基于Unity3D的漢語言文化體驗館設(shè)計研究

李世博 彭旭升 孫芳

摘要：目的：隨著全球化的不斷發(fā)展，漢語言文化在世界范圍內(nèi)受到越來越多的關(guān)注和認可，漢語推廣已成為中國文化走向世界的重要方式之一。越來越多的人開始學(xué)習(xí)漢語，漢語言文化的熱度不斷攀升，這為漢語學(xué)習(xí)和推廣提供了更廣闊的空間。然而，傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式往往單一枯燥，難以激發(fā)人們的學(xué)習(xí)興趣。為突破傳統(tǒng)漢語學(xué)習(xí)方式的局限性，文章提出設(shè)計基于Unity3D的漢語言文化體驗館。方法：該體驗館通過搭建虛擬現(xiàn)實環(huán)境，實現(xiàn)趣味問答、趣味文字、趣味觀影和海報展覽四個人機交互功能，為學(xué)習(xí)者提供豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容。用戶可以在虛擬環(huán)境中了解漢語言文化，感受其魅力。在趣味問答環(huán)節(jié)，用戶可以測試自己的漢語水平和對漢語言文化的了解程度。趣味文字環(huán)節(jié)提供有趣的方式來學(xué)習(xí)漢字和詞語，通過拼字游戲等方式加深記憶。趣味觀影環(huán)節(jié)讓用戶欣賞精選影片，更好地了解漢語文化和歷史。在海報展覽環(huán)節(jié)，用戶可以欣賞精美的漢語文化海報，并了解其文化內(nèi)涵。結(jié)果：通過沉浸在虛擬環(huán)境中，學(xué)習(xí)者可以更好地了解和體驗漢語言文化。這種創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方式不僅能提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率，而且能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，促進漢語言文化的傳承和推廣。結(jié)論：基于Unity3D的漢語言文化體驗館可以為學(xué)習(xí)者提供一種全新的學(xué)習(xí)方式，使他們在虛擬環(huán)境中更好地了解漢語言文化。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；Unity3D；漢語言文化；體驗館；交互設(shè)計；虛擬漫游

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）21-00-03

0 引言

文化是人們的精神食糧，文化館是人們追求智慧文化、接受文化熏陶的場所。隨著物質(zhì)水平的提高，人們的精神需求也迫切需要得到滿足。近年來，世界范圍內(nèi)掀起了一股學(xué)習(xí)漢語言文化的熱潮，但學(xué)習(xí)方式較為單一枯燥。同時，實體文化館的社會地位逐漸降低，亟須更新展覽內(nèi)容和方式，以推動自身發(fā)展。本文以3DMAX為工具完成人物場景的建模，并通過對Unity虛擬現(xiàn)實引擎的研究，實現(xiàn)漢語言文化體驗館的核心交互功能，為用戶搭建了一個接觸漢語言文化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的平臺，讓用戶感受到漢語言文化的魅力。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為計算機領(lǐng)域的前沿技術(shù)，其創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性都非常強［1-3］。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)造一種虛構(gòu)環(huán)境，借助各種傳感器設(shè)備使用戶仿佛置身其中，實現(xiàn)用戶與虛構(gòu)環(huán)境的自然互動，讓用戶感受中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的博大精深。

1 場館設(shè)計

1.1 體驗館場景設(shè)計

參考宋代建筑特點及布局結(jié)構(gòu)，本場館主場景設(shè)計古色古香，左右對稱，內(nèi)設(shè)中堂，且中堂兩邊各有屏風(fēng)分隔。中堂文化承載著中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的雅韻，展現(xiàn)了漢語言文字的形成過程，凸出了“中庸之道、天人合一”的中華傳統(tǒng)觀念。屋頂則設(shè)計為十二生肖剪紙畫，其豐富的文化寓意與人們的生活息息相關(guān)，是學(xué)習(xí)和了解中國文化較為生動的窗口，提高了漢語文化學(xué)習(xí)的形象性與趣味性。設(shè)計精巧，空間純粹，整體布局和諧典雅，將我國底蘊深厚、源遠流長的漢語言文化展現(xiàn)得淋漓盡致。

