心流理論下侗族木構(gòu)建筑營造技藝的虛擬游戲設(shè)計(jì)研究

王雪寧，李本建

引言

隨著萬物互聯(lián)時(shí)代的到來，數(shù)字技術(shù)已成為當(dāng)下文化保護(hù)的有效方式。目前國內(nèi)對數(shù)字技術(shù)的理解還存在普遍偏差，認(rèn)為數(shù)字化僅僅是對數(shù)據(jù)庫的采集和建立。數(shù)字化提供了大量的文字記錄保護(hù)新技術(shù)，但這些技術(shù)并不完全與我國少數(shù)民族非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)相適應(yīng)。例如，在對貴州少數(shù)民族非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)實(shí)踐中，就存在信息格式單一、內(nèi)容技術(shù)滯后、主體分散等問題[1]。為避免同類問題的出現(xiàn)，筆者在充分了解了侗族木構(gòu)建筑營造技藝的基礎(chǔ)上，有選擇性地將其納入游戲文本中，并采用虛擬游戲的形式，對侗族木構(gòu)建筑營造技藝進(jìn)行內(nèi)容開發(fā)和數(shù)字化保護(hù)。

虛擬游戲的沉浸性、互動性和想象性等特點(diǎn)，潛在影響著青少年的性格，其內(nèi)設(shè)場景甚至可以分解青少年的價(jià)值觀，造成虛實(shí)認(rèn)知混亂的不良影響[2]?；诖?，本次游戲設(shè)計(jì)將依據(jù)心流體驗(yàn)理論，以寓教于樂的方式輸出非遺文化知識，對青少年價(jià)值觀起到正確的引導(dǎo)作用，使參與游戲的玩家能夠充分感受到非遺文化的魅力[3]。

本次游戲設(shè)計(jì)共分三個(gè)步驟，第一步分析侗族木構(gòu)建筑營造技藝，并根據(jù)心流理論的三個(gè)層次，將游戲設(shè)計(jì)分為游戲目標(biāo)、游戲機(jī)制、核心技術(shù)三個(gè)板塊；第二步進(jìn)行游戲設(shè)計(jì)實(shí)踐，搭建游戲框架，使用慣性動作捕捉、三維虛擬聲音、三維人臉生成等核心技術(shù)進(jìn)行游戲后期制作；第三步使用封測用戶調(diào)查法，提出游戲在技術(shù)、體驗(yàn)、操作等層面存在的問題，以待后期修改完善。

一、侗族木構(gòu)建筑營造技藝原理分析及其在虛擬游戲設(shè)計(jì)中的可行性分析

（一）侗族木構(gòu)建筑營造技藝原理分析

侗族木構(gòu)建筑以高超的技巧和獨(dú)特的造型久負(fù)盛名，其主要采用榫卯結(jié)構(gòu)。榫卯就是呈“凹凸”的兩種構(gòu)件，互相穿插而成，凸起的部分為榫，凹下去的部分為卯，侗族木構(gòu)依靠材料的摩擦力達(dá)到無縫拼接[4]。

榫卯結(jié)構(gòu)大致可分為三類：第一類以面與面的結(jié)合為主，也有邊與邊的結(jié)合。例如，企口榫、燕尾榫、槽口榫、穿帶榫等。第二類是作為“點(diǎn)”的結(jié)構(gòu)方法，一般用于橫豎材丁字結(jié)合、交叉和成角結(jié)合，以及直材和弧形材的延伸結(jié)合。例如，格肩榫、勾掛榫、鍥釘榫等。第三類是將三個(gè)構(gòu)件組合在一起，相互連結(jié)的構(gòu)造方法，這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)用在技術(shù)上有一定難度。例如，托角榫、抱肩榫、粽角榫、長短榫等[5]。這三類榫卯結(jié)構(gòu)在侗族木構(gòu)建筑中均有運(yùn)用，一般是三類榫卯結(jié)構(gòu)組合使用。但在拉結(jié)中，使用率最高的是前兩種類型，包括透榫、半榫、燕尾榫和十字榫等。透榫的連接方式為穿透柱子；半榫是插到柱子中，不露榫頭，半榫的咬合度小于透榫，但是美觀性較好，在實(shí)際應(yīng)用中透榫和半榫一般會結(jié)合使用；燕尾榫的斷面呈梯形，其結(jié)合強(qiáng)度大于透榫，順向結(jié)合或角接都可以使用燕尾榫；十字榫是將木材的厚度各去掉一半，相交之后仍保持木材原有的厚度，這種樣式十分普遍，常起到拉結(jié)的作用[6]（見表1）。

