陶瓷文化景觀AR系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學信息工程學院 江西·景德鎮(zhèn) 333403）

1 陶瓷文化景觀AR系統(tǒng)的開發(fā)意義

以習近平總書記視察江西重要講話精神為引領，不斷加深建設景德鎮(zhèn)國家陶瓷文化傳承創(chuàng)新試驗區(qū)的責任感、使命感和緊迫感，秉承江西省委、省政府對于該試驗區(qū)發(fā)展制定的“大文化、大品牌、大產(chǎn)業(yè)”要求，聚焦景德鎮(zhèn)千年陶瓷文化的保護、傳承與創(chuàng)新；同時，VR產(chǎn)業(yè)被列入了江西“2+6+N”產(chǎn)業(yè)高質量跨越式發(fā)展行動計劃，作為江西省重點打造的產(chǎn)業(yè)之一而具備得天獨厚的先發(fā)優(yōu)勢；此外，陶瓷文化是景德鎮(zhèn)享譽世界的“古色”文化旅游資源?；谝陨媳尘埃芯苛瞬捎肬nity3D技術開發(fā)的陶瓷文化景觀AR（增強現(xiàn)實）系統(tǒng)，旨在推動景德鎮(zhèn)國家陶瓷文化傳承創(chuàng)新試驗區(qū)文化旅游的智慧化發(fā)展。

景德鎮(zhèn)陶瓷產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)千年發(fā)展，陶瓷文化景觀資源在景德鎮(zhèn)地區(qū)十分豐富，這些年來對陶瓷文化景觀資源的挖掘與利用工作一直在有序進行，例如：景德鎮(zhèn)歷代瓷窯的復建復燒、傳統(tǒng)制瓷作坊的恢復等，相當數(shù)量的陶瓷文化景觀從而得以重建、修繕，以實體形式展現(xiàn)在世人面前。

每一處陶瓷文化景觀資源都與傳統(tǒng)古法制瓷工藝或景德鎮(zhèn)傳統(tǒng)陶瓷制作產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)節(jié)相關。傳統(tǒng)古法制作陶瓷的工序共有72道，分大類共有8項，依次為：加工工序（8道）、造型工序（2道）、制模工序（9道）、成形工序（29道）、素燒工序（7道）、上釉工序（8道）、釉燒工序（8道）和檢驗工序（1道）。多年前，隨著電影《人鬼情未了》的熱播，陶瓷制作過程走進人們的視野，但大眾比較熟悉的工序可能僅僅局限在“拉坯”、“燒窯”等。即使在如今這個陶瓷產(chǎn)業(yè)較為興盛的時代，古法制瓷中多道工序的傳承人數(shù)量非常稀少，個別工序由于學習成本高、掌握難度大更是面臨失傳的窘境。

面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大機遇，數(shù)字技術賦能傳統(tǒng)文化景觀資源的保護與創(chuàng)新傳承已是必由之路。研究基于Unity3D的陶瓷文化景觀AR（增強現(xiàn)實技術）系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義。一方面，陶瓷文化景觀資源（包括古法制瓷工藝、傳統(tǒng)制瓷產(chǎn)業(yè)鏈再現(xiàn)）的數(shù)字化保護與創(chuàng)新傳承需要不斷深耕挖掘，以回應“世界意義、中國價值、景德鎮(zhèn)特色”的景德鎮(zhèn)國家陶瓷文化傳承創(chuàng)新試驗區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略；另一方面，讓更多的民眾通過沉浸式體驗景德鎮(zhèn)陶瓷文化景觀資源，了解傳統(tǒng)古法制瓷工藝、感受景德鎮(zhèn)精美陶瓷制品的繁復制作過程，可以進一步彰顯景德鎮(zhèn)“古色”文化旅游資源的無窮魅力。

