數(shù)字化工業(yè)遺產(chǎn)的創(chuàng)新展示

摘要：隨著科技的飛速發(fā)展，數(shù)字化改造逐漸成為工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與創(chuàng)新的重要途徑。唐山市的唐胥鐵路遺址作為中國近代工業(yè)史上的重要標(biāo)志，其數(shù)字化展示對(duì)于提升公眾對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與認(rèn)知具有重要意義。本文嘗試以唐胥鐵路遺址為例，探索虛幻引擎5（UnrealEngine5，以下簡稱：UE5）在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化改造中的潛在應(yīng)用，并提出一些初步的開發(fā)流程，希望這些探索能在虛擬環(huán)境體驗(yàn)和交互展示等方面提供一些參考和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：虛幻引擎；工業(yè)遺產(chǎn)改造；數(shù)字化展示；交互體驗(yàn)

引言

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)遺產(chǎn)改造與更新迎來了新的機(jī)遇。工業(yè)遺產(chǎn)不僅記錄了城市工業(yè)化的歷程，也蘊(yùn)含了深厚的歷史文化價(jià)值。盡管如此，城市化進(jìn)程中的工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，如何有效地保護(hù)和利用這些遺產(chǎn)，使之在城市發(fā)展中煥發(fā)新的活力，是一個(gè)值得深入研究的問題。

唐胥鐵路遺址作為中國近代工業(yè)史上的重要標(biāo)志，見證了中國鐵路事業(yè)的起步和發(fā)展。其獨(dú)特的歷史地位和文化價(jià)值，使其成為工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)與展示的理想對(duì)象。本研究以唐胥鐵路遺址為例，探討虛幻引擎5（UE5）在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化展示中的應(yīng)用，旨在為工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與傳承提供新思路，激發(fā)更多的相關(guān)研究者和從業(yè)者對(duì)這一領(lǐng)域的關(guān)注和探索。

一、研究現(xiàn)狀與現(xiàn)實(shí)意義

（一）唐山工業(yè)文明傳播的背景

近年來，隨著文化旅游產(chǎn)業(yè)的興起和建設(shè)社會(huì)主義文化強(qiáng)國的政策部署，唐山市著手工業(yè)文明與文化旅游產(chǎn)業(yè)的全面融合，發(fā)揮其獨(dú)特的歷史和文化優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)地區(qū)非遺、文化遺產(chǎn)等方面的保護(hù)與傳承，增強(qiáng)唐山文化軟實(shí)力，發(fā)展文旅融合背景下的地區(qū)經(jīng)濟(jì)，探索唐山文明傳播新路徑[1]。

（二）數(shù)字技術(shù)在工業(yè)遺產(chǎn)展示中的應(yīng)用

工業(yè)遺產(chǎn)應(yīng)是歷史性、區(qū)域性和綜合性的混合型工業(yè)文化景觀[2]。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字技術(shù)如虛擬現(xiàn)實(shí)、3D建模等在工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。這些技術(shù)不僅可以還原工業(yè)遺產(chǎn)的原貌，讓公眾通過數(shù)字化的方式感受工業(yè)文明的魅力，還可以通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的傳播和共享。

（三）工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化改造的策略與機(jī)遇

我國工業(yè)遺產(chǎn)資源豐富，但傳統(tǒng)的展示方式往往難以充分展現(xiàn)其價(jià)值。因此，利用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行改造和更新就顯得尤為重要。例如，通過UE5的實(shí)時(shí)渲染和藍(lán)圖編寫，可以搭建虛擬的工業(yè)遺產(chǎn)場(chǎng)景，讓公眾在數(shù)字化環(huán)境中進(jìn)行探索，在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更加多樣化的交互和體驗(yàn)。

