基于VR技術(shù)的東北抗聯(lián)精神筑夢(mèng)空間設(shè)計(jì)與實(shí)踐

馮佩云，袁利軍，律德財(cái)

(遼寧科技學(xué)院 遼寧 本溪 117004)

習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上指出，“思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)、在創(chuàng)新中提高，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段，不斷改善課堂教學(xué)狀況”[1]。東北抗日戰(zhàn)爭(zhēng)史是中國(guó)革命史的重要一章，是思政課中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。東北抗日聯(lián)軍是一支在中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)下的革命武裝隊(duì)伍，與日本侵略者殊死拼殺14年，有力地支援了全國(guó)抗日戰(zhàn)爭(zhēng)和世界反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)[2]。利用東北地區(qū)豐富的抗聯(lián)活動(dòng)資源，如遍布白山黑水之間的抗聯(lián)遺跡或各具特色的抗聯(lián)紀(jì)念館，在青年學(xué)生中開(kāi)展東北抗聯(lián)精神教育，也就是開(kāi)展愛(ài)國(guó)主義精神、革命英雄主義精神、不畏犧牲精神、艱苦奮斗精神和國(guó)際主義精神[3]教育，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。遼寧科技學(xué)院建設(shè)的東北抗聯(lián)育人筑夢(mèng)空間展館，收集展示了本溪地區(qū)抗聯(lián)的歷史圖片、英烈事跡、文物實(shí)物、藝術(shù)作品、影像資料等綜合資源[4]，已經(jīng)成為了一個(gè)重要的思政教育基地。筑夢(mèng)空間面向本地大中小學(xué)師生講述抗聯(lián)故事，宣傳抗聯(lián)文化，同時(shí)也是開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地。但是受到時(shí)間、空間及財(cái)政等多方面的限制，尤其在當(dāng)前疫情頻發(fā)的復(fù)雜嚴(yán)峻形勢(shì)下，即使是面向本溪域內(nèi)學(xué)校也不方便開(kāi)展東北抗聯(lián)精神實(shí)地實(shí)景現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，更不用說(shuō)面向全國(guó)開(kāi)展學(xué)史鑄魂的愛(ài)國(guó)主義教育。

近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為教育、科研和文化傳播帶來(lái)新的動(dòng)力。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，操作者直接感受到由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成的三維虛擬場(chǎng)景，使操作者產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，仿佛置身于真實(shí)環(huán)境中。操作者由“旁觀者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皡⑴c者”，由平面體驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體體驗(yàn)，由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，從而對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生深刻印象。而利用VR技術(shù)開(kāi)展的教學(xué)活動(dòng)，可以將課堂還給學(xué)生，由教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。相比于被動(dòng)性填鴨式教學(xué)活動(dòng)，采用VR技術(shù)的教學(xué)活動(dòng)更加注重學(xué)生的主觀感受，課堂交互性更強(qiáng)，課堂內(nèi)容更加多元化，豐富了學(xué)生的感知世界，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更易于提高教學(xué)質(zhì)量[5]。

博物館數(shù)字化是近年來(lái)博物館發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化博物館的建設(shè)中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將博物館真實(shí)、完整地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)真正的三維數(shù)字檔案，用于文物保護(hù)、修復(fù)、文化交流，可以使博物館收藏的文物超越原有的技術(shù)條件和保存?zhèn)鞑サ南拗芠6]。利用數(shù)字博物館開(kāi)展紅色文化教育不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)新型教學(xué)應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。利用VR技術(shù)開(kāi)展思政教育已經(jīng)取得了許多優(yōu)秀成果，如四川紅色文化[7]、江西井岡山紅色文化[8]等已經(jīng)取得了良好的實(shí)踐效果?；诖?，利用VR技術(shù)將遼寧科技學(xué)院東北抗聯(lián)精神育人筑夢(mèng)空間數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，利用互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為廣大受眾提供了新的學(xué)習(xí)方式，有利于吸引更多的大學(xué)生、社會(huì)群眾接受愛(ài)國(guó)主義紅色文化教育，對(duì)傳承紅色基因、提升思政教育質(zhì)量具有重要意義。

