岳州窯古法裝窯工序虛擬仿真設(shè)計(jì)

黃亞鷹 宮紫威

（湖南理工學(xué)院，岳陽(yáng) 414006）

0 引言

岳州窯陶瓷燒制工藝在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期里一直采用中國(guó)傳統(tǒng)的古法柴燒工藝，其裝窯工序是岳州窯燒制流程中的重要環(huán)節(jié)。因?yàn)闆](méi)有一個(gè)很好的技藝呈現(xiàn)作為教學(xué)手段，所以在傳承岳州窯裝窯工序技法時(shí)，就難以讓新手快速掌握裝窯工序的核心要旨。當(dāng)前，隨著“文化自信”政策的倡導(dǎo)和人們對(duì)傳統(tǒng)文化需求的不斷增長(zhǎng)，越來(lái)越多的用戶(hù)希望利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行自主探索和學(xué)習(xí)傳統(tǒng)文化，這意味著對(duì)于岳州窯燒制工藝這樣的傳統(tǒng)非遺技藝，如果借助數(shù)字信息技術(shù)來(lái)展示，能讓傳統(tǒng)非遺技藝在數(shù)字化時(shí)代背景下得到更好的弘揚(yáng)和保護(hù)。

1 岳州窯裝窯工序的重要性

1.1 岳州窯古法裝窯工序主要步驟

（1）堆肥。將經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵的堆肥用于窯身的下部，這是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，但是由于其與陶瓷燒成質(zhì)量之間沒(méi)有那種肉眼可見(jiàn)的直接關(guān)系，往往會(huì)被許多新手輕視。厭氧發(fā)酵是指在無(wú)氧的條件下，利用厭氧菌對(duì)有機(jī)物進(jìn)行的發(fā)酵和分解，將這種厭氧發(fā)酵過(guò)的堆肥用于柴窯的底部，首先對(duì)提高陶土的可塑性起作用，決定了陶土在成形和燒結(jié)過(guò)程中的性能。其次，堆肥發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氨（NH3）、硫化氫（H2S）等，這些氣體停留在陶器周?chē)诟邷叵職怏w膨脹，可以在燒成時(shí)對(duì)氣氛產(chǎn)生影響。這些氣體參與陶器釉層的化學(xué)反應(yīng)可以影響色澤，氣體的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生還原氣氛影響釉面的效果，氣體的存在會(huì)在一定程度上影響陶器受熱的均勻性，一些氣體如硫化氫具有良好的還原性，利于形成特殊的著色效果。

（2）制作窯床。在窯身下部使用黏土筑造一個(gè)類(lèi)似竹篾編織的窩狀結(jié)構(gòu)，成為燒制時(shí)承受陶器重量的支撐點(diǎn)，然后再在窩狀結(jié)構(gòu)上面鋪一層較粗的磚粒，具有空氣流通性好、承重能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用以承載陶器。這種類(lèi)似編織的窯床結(jié)構(gòu)可以均衡上面搭載的陶器重量，從而減少燒制過(guò)程中因承重不均勻?qū)е碌钠屏?，這是柴窯獨(dú)特的裝窯技法。

（3）排列陶器。根據(jù)燒制規(guī)模和工藝特點(diǎn)將陶器按照前后高低、左右隔開(kāi)的方式排列入窯。陶器的配置要均勻，避免同一個(gè)位置的陶器過(guò)多。在這個(gè)環(huán)節(jié)中就必須要提到岳州窯最早創(chuàng)造的匣缽燒工藝，利用匣缽裝窯是古代岳州窯燒制精細(xì)陶瓷器的特有技法，可精心控制燒成環(huán)境，提高成品率，對(duì)燒造精美細(xì)膩的陶瓷器有重要作用。匣缽可以將陶瓷器完整地包裹起來(lái)，避免燒制過(guò)程中與其他物品直接接觸引起的摩擦、撞擊等問(wèn)題，保護(hù)陶瓷器的完整性。封閉的匣缽內(nèi)可形成與窯爐內(nèi)略有不同的氣氛環(huán)境來(lái)進(jìn)行精細(xì)控制，有利于燒制精美的顏色和效果。匣缽可減少燒制過(guò)程中陶瓷器自身的熱脹冷縮，并提供支撐，減少形變，降低燒制失敗率。匣缽可使體積小的精致陶瓷器得到均勻的熱量，可根據(jù)不同陶瓷器的種類(lèi)采用不同匣缽燒制，分類(lèi)處理，提高效率，多個(gè)匣缽可集中堆積，擴(kuò)大一次燒制量，提高產(chǎn)量。