2 陶瓷文化景觀AR系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)需求分析

陶瓷文化景觀AR系統(tǒng)的功能性分析可以反映該系統(tǒng)能夠完成的各項功能，通過線上、線下發(fā)放問卷調(diào)查的形式，收集各類用戶對使用該系統(tǒng)的主要需求。在需求收集的過程中，經(jīng)統(tǒng)計，對陶瓷文化景觀場景呈現(xiàn)功能的需求人數(shù)為223人、對用戶管理功能與社區(qū)管理功能的需求人數(shù)分別為112人和134人?？梢姡脩舫讼Ｍ谶@個系統(tǒng)中能夠體驗到陶瓷文化景觀的各類人文、藝術等場景、了解到相關景觀的場景知識以外，還需要能夠進行經(jīng)由社區(qū)分類進行用戶分享、交流的功能。系統(tǒng)功能模塊圖如圖1所示。

圖1：系統(tǒng)功能模塊

2.2 場景管理流程設計

系統(tǒng)設計前期，需要實地走訪與調(diào)查大量的陶瓷文化景觀，進行標記物的選定與景觀素材的高清拍攝。可以選擇不同的AR開發(fā)工具包進行標記物識別，本系統(tǒng)采用的AR開發(fā)工具包是Vuforia 9.0。通過高清拍攝采集真實場景的視頻或者圖像來獲取各類景觀的真實場景信息，并將這些真實場景信息保存到數(shù)據(jù)庫。通過本系統(tǒng)的虛擬場景生成單元可以完成虛擬場景的建模、管理、繪制；本系統(tǒng)的場景處理單元可以對虛實場景信息分別進行分析和重構，并結合傳感器等跟蹤設備的數(shù)據(jù)來分析虛擬場景和真實場景的相對位置，實現(xiàn)坐標系的對齊并進行虛擬場景的融合計算；通過本系統(tǒng)的顯示模塊可以在外部顯示器上顯示虛實疊加融合后的場景信息；用戶通過手機、平板電腦等設備可以完成對虛實結合場景的交互操作。虛擬場景和現(xiàn)實場景的協(xié)同工作流程見圖2所示。

圖2：場景管理工作流程圖

圖3：景德鎮(zhèn)窯燒窯場景圖

2.3 動畫疊加設計

為了實現(xiàn)多模式的虛實疊加功能，系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)三維模型、視頻、文字的疊加，還可以實現(xiàn)動畫的疊加。

此處以部分古法制瓷工藝動畫的制作流程為例進行介紹。系統(tǒng)采用青瞳視覺出品的動作捕捉系統(tǒng)，由古法制瓷工藝傳承人穿上動作捕捉服在16個高清攝像頭下做古法制瓷相關工序的動作，同時在動作捕捉系統(tǒng)里導入骨骼剛體就可實時看到動作變化過程。由于動作的融合度與可辨別度可能會達不到質量要求，通常需要進行多次重復才能制作出一個完整的動作動畫。將錄制好的動作動畫保存為fbx類型文件，以備疊加使用。

2.4 動畫疊加效果實現(xiàn)

使用unity3D開發(fā)環(huán)境將人物模型、場景模型與動作捕捉動畫結合，具體步驟如下：將事先已經(jīng)制作完成的虛擬場景模型及人物模型導入unity3D中，同時把制作完成的動畫文件也放入對應的模型文件夾下，接著創(chuàng)建Animator Controller控制器并給控制器命名，然后將動畫文件拖曳入Animator中，將Entry實例與產(chǎn)生的塊連接之后，再將控制器拖放到模型上，這樣就完成了動畫的疊加。最后在在Unity3D中導出相應的APK文件。圖3為景德鎮(zhèn)窯（一種清代景德鎮(zhèn)傳統(tǒng)柴窯）燒窯場景圖。

3 結語

積極主動融入景德鎮(zhèn)國家陶瓷文化傳承創(chuàng)新試驗區(qū)的建設工作，這是前所未有的歷史機遇，基于AR技術為陶瓷文化“古色”旅游資源的傳承與保護，創(chuàng)新性地提供了一些有效思路。陶瓷文化旅游的智慧化發(fā)展，需要不斷豐富VR/AR產(chǎn)品的有效供給，也需要更多的跨界合作服務與成熟解決方案的研發(fā)。