吳 珊

（山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院,山東濟(jì)南 250101）

隨著科技迅猛發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)普及應(yīng)用，藝術(shù)類高校需順應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展要求，將數(shù)字化、信息化教學(xué)手段融入實(shí)踐教學(xué)中。數(shù)字化虛擬仿真是一個(gè)新興的科技概念，其綜合利用計(jì)算機(jī)模擬仿真、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體等技術(shù)，形成一個(gè)虛擬化空間，給予體驗(yàn)者涵蓋視、聽、觸等多維感觀體驗(yàn)。目前數(shù)字化虛擬仿真已應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，涉及航天、教育、影像、醫(yī)療、購物、游戲等行業(yè)?；诖?，本文以藝術(shù)人才培養(yǎng)為目的，探討將藝術(shù)文化遺產(chǎn)的虛擬仿真平臺(tái)引入高校藝術(shù)類專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)，以期彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的短板和不足，提高藝術(shù)類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

一、藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬平臺(tái)在山東省的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)和修復(fù)現(xiàn)狀

山東省歷史悠久，是儒家思想的發(fā)源地，藝術(shù)文化遺產(chǎn)豐富，很多是無法再生的稀缺資源?，F(xiàn)實(shí)狀況是，很多藝術(shù)文化遺產(chǎn)處于損毀的邊緣，亟待加強(qiáng)保護(hù)。藝術(shù)文化遺產(chǎn)的保護(hù)，尤其是非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的修復(fù)保護(hù)手段較少，很多傳統(tǒng)的手工藝技法依然沿用家族式傳承或文字記錄方式沿襲，很多古老的藝術(shù)形式、工藝技法在客觀環(huán)境和不可抗力因素的干擾和制約下?lián)p毀或失傳。另一方面，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，很多傳統(tǒng)的藝術(shù)創(chuàng)作形式和工藝技法，比如刺繡、制陶拉胚、木雕、琉璃工藝等被機(jī)器化生產(chǎn)取代，藝術(shù)品屬性逐漸被消費(fèi)品屬性取代，從業(yè)者隨著生產(chǎn)力迭代和市場化逐漸減少，導(dǎo)致傳統(tǒng)藝術(shù)文化形式逐漸消亡。許多藝術(shù)文化遺產(chǎn)形式很難在實(shí)際的場景下完成，急需通過數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)和虛擬演示平臺(tái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（二）現(xiàn)有藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬平臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，藝術(shù)文化遺產(chǎn)的虛擬仿真平臺(tái)（系統(tǒng)）在文化和藝術(shù)領(lǐng)域僅局限在博物館或藝術(shù)品展示、設(shè)計(jì)品形象效果呈現(xiàn)等方面，且應(yīng)用形式以可視化展示為主。數(shù)字化虛擬平臺(tái)在高校藝術(shù)院系教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)用非常局限，只有個(gè)別藝術(shù)設(shè)計(jì)類專業(yè)有所應(yīng)用，基本用于設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化輸出環(huán)節(jié)。數(shù)字化虛擬平臺(tái)作為實(shí)踐性教學(xué)或?qū)嵅傩蛯?shí)驗(yàn)教學(xué)方面，目前是個(gè)空白。

二、藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬平臺(tái)面向藝術(shù)專業(yè)教學(xué)開發(fā)應(yīng)用的意義

（一）培育學(xué)生的文化傳承意識(shí)

中華文化是中華民族五千年來日積月累的偉大成就，是中華民族的精神寶庫。習(xí)總書記教導(dǎo)我們，要堅(jiān)持文化自信，要將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化創(chuàng)造性的繼承和發(fā)揚(yáng)。藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬平臺(tái)面向普通高校藝術(shù)專業(yè)教學(xué)進(jìn)行定向開發(fā)應(yīng)用，讓學(xué)生全景式的了解和研究中華民族的燦爛歷史和光輝文化，增強(qiáng)民族自豪感和樹立歷史藝術(shù)觀方面意義重大。