1 數(shù)字化筑夢(mèng)空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

利用三維建模技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將筑夢(mèng)空間數(shù)字化，建設(shè)三維在線智能展覽展示空間服務(wù)平臺(tái)，將筑夢(mèng)空間館內(nèi)收藏文物、場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)、文化作品實(shí)現(xiàn)在線360°旋轉(zhuǎn)顯示、無(wú)視覺(jué)死角場(chǎng)景虛擬漫游展示，再利用PS技術(shù)對(duì)空間內(nèi)的內(nèi)容和細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更加完美的沉浸式交互體驗(yàn)。IdeaVR是一款國(guó)產(chǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作軟件開(kāi)發(fā)工具?；贗deaVR的場(chǎng)景應(yīng)用技術(shù)，構(gòu)建環(huán)境、模型以及場(chǎng)景，并賦予這些環(huán)境、場(chǎng)景和模型對(duì)象貼近現(xiàn)實(shí)的屬性，給予使用者和受眾更好地視覺(jué)效果和逼真的體驗(yàn)。IdeaVR使用圖形化界面、拖拽式操作替代程序腳本編寫，支持手柄等游戲設(shè)備，還可以方便地通過(guò)共享云平臺(tái)獲取VR素材資源，易學(xué)易用，是初學(xué)者搭建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的優(yōu)秀系統(tǒng)。

具體設(shè)計(jì)流程如下：

第一步，根據(jù)實(shí)際需求及實(shí)驗(yàn)室物理配置確定數(shù)字化筑夢(mèng)空間的開(kāi)發(fā)平臺(tái)及其需要使用的技術(shù)，合理計(jì)劃，完成工作。

第二步，利用3DSMAX和IdeaVR設(shè)計(jì)整個(gè)筑夢(mèng)空間布局。首先，將筑夢(mèng)空間分解為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間部分；其次，對(duì)每個(gè)空間部分進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和內(nèi)容設(shè)計(jì)；再次，利用PS軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容，如英雄人物及其事跡的海報(bào)、模型，展品的三維建模；最后，所設(shè)計(jì)的海報(bào)、模型進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)修改等。

第三步，對(duì)游客參觀筑夢(mèng)空間進(jìn)行路線規(guī)劃，確定好用戶的游覽路線。筑夢(mèng)空間的內(nèi)容是以先事跡介紹后人物介紹和按時(shí)間順序排列的，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)感。

第四步，對(duì)完成的系統(tǒng)調(diào)試。數(shù)字化筑夢(mèng)空間系統(tǒng)采用3DSMAX軟件建立的模型，利用IdeaVR軟件設(shè)計(jì)制作展品模型、合成音頻、視頻、燈光等風(fēng)格，利用IdeaVR渲染設(shè)置的屬性，調(diào)整亮度、對(duì)比度、飽和度等，調(diào)整畫面的整體效果達(dá)到最優(yōu)，并實(shí)現(xiàn)漫游和人機(jī)交互功能。

2 數(shù)字化VR筑夢(mèng)空間的實(shí)踐

數(shù)字化筑夢(mèng)空間布局分為四部分。第一部分史跡館為東北抗聯(lián)的重要史跡，主要介紹四百多件抗戰(zhàn)時(shí)期的歷史文物展品。第二部分人物館介紹活躍在本溪地區(qū)的抗聯(lián)英雄及其事跡，如活躍在本溪地區(qū)的抗日將領(lǐng)鄧鐵梅、唐聚五、白廣恩、楊靖宇、李兆麟、李紅光、韓震、李敏煥、管毅等。第三部分視頻館是用視頻展示東北抗聯(lián)遺跡及抗聯(lián)故事。這一部分能讓體驗(yàn)者穿越時(shí)空，真切感受到東北抗日聯(lián)軍艱苦的生活環(huán)境。第四部分藝創(chuàng)館展示了遼寧科技學(xué)院師生依托東北抗聯(lián)歷史事件所創(chuàng)作的精美作品，以此緬懷、銘記那些舍身成仁的英雄。數(shù)字化筑夢(mèng)空間基本框架如圖1。

圖1 數(shù)字化筑夢(mèng)空間框架

2.1 數(shù)字化筑夢(mèng)空間總體的設(shè)計(jì)

