚焦于客體給受眾帶來的精神層面上的影響，后者是前者在心理角度上的子集。受眾體驗(yàn)及審美感知的研究有助于反哺VR技術(shù)的改進(jìn)與產(chǎn)品質(zhì)量的提升，因?yàn)閺母疽饬x上來講，任何技術(shù)的進(jìn)步最終應(yīng)能夠更好地滿足人們物質(zhì)生活與精神生活的需要。

VR技術(shù)帶給受眾最為顯著的體驗(yàn)在于其帶來的深度沉浸感以及在這種沉浸感中衍生出的虛擬現(xiàn)實(shí)交互。這種深度的沉浸感是超越了目前哪怕最先進(jìn)的環(huán)360度大型影院，超越了山水實(shí)景電影等諸多以營(yíng)造沉浸感著稱的前沿視覺技術(shù)與藝術(shù)形式的。其原因主要是頭盔綁定了受眾的眼睛，受眾視角所到之處，全部覆蓋了VR鏡頭預(yù)先設(shè)計(jì)好的虛擬視覺內(nèi)容。在這種情況下生成的虛擬環(huán)境能夠讓用戶有一種身臨其境之感，如同存在于一個(gè)真實(shí)世界一樣，使用者戴上VR頭盔顯示器，即可將受眾置身于一個(gè)理性上知道是虛擬但感受上卻十分真實(shí)的環(huán)境之中。這種沉浸感的營(yíng)造并不簡(jiǎn)單，除硬件本身綁定受眾眼睛跟蹤所有視角外，還體現(xiàn)在美術(shù)細(xì)節(jié)的展示上，更逼真的材質(zhì)、環(huán)境氣氛、光影效果都來對(duì)沉浸感進(jìn)行了全方位的強(qiáng)化。紅色文化遺址特有的歷史厚重感與革命教育意義就在這樣的一種獨(dú)特審美感知中緩緩滲透用戶的思維與情感，紅色文化的精神力量得以通過結(jié)合最前沿的VR技術(shù)讓受眾體驗(yàn)到還原現(xiàn)實(shí)甚至超越現(xiàn)實(shí)之上的情感激勵(lì)與靈魂洗禮。而基于這種深度沉浸中的虛擬現(xiàn)實(shí)交互，則是一種更高感官的受眾體驗(yàn)與審美感知。虛擬現(xiàn)實(shí)指的是對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行數(shù)字虛擬化，而在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的交互從用戶感受的角度已經(jīng)與現(xiàn)實(shí)世界中的交互極為相近了。當(dāng)用戶戴上VR頭盔，看到眼前所展示的紅色文化遺址，帶來的感受就是進(jìn)入到了實(shí)地。而在這之上的交互，將進(jìn)一步深化這種“穿越”的感覺，用戶可以通過預(yù)設(shè)的交互功能，在虛擬的現(xiàn)實(shí)中行走，跳躍，觸摸紅色文化遺址中那些特有的標(biāo)語、文物、雕像等。在受眾利用VR頭盔感受紅色文化遺址并與之交互的過程中，不僅僅大腦思維已經(jīng)完全融入了紅色文化體驗(yàn)，而且控制小腦的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)也很大程度上被虛擬的現(xiàn)實(shí)所操控，就如美國著名導(dǎo)演斯皮爾伯格在2018年所拍攝電影《頭號(hào)玩家》一樣，受眾覺得來到了另一個(gè)“世界”，可以和這個(gè)世界中所有的一切“對(duì)話”，可以在這個(gè)世界中體驗(yàn)另一種“生活”。逐漸形成一種新的認(rèn)知，利用VR技術(shù)可以創(chuàng)作出更高逼真、更高感官交互的數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，這也是一種數(shù)字時(shí)代設(shè)計(jì)創(chuàng)作的審美變化，是一種對(duì)未來美學(xué)追求的表現(xiàn)[5]。將VR這種更高層次的受眾體驗(yàn)和審美感知與紅色文化遺址相結(jié)合無疑是極具正面價(jià)值與社會(huì)意義的。通過紅色文化遺址傳遞紅色文化精神，通過弘揚(yáng)紅色文化精神提升國人的文化自信，而這樣的傳遞與弘揚(yáng)結(jié)合了最新的科技力量，讓受眾通過VR可以徹底地將身體融入紅色文化遺址中去，將思想融入紅色文化精神中去，接受熏陶與啟迪，收獲激勵(lì)與滿滿的正能量。這即是面向紅色文化遺址展示的VR技術(shù)帶給受眾的獨(dú)特審美感知與精神體驗(yàn)。

結(jié)語

綜上所述，從現(xiàn)階段的VR展示效果上看，其沉浸感已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)表現(xiàn)形式，雖然在眩暈感、動(dòng)態(tài)模糊、人眼疲勞等方面存在一定的不足，但隨著硬件技術(shù)的不斷提高，設(shè)備整體性能的不斷優(yōu)化，未來這些不足都將逐步完善。而從展示內(nèi)容上看，VR與紅色文化相關(guān)內(nèi)容的結(jié)合才剛剛方興未艾，隨著技術(shù)水平的不斷提高，將來必將廣泛運(yùn)用于紅色文化博物館，紅色文化教學(xué)基地等現(xiàn)有的場(chǎng)所。隨著未來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的普及，VR設(shè)備將如同計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)一般慢慢走入千家萬戶，而在提倡大力弘揚(yáng)紅色文化，提高民族文化自信的當(dāng)下，將VR與更多的紅色文化內(nèi)容相結(jié)合，用最前沿的科技手段來弘揚(yáng)紅色文化精神，無論是在商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值還是在社會(huì)價(jià)值、文化價(jià)值乃至在民族價(jià)值、國家價(jià)值上，都有著廣闊而光明的前景。