由此可見，數(shù)字技術(shù)在工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與傳播中的應(yīng)用前景廣闊，結(jié)合工業(yè)遺產(chǎn)的歷史價(jià)值與現(xiàn)代化的展示技術(shù)，不僅能夠豐富工業(yè)遺產(chǎn)的展示內(nèi)容，還能創(chuàng)新傳播方式，為傳統(tǒng)工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與教育嘗試新途徑，也為工業(yè)遺產(chǎn)的活化利用和文化發(fā)展帶來了更多可能性。

二、數(shù)字化展示在工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與傳播中的挑戰(zhàn)

隨著數(shù)字化技術(shù)在工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與傳播領(lǐng)域的深入應(yīng)用，工業(yè)遺產(chǎn)的展示與教育方式正在經(jīng)歷一系列變化，這些變化有望逐步改善公眾的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)過程。然而，由于技術(shù)應(yīng)用的局限性和展示內(nèi)容過于單一等問題，數(shù)字化展示與工業(yè)遺產(chǎn)的深度融合仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。

（一）工業(yè)遺產(chǎn)資源與其他文化資源的整合不足

中國擁有豐富的工業(yè)遺產(chǎn)資源，這些資源不僅包括工業(yè)設(shè)施和生產(chǎn)工具，還涵蓋了與之相關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化背景等。在數(shù)字化展示的過程中，有時(shí)會(huì)過于強(qiáng)調(diào)工業(yè)遺產(chǎn)本身而忽視了與其他文化資源的融合，如歷史文獻(xiàn)、民俗活動(dòng)等。導(dǎo)致對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)背后深層次文化意義的挖掘不足，無法全面展現(xiàn)其涵蓋的文化價(jià)值和歷史意義。

（二）對(duì)新興數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用不足

當(dāng)前，公眾對(duì)新興數(shù)字技術(shù)的認(rèn)知和應(yīng)用仍存在局限性。許多人對(duì)數(shù)字化展示的理解還停留在傳統(tǒng)的多媒體展示和靜態(tài)圖片上，對(duì)于如虛幻引擎5（UE5）等前沿技術(shù)缺乏足夠的了解。將這些數(shù)字化技術(shù)和后工業(yè)社會(huì)中新的場(chǎng)景理論相結(jié)合，可以幫助人們更好地認(rèn)識(shí)和理解具有文化吸引力的城市公共空間，對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)更新活化實(shí)踐也有著重要的理論支持作用[3]。

三、虛幻引擎5在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化改造的創(chuàng)新路徑

圍繞工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與利用目標(biāo)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，虛幻引擎5（UE5）賦能工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化展示為切入點(diǎn)，激活數(shù)字技術(shù)與工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)、教育、旅游等方面的聯(lián)動(dòng)路徑，可以從以下3方面入手：

（一）以工業(yè)遺產(chǎn)資源保護(hù)為文化教育與旅游發(fā)展驅(qū)動(dòng)力

從園區(qū)原有建筑、環(huán)境入手，進(jìn)行生態(tài)化、數(shù)字化、人性化改造設(shè)計(jì)，打造適合于工業(yè)遺產(chǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展[4]，能提供教育、活動(dòng)、游覽等多種線上線下相結(jié)合的社區(qū)型空間。具體途徑為：（1）通過歷史文獻(xiàn)研究、現(xiàn)場(chǎng)考察、專家訪談等手段，全面挖掘工業(yè)遺產(chǎn)的歷史價(jià)值與文化內(nèi)涵，形成有利于宣傳本地工業(yè)遺產(chǎn)資源的規(guī)劃書及運(yùn)營方案；（2）以展現(xiàn)本地工業(yè)遺產(chǎn)的獨(dú)特性為核心，選取當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘墓I(yè)遺址及相關(guān)建筑作為數(shù)字化改造對(duì)象，提升場(chǎng)地的交互性與教育性，一方面可增強(qiáng)本地居民對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)的認(rèn)知與自豪感，另一方面可提升游客對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)的理解和興趣，實(shí)現(xiàn)“吸引人、留住人、留下人”的目標(biāo)；（3）通過UE5等數(shù)字技術(shù)及創(chuàng)意設(shè)計(jì)，打造具有鮮明工業(yè)遺產(chǎn)特色的數(shù)字展示內(nèi)容與交互體驗(yàn)，綜合性運(yùn)用實(shí)時(shí)交互、沉浸式體驗(yàn)等新興交互方式，增強(qiáng)工業(yè)遺產(chǎn)的傳播力與影響力；（4）以工業(yè)遺產(chǎn)為核心，帶動(dòng)相關(guān)文化、教育、旅游等產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。對(duì)具有工業(yè)遺產(chǎn)資源的地區(qū)，開發(fā)“一核多元”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。以工業(yè)遺產(chǎn)展示為主體，助力區(qū)域經(jīng)濟(jì)的均衡與可持續(xù)發(fā)展。