表1 侗族木構(gòu)建筑中較為常見的榫卯結(jié)構(gòu)

構(gòu)件本身不能在榫頭上制作，因?yàn)槭苣静募y路的影響易斷裂，故需銷子等附加小構(gòu)件，以起到固定加強(qiáng)的作用。銷子一般由圓錐的尖頭木料制成，其中穿銷有平直和楔形之分，可以抵御木枋的拉力。暗銷隱于木枋中，可以固定上下兩層木枋。木匠師傅為防止脫榫情況的發(fā)生，會在木枋的接口斜切口子，建造者會錯(cuò)位連接各個(gè)構(gòu)件，變動榫卯相互連接的位置，以提高柱子的承重力[7]?？偠灾?，侗族木構(gòu)建筑緊密而有層次，工藝淳樸，對榫卯結(jié)構(gòu)的運(yùn)用十分靈活，有較為廣闊的發(fā)展前景[8]。

（二）侗族木構(gòu)建筑營造技藝在虛擬游戲設(shè)計(jì)中的可行性分析

1.侗族木構(gòu)建筑營造技藝的研究現(xiàn)狀

侗族木構(gòu)建筑營造技藝在 2008 年被列入國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表性項(xiàng)目名錄，此后逐漸被廣泛運(yùn)用在建筑、裝飾、娛樂等領(lǐng)域。隨著經(jīng)營模式和制作技藝的更新，侗族木構(gòu)建筑營造技藝的應(yīng)用與發(fā)展越來越適應(yīng)現(xiàn)代社會的需要。有關(guān)侗族木構(gòu)建筑營造技藝的研究涉及多個(gè)領(lǐng)域。例如，吳雨晴[9]基于心理學(xué)理論，設(shè)計(jì)出學(xué)習(xí)侗族木構(gòu)建筑營造技藝的界面交互系統(tǒng)。侯玉霞等[10]從生態(tài)學(xué)視角出發(fā)，將侗族木構(gòu)建筑營造技藝融入創(chuàng)意驅(qū)動的旅游生態(tài)中。徐晨帆[11]將動漫與侗族木構(gòu)建筑營造技藝相結(jié)合，提出開發(fā)動漫衍生品的建議。畢浩然等[12]利用舶來品漢諾塔玩具，將其結(jié)構(gòu)間的連接方式更換為侗族木構(gòu)建筑中常用的直榫和燕尾榫。孫鵬[13]將火車的造型進(jìn)行抽象化處理，選用企口榫、十字榫、燕尾榫等結(jié)構(gòu)，搭建了可拆卸式的玩具，在保持玩具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還降低了生產(chǎn)的技術(shù)要求。由此可見，侗族木構(gòu)建筑營造技藝在娛樂產(chǎn)品方面的研究有一定的開拓性進(jìn)展，但在虛擬游戲設(shè)計(jì)方面，仍有較大的進(jìn)步空間。