（4）填充空隙。利用磚粉、礫石等物質(zhì)填充陶器之間的空隙，以保持陶器的穩(wěn)定。填充物必須保持透氣，以利于火候的均勻分布。具體來(lái)說(shuō)，在放置陶器后，陶器之間、陶器與窯壁之間會(huì)存在一些間隙。如果間隙過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致燒成時(shí)陶器傾斜或者塌陷，所以需要使用填充物來(lái)占據(jù)這些間隙。填充物的材質(zhì)可以是粉碎的瓦礫、陶瓷碎片等，要保證物理性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)。填充時(shí)不能過(guò)于緊密，需要保持一定的空隙，以保證空氣流通，使熱量能夠均勻地到達(dá)每一件陶器，實(shí)現(xiàn)均勻燒成。如果利用匣缽裝窯，那填充空隙的環(huán)節(jié)將會(huì)大大簡(jiǎn)化和快捷。通過(guò)合理的填充，可以提高燒制時(shí)陶器的穩(wěn)定性，并保證燒成的均勻性。

1.2 裝窯工序?qū)μ沾蔁频挠绊?/h3>

裝窯工序是陶瓷燒制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上要求很高，直接影響陶瓷燒制的效果。沒(méi)有裝好窯，燒制時(shí)會(huì)造成陶器傾斜變形，窯架不牢、填充不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致陶器傾倒變形，無(wú)法維持原有造型，受力不均勻會(huì)導(dǎo)致陶器在高溫下破裂，影響成品率；填充和通風(fēng)不當(dāng)會(huì)使陶器受熱不均，導(dǎo)致釉色著色不均勻；氣氛差、火候調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)使釉面產(chǎn)生氣泡、渾濁、裂紋等缺陷；燃料質(zhì)量差，高溫反應(yīng)時(shí)會(huì)破壞陶器本體和釉層，燃料可燃性太強(qiáng)會(huì)出現(xiàn)煙熏現(xiàn)象。裝窯不當(dāng)導(dǎo)致成品率太低，每次燒造效果都不穩(wěn)定，無(wú)法復(fù)制生產(chǎn)，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

1.3 需要豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)才能掌握裝窯工序

裝窯的每個(gè)細(xì)節(jié)都會(huì)影響最終燒制成果，必須要精心實(shí)施每一個(gè)步驟，不能有任何疏漏。比如窯架設(shè)計(jì)需要根據(jù)陶器的不同類(lèi)型和數(shù)量來(lái)確定，填充材料的選擇和使用需要根據(jù)陶器種類(lèi)和燒成溫度來(lái)定，窯內(nèi)陶器配置需要考慮多方面因素，安排得當(dāng)才能減少破損，每一窯的環(huán)境和狀況都有細(xì)微不同，要根據(jù)燒造結(jié)果不斷調(diào)整和改進(jìn)，所以裝窯有賴(lài)于籠統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)積累和對(duì)細(xì)節(jié)的綜合把握，光有理論指導(dǎo)不夠，必須具備豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)才能完成好裝窯工作，一名優(yōu)秀的裝窯技術(shù)人員需要經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)和練習(xí)才能培養(yǎng)出來(lái)。