（二）虛幻引擎5在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化體驗(yàn)中的應(yīng)用和開發(fā)流程

在傳統(tǒng)數(shù)字展示技術(shù)基礎(chǔ)上，融合UE5等前沿?cái)?shù)字技術(shù)平臺(tái)及技術(shù)手段，以工業(yè)遺產(chǎn)為數(shù)字信息載體，打造符合數(shù)字時(shí)代發(fā)展和工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)要求的沉浸式展示成果，開發(fā)程序步驟如下：（1）運(yùn)用SkethUp等數(shù)字建模軟件，對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)進(jìn)行高精度建模與數(shù)字化復(fù)原；（2）利用UE5的高級(jí)渲染技術(shù)，打造沉浸式的工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化展示場(chǎng)景；（3）梳理工業(yè)遺產(chǎn)展示策劃中的數(shù)字交互腳本；（4）整理相關(guān)文化、教育等資源信息，接入程序；（5）使用UE5的藍(lán)圖系統(tǒng)等功能，結(jié)合展示腳本及資源信息，完成數(shù)字工業(yè)遺產(chǎn)場(chǎng)景內(nèi)的環(huán)境交互及人物對(duì)話等交互設(shè)計(jì)內(nèi)容；（6）結(jié)合UE5的動(dòng)態(tài)天氣系統(tǒng)和光照效果，實(shí)現(xiàn)數(shù)字展示環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的沉浸感；（7）用戶可通過電腦端，對(duì)場(chǎng)地?cái)?shù)字化漫游、歷史文化、科普體驗(yàn)等進(jìn)行線上瀏覽及交互。

（三）數(shù)字技術(shù)助力工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與旅游發(fā)展

借助UE5等數(shù)字化工業(yè)遺產(chǎn)展示平臺(tái)，用戶可以在線上瀏覽數(shù)字園區(qū)，體驗(yàn)相關(guān)交互區(qū)域，了解相關(guān)的工業(yè)遺產(chǎn)歷史與文化，提升公眾對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)的意識(shí)，吸引更多游客線下參觀，助力地區(qū)旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

四、以河北省唐山市開灤國家礦山公園蒸汽機(jī)車園為例

唐胥鐵路在中國鐵路發(fā)展史上具有重要地位，它標(biāo)志著中國鐵路建筑史的正式開端，并對(duì)中國后來的鐵路建設(shè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。園區(qū)不僅承載著豐富的工業(yè)歷史，也是研究中國工業(yè)化進(jìn)程的重要場(chǎng)所。目前我國對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與利用高度重視，但在運(yùn)用數(shù)字技術(shù)對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)進(jìn)行創(chuàng)新性展示和實(shí)踐方面仍較為有限。本文以華北理工大學(xué)藝術(shù)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目為例，對(duì)基于數(shù)字技術(shù)的蒸汽機(jī)車園展示程序進(jìn)行成果說明。