2.虛擬游戲運(yùn)用在侗族木構(gòu)建筑營造技藝上的意義

（1）沉浸式體驗(yàn)侗族木構(gòu)建筑營造技藝

虛擬游戲最大的特點(diǎn)就是沉浸式體驗(yàn)感，通過設(shè)置視覺、聽覺、觸覺等感覺來營造游戲環(huán)境，讓玩家獲得真實(shí)的游戲體驗(yàn)。侗族木構(gòu)建筑營造技藝的真實(shí)度，首先可通過視覺直接感受。木質(zhì)結(jié)構(gòu)的造型較為簡單，從已有的建模技術(shù)來看，只要資料足夠完整，在虛擬游戲中完全可以達(dá)到模型的準(zhǔn)確度。其次是聽覺。虛擬游戲借鑒影視中的視聽語言，通過聽覺刺激本能，烘托氛圍。例如，鋸木的聲音、木屑的沙沙聲、自然的環(huán)境聲等。最后是觸覺。虛擬游戲通過體感交互技術(shù)讓玩家在觸覺中獲得真實(shí)的體驗(yàn)。玩家在虛擬環(huán)境中的角色扮演可以促使其對侗族木構(gòu)建筑營造技藝產(chǎn)生文化體驗(yàn)。當(dāng)玩家進(jìn)入游戲的虛擬系統(tǒng)時(shí)，通過在游戲中的探索與發(fā)現(xiàn)，感知侗族木構(gòu)建筑營造技藝的外觀造型、文化內(nèi)涵、美學(xué)價(jià)值等。

（2）促進(jìn)侗族木構(gòu)建筑營造技藝的傳播

虛擬游戲的娛樂性和侗族木構(gòu)建筑營造技藝的嚴(yán)肅性相結(jié)合，滿足玩家寓教于樂的需求。虛擬游戲不受時(shí)間和空間的限制，可以有效促進(jìn)侗族木構(gòu)建筑營造技藝的傳播。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新媒體技術(shù)不斷被應(yīng)用，文化傳播的方式也發(fā)生著變化，非遺文化也要提升自身的娛樂性。侗族木構(gòu)建筑營造技藝在虛擬游戲中的運(yùn)用，使虛擬游戲成為文化傳播的新載體，能更好地促進(jìn)侗族木構(gòu)建筑營造技藝的傳播。

二、心流理論下侗族木構(gòu)建筑營造技藝虛擬游戲設(shè)計(jì)框架

本次游戲設(shè)計(jì)，以侗族木構(gòu)建筑營造技藝為基本內(nèi)容，遵循心流理論中的條件因素，分難度提取榫卯的樣式結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模型虛擬重構(gòu)。在游戲娛樂功能的基礎(chǔ)上，科普榫卯知識，傳承優(yōu)秀的非遺文化，感受侗族木構(gòu)建筑營造技藝的獨(dú)特魅力。

（一）心流理論的發(fā)展

20 世紀(jì)中期，米哈里·契克森米哈賴（Mihaly Csikszentmihalyi）在創(chuàng)意研究中提出了心流概念，并把心流定義為將個(gè)人全部精力投注于某一活動上的一種有序且和諧的感覺。米哈里·契克森米哈賴基于心流狀態(tài)理論建立了三分區(qū)心流模型，后由米蘭大學(xué)的Massimin 和 Carli 修正了三分區(qū)心流模型，最終提煉出四分區(qū)心流模型（見圖1）。米哈里·契克森米哈賴經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，將心流歸納為明確目標(biāo)、即時(shí)反饋、技能與挑戰(zhàn)相匹配、行動與意識融合、專注、掌控感、自發(fā)體驗(yàn)、遺失自我意識、時(shí)間感知九點(diǎn)表現(xiàn)特征。以米哈里·契克森米哈賴所建立的心流模型為主干，影響心流體驗(yàn)的主要因素有三個(gè)層次，通過對目標(biāo)、反饋、挑戰(zhàn)和技能的調(diào)整，可以讓玩家在進(jìn)行虛擬游戲時(shí)獲得沉浸式體驗(yàn)，甚至在潛移默化中得到更高級的文化體驗(yàn)。

圖1 四分區(qū)心流模型

虛擬游戲本身具有動態(tài)性、非線性、多維度的特點(diǎn)。在數(shù)字時(shí)代，虛擬游戲?yàn)橥婕姨峁┝硕鄻踊慕换ヮ愋?，虛擬游戲的中心點(diǎn)也從“系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴婕摇?。因此，能否在虛擬游戲中獲得充足的沉浸感成為玩家關(guān)注的重點(diǎn)。