綜上所述，在當(dāng)今數(shù)字時(shí)代背景下，我們使用虛擬仿真技術(shù)來(lái)輔助培養(yǎng)裝窯工匠人員，可以貫穿裝窯工序的各個(gè)環(huán)節(jié)，使人員培訓(xùn)的效率更高、安全性更強(qiáng)。比如在裝窯前的方案設(shè)計(jì)階段不受時(shí)間和成本限制，能夠較為直觀地對(duì)比、檢驗(yàn)不同方案的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的優(yōu)化。在裝窯過(guò)程中設(shè)置各種復(fù)雜情況進(jìn)行仿真訓(xùn)練，提高應(yīng)對(duì)能力，通過(guò)虛擬仿真重復(fù)進(jìn)行大量的裝窯練習(xí)，快速積累經(jīng)驗(yàn)，尤其是針對(duì)關(guān)鍵細(xì)節(jié)進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，深入理解裝窯原理。在裝窯完成之后記錄并復(fù)盤(pán)仿真訓(xùn)練過(guò)程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，達(dá)到最佳培訓(xùn)效果，充分利用數(shù)字化輔助手段優(yōu)化傳統(tǒng)技藝培訓(xùn)。

2 虛擬仿真岳州窯裝窯工序的設(shè)計(jì)策略

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）創(chuàng)新訓(xùn)練手段。以虛擬仿真游戲作為沉浸式交互體驗(yàn)的媒介，引發(fā)除陶瓷愛(ài)好者之外的普通用戶(hù)的興趣，培養(yǎng)小朋友或者青年人參與其中，讓他們主動(dòng)參與到傳統(tǒng)技藝體驗(yàn)中，構(gòu)建具有交互性、趣味性、開(kāi)放性等特點(diǎn)的岳州窯裝窯工序的游戲平臺(tái)。

（2）設(shè)計(jì)互動(dòng)環(huán)節(jié)。用戶(hù)可以在游戲環(huán)境中體驗(yàn)裝窯的工藝流程，在這一過(guò)程中還可以增加一些互動(dòng)環(huán)節(jié)，比如讓玩家出錯(cuò)，讓玩家在一些關(guān)鍵的步驟上記憶深刻，建立具有互動(dòng)性、參與性、多樣性的沉浸式體驗(yàn)游戲。

（3）傳承傳統(tǒng)技藝。用戶(hù)可以以游戲體驗(yàn)為載體，進(jìn)行全方位的接觸與互動(dòng)，沉浸于柴燒窯口的傳統(tǒng)技藝中，了解岳州窯裝窯工序背后的深刻歷史意義，促進(jìn)岳州窯技藝的傳播。

2.2 充分調(diào)研

首先需要了解用戶(hù)對(duì)岳州窯裝窯工序仿真體驗(yàn)的期望和需求，發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題和痛點(diǎn)。其次再考察岳州窯的遺址和遺跡，獲取更真實(shí)和具體的數(shù)據(jù)，這樣設(shè)計(jì)虛擬仿真游戲場(chǎng)景時(shí)能更貼近實(shí)際情境。最后可以邀請(qǐng)?jiān)乐莞G裝窯師傅作為觀察和訪談對(duì)象，他們作為行業(yè)專(zhuān)家和從業(yè)者，對(duì)于岳州窯裝窯工序有著深入的了解和經(jīng)驗(yàn)，可以提供寶貴的見(jiàn)解和意見(jiàn)。通過(guò)觀察他們?cè)谘b窯工序中展示的操作技巧，以及與他們的深入交流和訪談，可以深入了解他們的思考過(guò)程、技術(shù)需求以及對(duì)設(shè)計(jì)交互反饋機(jī)制的看法。

2.3 實(shí)施步驟

首先根據(jù)文獻(xiàn)研究和相關(guān)領(lǐng)域的最新進(jìn)展制定實(shí)踐的目標(biāo)和方法。其次設(shè)計(jì)游戲關(guān)卡，通過(guò)引入交互元素和視覺(jué)效果，吸引用戶(hù)的注意力并讓他們參與其中。最后在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)原則和用戶(hù)體驗(yàn)需求，不斷進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保設(shè)計(jì)方案的有效性和可行性。