1.2 功能模塊設(shè)計

體驗館設(shè)有趣味文字、趣味觀影、趣味海報、趣味答題等功能區(qū)，用戶可以自由漫游，產(chǎn)生置身于真實場景中的感覺。在本場館中，用戶以第一人稱視角在展廳中漫游。在場景中，用戶可以進行前進、后退、左右平移、翻滾、下蹲等操作，以調(diào)整視角。趣味文字區(qū)共展現(xiàn)了8個甲骨文與現(xiàn)代文字之間的歷史演變；趣味觀影區(qū)設(shè)有講述“老”“家”這兩個字的演變歷史的影片；趣味海報區(qū)設(shè)有10組海報，每組3到4張，共31張，均為查閱大量資料并結(jié)合對漢語言文化的理解進行的原創(chuàng)設(shè)計；趣味答題區(qū)設(shè)有與海報內(nèi)容相呼應(yīng)的10道題目，用戶看完海報后即可答題。用戶在以上功能區(qū)，均可以通過鼠標點擊獲得交互體驗。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

體驗館采用了3DMax、Unity3D和C#等技術(shù)，其中3DMax用于較為復(fù)雜的建模，將建好的模型導(dǎo)出為FBX格式文件并在Unity3D中進行渲染和擺放。Unity3D的主要作用是接收導(dǎo)入的模型，并進行渲染、調(diào)光等操作，以提高模型的逼真度，為用戶帶來更好的視覺體驗。此外，一些簡單模型和場景布局也可以在Unity3D中完成。最終，將所有模型整合起來以完成整個體驗館及功能區(qū)的建模［4］。模型建立完成后，使用C#腳本語言開發(fā)人機交互腳本，包括行走、場景切換、防碰撞及交互功能等。其中，行走主要是攝像機的移動，防止碰撞的代碼確保用戶體驗，交互功能可以通過鼠標或者左右鍵來實現(xiàn)。通過這些腳本的開發(fā)，用戶可以在漢語言文化體驗館內(nèi)進行虛擬漫游。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 3DMax建模

在場景的搭建過程中，參觀了一些線下展覽館。搭建體驗館時，設(shè)計了許多具有中國古代特色的元素，如中堂內(nèi)的八仙桌、太師椅、瓷器展柜、壁畫、屏風(fēng)等。通過對建好的實物進行渲染等操作，使模型更加逼真，增強用戶的沉浸感［5］。3DMax主要用于場館內(nèi)各種物體的建模，需要充分展現(xiàn)出模型的形狀和外觀，給人帶來身臨其境般的體驗。

另外，人物模型的搭建同樣利用3DMax。首先需要明確主角的外觀特征，包括身高、外貌等，可使用平面圖來呈現(xiàn)人物樣貌。其次，可以使用3D技術(shù)將整個人物模型呈現(xiàn)出來。在3DMax中，人物模型可能缺乏色彩，為了解決這個問題，可以使用3DMax插件Bodypaint添加色彩，使人物更加生動傳神。同時，利用FBX模型資源——BIP骨骼文件、角色模型文件、動作文件等控制角色動作，完成角色設(shè)計，右鍵點擊Assets→Import Package→Characters導(dǎo)入內(nèi)置角色控制資源包，并通過Scale Factor等組件進行細節(jié)配置，調(diào)整角色的各個動作，最后得到成品［6］。在3D模型制作完畢后導(dǎo)出FBX格式文件。

3.2 Unity3D建模與渲染

使用3DMax完成復(fù)雜物體的建模后，可以將所有實物導(dǎo)入Unity3D，這樣可以方便地進行后續(xù)的處理。Unity3D是目前三維漫游領(lǐng)域的主流軟件，其優(yōu)秀的三維引擎可支持多種軟件導(dǎo)入的三維模型［7］。運用Unity3D主要完成整體環(huán)境的建模，整個環(huán)境的渲染也在其中進行，可以添加燈光渲染效果，使整體環(huán)境古色古香，貼合模型主題。整個場館建模完畢后，在Unity3D軟件中對相應(yīng)的物體編寫C#腳本，如點擊幾個功能區(qū)封面交互功能，插入C#腳本后編寫點擊交互等操作，使系統(tǒng)可以進行虛擬漫游。

3.3 C#腳本編寫

系統(tǒng)中有幾個關(guān)鍵腳本需要編寫，包括用于虛擬漫游的攝像機前后左右移動腳本及防止碰撞的代碼，優(yōu)化用戶體驗；點擊交互的腳本，讓用戶能夠與虛擬環(huán)境進行互動［8］。代碼編寫完成后，用戶可以沉浸在虛擬環(huán)境中，實現(xiàn)在整個系統(tǒng)中的虛擬漫游和交互體驗［9-10］。攝像機的移動由鍵盤或鼠標控制，代碼控制偏移度和平滑程度，實現(xiàn)第一人稱視角和第三人稱視角的結(jié)合，提供學(xué)習(xí)體驗。交互體驗主要通過鼠標實現(xiàn)海報閱覽、文字轉(zhuǎn)換及交互答題。以海報展覽為例，當人物走到這個區(qū)域，眼前會出現(xiàn)一個畫布，即Canvas。Canvas及其下面的所有組件都是隱藏的，只有用戶點擊此處，畫布才會顯示出來，然后進行相關(guān)交互。主要通過界面交互控制文件QuestionBankItem以及ShowIMGItem中的代碼進行用戶交互設(shè)計［11-12］，其中代碼邏輯如表1所示。