采用預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)創(chuàng)建抗聯(lián)數(shù)字化筑夢(mèng)空間模型，將整體布局及其展區(qū)進(jìn)行優(yōu)化。導(dǎo)入三維建模同時(shí)利用引擎內(nèi)置大量素材，如場(chǎng)景、燈光系統(tǒng)、基礎(chǔ)模型、材質(zhì)系統(tǒng)和粒子等。所建模型按真實(shí)物體比例定義，并在處理過(guò)程中需進(jìn)行布線規(guī)整，整合線面。其中貼圖過(guò)程主要使用漫反射貼圖、高光貼圖等技術(shù)。為了更加貼切現(xiàn)實(shí)感受，在模型屋頂以及貼圖上方加入燈光元素。為提升視覺(jué)感受，燈光元素要以模型貼圖本身質(zhì)感加烘焙實(shí)現(xiàn)，盡量減少使用實(shí)時(shí)燈光，當(dāng)必須使用實(shí)時(shí)燈光時(shí)，應(yīng)以天光和平行光為主。為了營(yíng)造展館的整體逼真性，避免了色彩的過(guò)于鮮艷和對(duì)比度過(guò)強(qiáng)，選用了色調(diào)柔和的燈光，避免燈光過(guò)于強(qiáng)烈和昏暗而造成的眩暈感；對(duì)邊角貼圖做了磨白處理，也避免外部導(dǎo)入的模型面數(shù)過(guò)多和布局密集出現(xiàn)局部卡幀現(xiàn)象，給用戶更加真實(shí)和貼切的感受。在設(shè)計(jì)中增加交互內(nèi)容的音頻效果，以仿真型風(fēng)格為主，在觸發(fā)內(nèi)容時(shí)表示反饋。在場(chǎng)景搭建時(shí)，避免了低幀率和棱角的過(guò)多以及復(fù)雜場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)更加地接近真實(shí)場(chǎng)景，同時(shí)也可以減輕眩暈感。在場(chǎng)景中賦予了物質(zhì)實(shí)體剛性的屬性，從而具有逼真地模擬物理效果。在布料仿真系統(tǒng)，賦予了柔體的屬性，從而逼真地模擬面料、絲綢、皮革、麻料等布料外觀與特性，并通過(guò)調(diào)整參數(shù)的數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)布料仿真的效果。通過(guò)細(xì)致的調(diào)整裝飾展館的地面和墻體以及天花板的選料和屬性，使展館的設(shè)計(jì)更趨近于真實(shí)，讓展館的整體布局更加的貼近現(xiàn)實(shí)，讓使用者的整體感到身臨其境。展館的效果如圖2。

圖2 展館效果

2.2 展品設(shè)計(jì)

模型空間色彩以紅色、黃色為主基調(diào)。紅色象征著革命的熾熱，黃色寓意著抗聯(lián)的光輝精神。墻面用做舊磚石及沙石木塊復(fù)原“戰(zhàn)地景觀”，使人直觀視覺(jué)上產(chǎn)生歷史斑駁感。展館中的所有展品模型都使用IdeaVR場(chǎng)景應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化。尤其是對(duì)貼圖的選擇以及屬性和參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的優(yōu)化調(diào)整，以保證展品的逼真性，更好地還原真實(shí)的歷史。當(dāng)參觀者進(jìn)入的剎那，可以迎面體會(huì)到歷史的悠久和抗聯(lián)精神厚重，讓人身臨其境，體會(huì)到抗聯(lián)前輩們不畏強(qiáng)敵、艱苦卓絕、浴血奮戰(zhàn)抗聯(lián)精神。

在虛擬場(chǎng)景中添加視頻，點(diǎn)擊創(chuàng)建面板列表下的視頻按鈕，即可將提前剪輯好的教學(xué)視頻添加到虛擬場(chǎng)景中，支持的格式包括OGV、MP4、WMV、AVI等常用的視頻格式。此次設(shè)計(jì)不僅沒(méi)有遺失深沉的紅色文化底蘊(yùn)，還結(jié)合VR等高新技術(shù)，利用視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)相結(jié)合的模式，使得在更大程度上滿足了當(dāng)代人的多元化需求。

在啟動(dòng)場(chǎng)景后，用戶可以在場(chǎng)景中進(jìn)行漫游、交互等虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)操作，文化墻上各種抗聯(lián)英雄事跡可通過(guò)有效點(diǎn)擊進(jìn)行預(yù)覽，在渲染端啟動(dòng)場(chǎng)景后，除了本身在場(chǎng)景中制作的用戶交互外，在各個(gè)版圖下還具有對(duì)應(yīng)的手柄操作程序，可選擇人工解說(shuō)功能和視頻播放功能。

展館局部展示如圖3所示。

圖3 展館局部展示

3 結(jié)語(yǔ)

利用VR技術(shù)建設(shè)數(shù)字化東北抗聯(lián)精神育人筑夢(mèng)空間，通過(guò)VR技術(shù)讓用戶隨時(shí)隨地參觀筑夢(mèng)空間。用戶不僅可以利用VR頭盔、眼鏡立體欣賞筑夢(mèng)空間典藏文物，還可以通過(guò)語(yǔ)音講解、視頻播放等功能全方位學(xué)習(xí)了解筑夢(mèng)空間每件文物所蘊(yùn)藏的豐富歷史文化，讓參觀者體驗(yàn)到東北抗聯(lián)英雄革命事跡，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)東北抗聯(lián)精神理解。對(duì)“講好紅色故事，搞好紅色教育，讓紅色基因代代相傳”，提升思政課教育教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。