3 岳州窯虛擬仿真裝窯工序游戲的設(shè)計(jì)構(gòu)思

根據(jù)前面討論的觀點(diǎn)，筆者對(duì)岳州窯虛擬仿真裝窯工序游戲進(jìn)行了初步構(gòu)思。虛擬仿真游戲名稱(chēng)為《陶瓷大師—裝窯工坊》，游戲場(chǎng)景設(shè)置為隋唐時(shí)期，角色設(shè)置為古代人物形象，游戲道具有匣缽、墊片、尺子、谷皮灰、服裝、繩子、水等。交互行為自由，還會(huì)設(shè)定一定范圍的容錯(cuò)值，讓玩家可以相對(duì)自由的玩。玩家可以選擇不同種類(lèi)、不同數(shù)量的陶器，在虛擬窯爐空間中進(jìn)行裝窯操作。游戲設(shè)置了實(shí)際裝窯的各個(gè)環(huán)節(jié)，玩家需要完成選擇陶器、設(shè)置窯架、填充間隙、調(diào)節(jié)火候、封閉窯口等步驟。

游戲開(kāi)始的時(shí)候會(huì)有裝窯技術(shù)的教學(xué)視頻，在短暫的學(xué)習(xí)過(guò)程后就可以開(kāi)始體驗(yàn)了。玩家可以選擇自己喜歡的器型開(kāi)始裝，也可以從最小巧的器型開(kāi)始，熟練了再進(jìn)行大物件的裝窯。如果裝得不對(duì)的話(huà)，一段時(shí)間過(guò)后系統(tǒng)會(huì)提醒玩家任務(wù)失敗，就獲得不了相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)了。

4 岳州窯虛擬仿真裝窯工序游戲的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 在界面和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上

（1）依托先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)圖形引擎技術(shù)，不斷加強(qiáng)仿真效果的還原度。超高清三維可視化界面，必須支持2K 屏幕分辨率，追求支持4K 超清屏幕分辨率，呈現(xiàn)細(xì)膩逼真的圖像質(zhì)感。真實(shí)模擬工作場(chǎng)景，360度無(wú)死角觀察每一個(gè)細(xì)節(jié)，身臨其境，細(xì)致還原實(shí)際裝窯工坊的場(chǎng)地、用具、材料。

（2）仿真裝窯工序的全流程。真實(shí)重現(xiàn)每一個(gè)裝窯步驟，從選擇陶器、堆積設(shè)置到火候控制、封口等，可自主控制流程節(jié)奏和參數(shù)，設(shè)置隨機(jī)事件和異常情況，通過(guò)反復(fù)練習(xí)提高應(yīng)變能力。

（3）注重細(xì)膩的物理模擬能力。采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)算法，考慮陶器的材質(zhì)特性、接觸碰撞、熱脹冷縮、燒結(jié)反應(yīng)等多種因素，模擬陶器在高溫?zé)蛇^(guò)程中的物理變化。精確計(jì)算燒制曲線(xiàn)，實(shí)時(shí)運(yùn)算光影效果，呈現(xiàn)逼真的燒成環(huán)境與氛圍，模擬釉面的現(xiàn)實(shí)狀況。通過(guò)這些人機(jī)界面交互技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)非常逼真和沉浸的裝窯體驗(yàn)。

4.2 在玩法和互動(dòng)性設(shè)計(jì)上

（1）設(shè)置入門(mén)、初級(jí)、高級(jí)等關(guān)卡，逐步提升難度，提高挑戰(zhàn)性和趣味性。后期關(guān)卡會(huì)加入更多變數(shù)，不同關(guān)卡會(huì)配置不同種類(lèi)和數(shù)量的陶器，考驗(yàn)玩家的應(yīng)變能力。