心流是個(gè)體與環(huán)境互融的心理體驗(yàn)，將心流的原理與虛擬游戲的獎(jiǎng)懲規(guī)則、人物設(shè)定、故事情節(jié)等方面相結(jié)合，采用當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行游戲設(shè)置，可以有效增強(qiáng)虛擬游戲與玩家的黏合度。

（二）虛擬游戲設(shè)計(jì)框架

為完成本次游戲設(shè)計(jì)，筆者將心流理論的要素分為三點(diǎn)，即確立清晰的體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、提供即時(shí)且全方位的反饋、保持技能與挑戰(zhàn)的平衡（見圖2）。

圖2 心流理論下侗族木構(gòu)建筑營造技藝虛擬游戲設(shè)計(jì)框架

1.確立清晰的體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

清晰的體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是進(jìn)入心流狀態(tài)的前提條件。一般來說，體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)越清晰，心流的價(jià)值就越大，玩家的體驗(yàn)動機(jī)就越高，在游戲中的表現(xiàn)就越規(guī)范[14]。因此，在確立清晰的體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)這一層級，筆者設(shè)立了基礎(chǔ)技巧學(xué)習(xí)和闖關(guān)模式兩種游戲機(jī)制。

2.提供即時(shí)且全方位的反饋

全方位的反饋分為預(yù)設(shè)反饋與情感反饋，情感反饋是玩家與作品相互作用的結(jié)果。游戲體驗(yàn)主要通過作品和玩家兩個(gè)對象構(gòu)建情感聯(lián)系，保持心流穩(wěn)定性。全方位的反饋層級引入三維虛擬聲音技術(shù)建立人類聽覺模型、引入人機(jī)自然交互技術(shù)進(jìn)行真實(shí)人物動作捕捉、引入圖像驅(qū)動三維人臉自動生成技術(shù)進(jìn)行人物三維虛擬肖像繪制，以獲取多種感官的情感反饋信息。

3.保持技能與挑戰(zhàn)的平衡

技能與挑戰(zhàn)是引發(fā)心流體驗(yàn)的必要條件，當(dāng)玩家所掌握的技能和挑戰(zhàn)成正比時(shí)，體驗(yàn)感才能保持穩(wěn)定。技能與挑戰(zhàn)層級是建立在游戲玩家完成基礎(chǔ)技能學(xué)習(xí)的前提下，設(shè)置游戲解謎提示和全網(wǎng)玩家分等級出題的游戲機(jī)制。當(dāng)玩家在同一關(guān)卡出現(xiàn)五次錯(cuò)誤時(shí)，就會觸動第一次游戲解謎提示，解謎不限次數(shù)，系統(tǒng)會根據(jù)玩家的操作程度無限制觸動，直至玩家順利過關(guān)。聯(lián)網(wǎng)競技的游戲機(jī)制，不僅可以增強(qiáng)游戲與玩家的黏合度，還可以使玩家得到侗族木構(gòu)建筑營造技藝的文化體驗(yàn)。

三、游戲設(shè)計(jì)實(shí)踐

本研究以慣性傳感器為動作捕捉基礎(chǔ)，玩家需在指定區(qū)域錄入自己的位置進(jìn)行游戲。筆者使用Unreal Engine4.14.0虛擬引擎對捕捉后的動作重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，意在設(shè)計(jì)一個(gè)促進(jìn)侗族木構(gòu)建筑營造技藝傳承與推廣的虛擬游戲。游戲設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過虛擬游戲系統(tǒng)，引導(dǎo)玩家進(jìn)入心流體驗(yàn)，增強(qiáng)游戲?qū)Χ弊迥緲?gòu)建筑營造技藝的理解，促使玩家對侗族木構(gòu)建筑營造技藝產(chǎn)生興趣，進(jìn)而能夠在日常生活中發(fā)揚(yáng)侗族木構(gòu)建筑營造技藝的優(yōu)秀文化。