4 成果展示

經(jīng)過整個系統(tǒng)的建模和腳本代碼編寫，漢語言文化體驗館的虛擬漫游和交互體驗基本完成。用戶可以通過按下鍵盤上的W、S、A、D這四個鍵來控制人物的前進、后退、左右移動，并使用C、V鍵來完成翻滾、下蹲等動作，以完成虛擬漫游。此外，用戶還可以通過拖動鼠標來選擇參觀方向。在體驗四大功能區(qū)時，均可點擊鼠標進行交互。本場館的設(shè)計可以改變漢語言學(xué)習(xí)枯燥乏味的現(xiàn)狀，提高漢語言學(xué)習(xí)的生動性與趣味性，激發(fā)體驗者的學(xué)習(xí)興趣。系統(tǒng)測試結(jié)果如圖1所示。

5 結(jié)語

漢語言文化承載了中國傳統(tǒng)文化的豐富底蘊，語言文字是文化傳承的載體，是國家繁榮發(fā)展的根基。漢語言文化傳承創(chuàng)新，在堅定文化自信和文化自覺、增強民族凝聚力方面發(fā)揮著重要作用，為漢語言文化學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)理念的轉(zhuǎn)換和文化傳播者傳播內(nèi)容的設(shè)計提供了相應(yīng)的理論和實踐支持。拓展文化體驗館的公共教育功能，有利于喚起人們對語言的自覺意識，傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，推動區(qū)域國際教育交流，服務(wù)國家傳統(tǒng)文化教育改革和發(fā)展大局。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在漢語言文化體驗館領(lǐng)域的推廣和使用，刺激了場館等向計算機化、數(shù)字化的方向發(fā)展，使文化體驗館的運營不再受時間、地點等物理因素的限制，真正意義上拓展了文化體驗館的公共教育和社會教育功能，實現(xiàn)了推廣虛擬現(xiàn)實技術(shù)、促進虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展、普及漢語言知識、弘揚漢語言文化精神等目的。

參考文獻：

［1］ 趙沁平.虛擬現(xiàn)實綜述［J］.中國科學(xué)（F輯：信息科學(xué)），2009，39（1）：2-46.

［2］ 李敏，韓豐.虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜述［J］.軟件導(dǎo)刊，2010，9（6）：142-144.

［3］ 張毅.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］.電腦迷，2017（11）：32-35.

［4］ 溫子燊，劉螢.基于Unity3D引擎的VR用戶交互設(shè)計與實現(xiàn)［J］.信息與電腦（理論版），2020，32（3）：60-61.

［5］ 吳保文，楊柏軍.基于3ds Max與Unity 3D的虛擬展廳圖片更新的實現(xiàn)［J］.文山學(xué)院學(xué)報，2016，29（6）：56-58.

［6］ 張華振.基于Unity3D技術(shù)的塔防游戲虛擬人物動作控制方法［J］.智能計算機與應(yīng)用，2022，12（8）：187-189，195.

［7］ 吳亞莉.基于unity3D的景別剪輯教學(xué)環(huán)境構(gòu)建［J］.藝術(shù)科技，2019，32（1）：80-81.

［8］ 曲蘊慧，白新國.基于3DMax及Unity3D的博物虛擬展示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.微型電腦應(yīng)用，2022，38（4）：1-3.

［9］ 倪樂波，戚鵬，遇麗娜，等. Unity3d產(chǎn)品虛擬展示技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（9）：54-55.

［10］ 莊楚鑫，劉宏宇.基于Unity3D的圖書館虛擬閱讀系統(tǒng)［J］.軟件導(dǎo)刊，2020，19（3）：168-171.

［11］ 姚子杰.基于Untiy3D的《烏龜速遞》游戲程序開發(fā)［J］.藝術(shù)科技，2015，28（8）：52-53.

［12］ 劉洋.基于Unity 3D的耀州瓷三維虛擬展示技術(shù)研究［J］.藝術(shù)科技，2015，28（9）：74-79.