（2）提供不同種類(lèi)和數(shù)量的陶器，支持自定義設(shè)置陶器的種類(lèi)（如碗、壺、瓶等）、數(shù)量、大小，提高耐玩度。不同陶器種類(lèi)有不同的物理特性參數(shù)，隨意組合創(chuàng)造多種玩法。

（3）可自由調(diào)整填充物的材質(zhì)及堆積方法，提高變化度。通過(guò)添加各種新奇素材和調(diào)整燒成曲線(xiàn)等參數(shù)來(lái)嘗試各種結(jié)果。

（4）豐富的成就和排行系統(tǒng)提升粘連度。玩家完成關(guān)卡任務(wù)會(huì)獲得相應(yīng)的成就和積分，排行榜實(shí)時(shí)展示玩家排名和得分，并在社交平臺(tái)上分享成績(jī)進(jìn)行交流討論。

這些設(shè)計(jì)可以帶來(lái)豐富的游戲體驗(yàn)，增加玩家互動(dòng)，營(yíng)造沉浸式的虛擬訓(xùn)練環(huán)境，使學(xué)習(xí)更寓教于樂(lè)。

4.3 在獲取提示、分析數(shù)據(jù)、記錄回放等設(shè)計(jì)上

（1）新手可獲取虛擬大師的指導(dǎo)。游戲內(nèi)置多個(gè)虛擬大師角色，具備不同特長(zhǎng)，除了實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示玩家當(dāng)前最佳操作方案，還在犯錯(cuò)時(shí)給出修改建議，避免重復(fù)錯(cuò)誤。

（2）收集和對(duì)比不同裝窯方案數(shù)據(jù)，利于提高玩家的實(shí)踐能力。游戲自動(dòng)記錄多個(gè)方案的詳細(xì)數(shù)據(jù)（包括空隙率、周期時(shí)間、溫變曲線(xiàn)等），幫助玩家對(duì)比不同方案優(yōu)劣，設(shè)計(jì)出最佳方案。

（3）記錄并回放游戲過(guò)程，利于自我反思。游戲保存整場(chǎng)裝窯體驗(yàn)的詳細(xì)操作視頻，玩家可以自由控制回放觀看每一個(gè)細(xì)節(jié)，分析過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和錯(cuò)誤原因。

（4）提供其他輔助功能。智能提示裝窯規(guī)律，輔助設(shè)計(jì)方案，給出合理的裝載建議和搭配方案，提供實(shí)時(shí)幫助和提示等。

通過(guò)這些設(shè)計(jì)可以使虛擬仿真訓(xùn)練更加高效和有針對(duì)性，充分利用數(shù)字化輔助手段來(lái)提升傳統(tǒng)技藝學(xué)習(xí)。使玩家在游戲中學(xué)習(xí)掌握裝窯的技能，同時(shí)又避免實(shí)際操作的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到快速學(xué)習(xí)和仿真練習(xí)的效果，這是一個(gè)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)與傳統(tǒng)技藝的訓(xùn)練模式。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其游戲化設(shè)計(jì)的融合，為用戶(hù)提供了身臨其境的裝窯體驗(yàn)，以及交互、參與和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。這種基于虛擬仿真訓(xùn)練的方法在岳州窯裝窯工序的人才培養(yǎng)中具有重要的意義，它不僅能夠吸引更廣泛的用戶(hù)群體，培養(yǎng)年輕一代對(duì)傳統(tǒng)非遺文化的興趣，還能夠增強(qiáng)用戶(hù)的參與感和互動(dòng)性，提高他們對(duì)岳州窯裝窯工序的認(rèn)知和理解。然而，虛擬仿真設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)展和改進(jìn)的過(guò)程，仍然有許多潛在的研究方向和挑戰(zhàn)，未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索更先進(jìn)的技術(shù)，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等，以進(jìn)一步提升用戶(hù)體驗(yàn)。同時(shí)，我們還可以探索更多的教育和社交互動(dòng)元素，以培養(yǎng)用戶(hù)對(duì)岳州窯裝窯工序的深入了解和參與感。