（一）設(shè)計(jì)背景

本項(xiàng)目深入考察了唐胥鐵路的歷史沿革、工業(yè)發(fā)展及其在中國近代工業(yè)史上的重要地位，同時(shí)對(duì)唐山市開灤國家礦山公園的現(xiàn)有設(shè)施和展覽方式進(jìn)行了細(xì)致分析。研究團(tuán)隊(duì)通過查閱相關(guān)歷史文獻(xiàn)和資料，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合虛幻引擎5（UE5）等先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)繪制了創(chuàng)新工業(yè)遺產(chǎn)展示方式的項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)路線圖，見圖1。

（二）設(shè)計(jì)分析

研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)唐胥鐵路園區(qū)及其周邊環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，總結(jié)的設(shè)計(jì)分析如下：

1.場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)

唐胥鐵路得益于其獨(dú)特的歷史文化意義、優(yōu)越的地理位置、政府政策的有力支持以及前沿的數(shù)字技術(shù)如UE5和VR的應(yīng)用。展現(xiàn)出顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)不僅為項(xiàng)目提供了豐富的教育和文化價(jià)值，還可以增強(qiáng)游客互動(dòng)，體現(xiàn)新時(shí)代工業(yè)遺產(chǎn)的創(chuàng)新性展示。

2.場(chǎng)地劣勢(shì)

技術(shù)實(shí)施上的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用上，要求項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)必須具備高水平的專業(yè)知識(shí)和技能。此外，項(xiàng)目還必須在與其他景區(qū)的數(shù)字化展示平臺(tái)的競(jìng)爭(zhēng)中找到自己的定位。在推進(jìn)數(shù)字化改造的過程中，還要平衡遺產(chǎn)保護(hù)與創(chuàng)新發(fā)展之間的關(guān)系，最大程度保留工業(yè)遺產(chǎn)的原真性和完整性[5]。

3.場(chǎng)地機(jī)會(huì)

國內(nèi)旅游市場(chǎng)的擴(kuò)張為工業(yè)遺產(chǎn)旅游開辟了新機(jī)遇。教育合作也為傳承愛國主義提供了平臺(tái)，科技運(yùn)用又可以增強(qiáng)展示的互動(dòng)性。此外，與文旅機(jī)構(gòu)的協(xié)作也為工業(yè)遺產(chǎn)的推廣和市場(chǎng)拓展創(chuàng)造了有利條件。

4.場(chǎng)地威脅

工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)與利用和技術(shù)上的更新?lián)Q代是改造過程中可能面臨的最大問題，同時(shí)不同地區(qū)和年齡的游客可能對(duì)工業(yè)文化的認(rèn)知和興趣存在差異，需要進(jìn)一步研究市場(chǎng)策略來滿足不同游客群體的需求。

（三）設(shè)計(jì)策略及效果呈現(xiàn)

基于上述設(shè)計(jì)分析，研究團(tuán)隊(duì)采取了“保留+改造”的設(shè)計(jì)思路，以確保在尊重歷史原貌的同時(shí)，賦予遺址新的活力。數(shù)字化內(nèi)容包括唐胥鐵路遺址公園的全部區(qū)域和其代表性建筑。

1.歷史文本提取及置入

研究團(tuán)q+dQ9vCST2vTpHW/OWrYhw==隊(duì)首先對(duì)唐胥鐵路的歷史文本進(jìn)行了詳細(xì)的梳理，包括其建設(shè)背景、發(fā)展歷程和重要事件。通過歷史信息的整合設(shè)置了4個(gè)虛擬人物，分別是“清朝官員、英國監(jiān)工、鐵路工人和愛國人士”。將角色置入到場(chǎng)地的4個(gè)區(qū)域中，以人物講述的形式向游客介紹相關(guān)歷史知識(shí)。

2.旋轉(zhuǎn)觸碰膠囊體設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)膠囊體與歷史建筑介紹：當(dāng)用戶與旋轉(zhuǎn)膠囊體碰撞后，彈出信息窗口與面板，顯示該歷史建筑的文字介紹。內(nèi)容包括建筑的歷史背景、建筑風(fēng)格、重要事件等。