本次游戲設(shè)計(jì)使用了Unreal Engine 4.14.0、TrueMotion、Unity3D等軟件，其中TrueMotion捕捉到的動作需符合Unreal Engine 4.14.0所支持的BVH格 式。Unreal Engine 4.14.0對硬件和系統(tǒng)環(huán)境有規(guī)格參數(shù)要求，對本次游戲設(shè)計(jì)來說，生物角色的對象推薦三角面數(shù)≤ 10000，機(jī)械設(shè)備的對象推薦三角面數(shù)≤ 10000，兩者均有布線要求，兩者的貼圖尺寸均≤512，均需漫反射貼圖和首層UV。此外，生物角色需要骨骼動畫（見表2）。

表2 Unreal Engine 4.14.0硬件及系統(tǒng)需求

（一）游戲規(guī)則可視化設(shè)計(jì)

整個(gè)游戲框架設(shè)定基礎(chǔ)修行、技藝切磋、已達(dá)成就三個(gè)空間，分別對應(yīng)初級、中級、高級三個(gè)游戲目標(biāo)。游戲劇情設(shè)定為一個(gè)侗族木匠在虛擬世界中學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的木構(gòu)建筑營造技藝，在完成所有的初級任務(wù)后，進(jìn)入中級解鎖更有難度的關(guān)卡，高級的游戲目標(biāo)是聯(lián)網(wǎng)排位賽，即全網(wǎng)玩家一起互動。玩家可運(yùn)用已有的榫卯結(jié)構(gòu)營造技巧建造家具、建筑等，系統(tǒng)會根據(jù)玩家提交作品的完成度進(jìn)行難度分級，然后上傳到互聯(lián)網(wǎng)，由其他玩家自主選擇適合自己難度的作品進(jìn)行解碼。為達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)獲得最大的游戲快感，游戲設(shè)置了提示和解謎按鈕。在這一游戲過程中，玩家能夠充分了解侗族木構(gòu)建筑營造技藝的核心技術(shù)（見圖3）。

圖3 游戲規(guī)則可視化設(shè)計(jì)圖

（二）游戲技術(shù)內(nèi)容

1.基礎(chǔ)模型建模

侗族木構(gòu)建筑總體來說有三步施工工序，分別是選材、工具、建筑。選材方面，基本采用材質(zhì)強(qiáng)、紋理直、防腐細(xì)膩的樟子松為基本木材；工具方面，有釘斧、刨、魯班尺、丈桿、墨斗等；建筑方面，分為制作丈桿、材料初加工、畫線、制作構(gòu)件、組裝等。在本次游戲設(shè)計(jì)中，筆者提取了建筑工序中的制作構(gòu)件和組裝兩個(gè)步驟并進(jìn)行簡化。簡化過程為：首先，準(zhǔn)備一塊加工完成的凹木料，凸起部分由玩家根據(jù)提示來制作；其次，根據(jù)這一虛擬制作過程，引入墨斗工具對木料進(jìn)行切邊；最后，將兩塊木料合成即可。這一簡化過程選取了侗族木構(gòu)建筑營造技藝中較常見的透榫、燕尾榫和十字榫等為原型進(jìn)行基礎(chǔ)建模打樣，再使用Autodesk Maya建模軟件，采用樟子松木材質(zhì)進(jìn)行UV展開貼圖，完成后的導(dǎo)出格式為FBX。

本次游戲設(shè)計(jì)將對人物動作進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉，然后導(dǎo)入U(xiǎn)nreal Engine 4.14.0中進(jìn)行骨骼節(jié)點(diǎn)的匹配。游戲的基本動作為選擇、拉近、縮小、切換、旋轉(zhuǎn)；游戲的技術(shù)動作為整體切除和切邊，基本動作和技術(shù)動作可以同時(shí)使用。不僅可以在游戲中對木料的可選擇區(qū)域進(jìn)行一個(gè)單元或多個(gè)單元的選擇，也可以對提示、解謎、墨斗等工具進(jìn)行選擇，還可以對其中一塊木料進(jìn)行放大、縮小或旋轉(zhuǎn)等細(xì)節(jié)操作，更可以揮動手臂對游戲中的上下兩塊木料進(jìn)行切換選擇，以準(zhǔn)確掌握侗族木構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)。技術(shù)動作是游戲的常規(guī)操作，玩家可以選中切除多余木料，使用墨斗工具切除斜角邊，以增加游戲的體驗(yàn)感。

3.引入三維虛擬聲音技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)常采用耳機(jī)作為輸出設(shè)備。為建立真實(shí)的三維虛擬聲音，首先從單聲耳源開始，經(jīng)過聲音系統(tǒng)處理，生成分離的左右信號，最終傳入玩家的耳機(jī)里。本次游戲設(shè)計(jì)中，需要將計(jì)算機(jī)合成的聲音與采樣的真實(shí)聲音疊加在一起，建立正確的人類聽覺模型。

4.三維人臉重建技術(shù)

玩家利用攝像頭上傳人臉照片，系統(tǒng)會自動進(jìn)行人臉檢測，完整提取人臉輪廓和五官細(xì)節(jié)，再利用紋理圖像融合和重新采樣獲取完整的人臉紋理圖像，最終合成三維頭部模型作為玩家的游戲形象。三維人臉重建技術(shù)在本次游戲設(shè)計(jì)中的運(yùn)用極大地增強(qiáng)了游戲的趣味性。

（三）封測用戶調(diào)查分析

本次游戲設(shè)計(jì)將通過封測期間的調(diào)查發(fā)現(xiàn)其存在的問題，提前了解玩家對游戲形象、畫面風(fēng)格、操作動作、基礎(chǔ)技能、社交功能等體驗(yàn)的評價(jià)、看法和建議，為游戲的改進(jìn)和完善提供依據(jù)。游戲測試共計(jì)四天，設(shè)計(jì)了四份調(diào)查問卷，問卷賬號與玩家的游戲平臺賬號相關(guān)聯(lián)，根據(jù)玩家的游戲進(jìn)度匹配相對應(yīng)的問卷。玩家每登錄一天，便能完成當(dāng)天的問卷。每份問卷的內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)各有不同。

本次游戲設(shè)計(jì)擺脫了傳統(tǒng)鼠鍵單一的游戲方式，引用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，營造了一個(gè)虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的游戲場景，經(jīng)過此次游戲設(shè)計(jì)封測用戶調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)以下問題。

第一，玩家對游戲基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的知識接受度不高，欠缺游戲體驗(yàn)的文化內(nèi)涵，游戲中榫卯結(jié)構(gòu)模型的立體感剖析需加強(qiáng)，整體視覺效果有待加強(qiáng)。

第二，玩家認(rèn)為動作體驗(yàn)效果不是很流暢，動作識別有延遲。登錄界面的人臉識別與真人的匹配度不高，人物模型不夠美觀。

第三，進(jìn)階的社交功能過于復(fù)雜，操作困難，游戲滿足感較低。高階排行榜關(guān)卡的系統(tǒng)提示不夠準(zhǔn)確，使玩家理解有偏差，不能匹配好友一起過關(guān)。

此次調(diào)查報(bào)告為下一步游戲的改進(jìn)和完善提供了重要的數(shù)據(jù)。接下來筆者會在本研究的基礎(chǔ)上，不斷完善和加強(qiáng)游戲細(xì)節(jié)，建立更完善的侗族木構(gòu)建筑營造技藝數(shù)據(jù)庫，以提升游戲的趣味性，促進(jìn)游戲與非遺文化的更好融合。

四、結(jié)語

基于心流理論，將本次游戲設(shè)計(jì)分為游戲設(shè)備選擇、游戲規(guī)則制定、游戲元素設(shè)計(jì)三個(gè)板塊，分別對其進(jìn)行游戲機(jī)制設(shè)計(jì)、核心技術(shù)支持研究。每個(gè)板塊采取相應(yīng)的任務(wù)，使其具備引發(fā)心流的前提條件，保證玩家在游戲中始終處于心流狀態(tài)。在游戲娛樂的基礎(chǔ)上，把侗族木構(gòu)建筑營造技藝滲透進(jìn)日常娛樂生活中，寓教于樂，進(jìn)而影響更多的人去了解和接受侗族木構(gòu)建筑營造技藝。