3.AI對(duì)話導(dǎo)游“唐婉”的設(shè)計(jì)與功能

“唐婉”的形象設(shè)定是一位現(xiàn)代唐山女性，她的個(gè)性設(shè)定為知識(shí)淵博、友好熱情。在項(xiàng)目中，“唐婉”配備了先進(jìn)的自然語言處理（NLP）技術(shù)，能夠理解并回應(yīng)用戶的語音或文本輸入。用戶可以通過提問或發(fā)起對(duì)話來獲取關(guān)于園區(qū)內(nèi)的各種信息，如歷史故事、建筑特點(diǎn)、展覽解讀等。作為導(dǎo)游，“唐婉”能夠帶領(lǐng)用戶游覽園區(qū)，在用戶提問后介紹各個(gè)區(qū)域的特色和亮點(diǎn)。并根據(jù)用戶的興趣和需求，回答用戶在游覽過程中的即時(shí)問題。

4.歷史發(fā)展互動(dòng)裝置

在園區(qū)內(nèi)的大型互動(dòng)裝置，用戶將視角看向右側(cè)轉(zhuǎn)盤，搖桿會(huì)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)后方裝置同時(shí)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圖片輪播的效果。當(dāng)用戶看向左側(cè)轉(zhuǎn)盤，按下鍵盤“F”鍵，搖桿會(huì)一直旋轉(zhuǎn)，再次按下“F”鍵后停止。

5.視角切換與天氣輪盤的實(shí)現(xiàn)

在游覽園區(qū)的過程中，按下“V”鍵可以從默認(rèn)的第一人稱視角切換到第三人稱視角，以適應(yīng)用戶不同的探索和觀察需求。再次按下“V”鍵后切換回第一人稱視角。按下“Q”鍵呼出天氣輪盤，用戶選擇新的天氣設(shè)置后，系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)整虛擬環(huán)境的視覺效果，如云層、光照、降水等，并同步更新如雨聲、風(fēng)聲等環(huán)境音效。

（四）未來研究計(jì)劃

本課題仍需進(jìn)一步完善，研究團(tuán)隊(duì)未來將繼續(xù)深化開發(fā)數(shù)字場(chǎng)景平臺(tái)，打造更多數(shù)字服務(wù)功能，如前期知識(shí)補(bǔ)充和更多的歷史介紹環(huán)節(jié)等。以工業(yè)遺產(chǎn)資源保護(hù)為驅(qū)動(dòng)力，在數(shù)字平臺(tái)搭載前沿技術(shù)與信息手段，探索工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化改造的新路徑。

結(jié)語

數(shù)字技術(shù)在工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與傳播中的應(yīng)用，給園區(qū)的數(shù)字化改造帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。虛幻引擎5（UE5）等新興數(shù)字技術(shù)可以有效提升展示體驗(yàn)的真實(shí)性和互動(dòng)性，為工業(yè)遺產(chǎn)的數(shù)字化演繹提供了新維度。此外，數(shù)字技術(shù)還能擴(kuò)展工業(yè)遺產(chǎn)的傳播途徑，豐富其表現(xiàn)形式。通過深入挖掘數(shù)字技術(shù)在工業(yè)遺產(chǎn)的創(chuàng)新和應(yīng)用，可以在文旅層面上強(qiáng)化其教育意義和文化價(jià)值，促進(jìn)城市文化與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，為城市的經(jīng)濟(jì)增長和可持續(xù)發(fā)展注入新動(dòng)力。

本文系2023大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《唐山市工業(yè)遺產(chǎn)改造更新數(shù)字展示平臺(tái)研究——以唐胥鐵路遺址景觀為例》（項(xiàng)目編號(hào)：X2023131）的研究成果。

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（作者單位：華北理工大學(xué)）

（責(zé)任編輯：宋宇靜）