（二）彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)短板

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教師講，學(xué)生聽的形式進(jìn)行，形式單一，內(nèi)容枯燥，很多內(nèi)容僅靠黑板和粉筆無法有效呈現(xiàn)，降低了教學(xué)效果。而藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬平臺(tái)面向普通高校藝術(shù)專業(yè)教學(xué)進(jìn)行定向開發(fā)應(yīng)用，可以很大程度的提高目前藝術(shù)專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)的教學(xué)效果，比如重要的實(shí)驗(yàn)輔助教與文化藝術(shù)教學(xué)用具可反復(fù)利用，解決實(shí)驗(yàn)場地不足問題，比如隨時(shí)隨地都可“走進(jìn)”仿真環(huán)境，彌補(bǔ)普通高校藝術(shù)類專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)存在的缺陷，利用數(shù)字化虛擬平臺(tái)的資源庫豐富藝術(shù)實(shí)踐環(huán)境，充實(shí)教學(xué)資源，滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代藝術(shù)生對(duì)于“開源學(xué)習(xí)”“終身學(xué)習(xí)”的迫切需求，見圖1。

圖1 數(shù)字化虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自由連通

（三）提高學(xué)生實(shí)踐能力

學(xué)生應(yīng)用藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，可吸引學(xué)生的專注度，提高學(xué)習(xí)興趣。在數(shù)字化虛擬平臺(tái)上開展藝術(shù)創(chuàng)作實(shí)踐活動(dòng)，能直觀體驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，以多維視角觀察和制作作品，還原真實(shí)創(chuàng)作場景的體驗(yàn)，從而對(duì)創(chuàng)作進(jìn)行糾錯(cuò)和修正，極大提升學(xué)習(xí)效果和實(shí)踐水平。同時(shí)，通過數(shù)字化虛擬平臺(tái)的直觀可視化，可實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)和分組訓(xùn)練的教學(xué)效果，每個(gè)學(xué)生能夠從本人和他人的視角體驗(yàn)，感受不同練習(xí)者的構(gòu)思和創(chuàng)意帶來的體驗(yàn)差異，開闊眼界和思路，互相取長補(bǔ)短，這有利于完善作品的理念合理性和思路可行性，有利于實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

三、用于教學(xué)的藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)構(gòu)建

（一）開發(fā)原則

“文化+互聯(lián)網(wǎng)”概念開發(fā)原則。平臺(tái)開發(fā)要以虛擬仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)踐和互聯(lián)網(wǎng)媒體的深度融合，突出文化展示的特點(diǎn)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)匯集功能，實(shí)現(xiàn)文化內(nèi)容的多點(diǎn)位呈現(xiàn)和開放共享。

以人為本原則。平臺(tái)應(yīng)兼顧以人為本的開發(fā)原則，重點(diǎn)側(cè)重于虛擬化應(yīng)用，切合藝術(shù)教育和藝術(shù)實(shí)踐的需求，充分考慮藝術(shù)課堂教育的成果轉(zhuǎn)化為可視化的藝術(shù)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培訓(xùn)和展現(xiàn)。

藝術(shù)文化遺產(chǎn)保護(hù)的“物質(zhì)化”多樣性保護(hù)開發(fā)原則。對(duì)于類似物質(zhì)文化遺產(chǎn)類型的藝術(shù)形式，要考慮記錄方式和存儲(chǔ)方式，對(duì)于非遺類型藝術(shù)文化，以生動(dòng)直觀的方式進(jìn)行原汁原味的記錄，對(duì)于類似紙、絹等不宜長期保存的文化藝術(shù)品，要注重其虛擬化的存儲(chǔ)方式，特別是色彩的重現(xiàn)和像素的虛擬化保真效果。

教學(xué)環(huán)節(jié)覆蓋原則。平臺(tái)的開發(fā)建設(shè)，要立足于藝術(shù)類專業(yè)的教學(xué)和科研應(yīng)用，要基于“線上線下互通”理念，從基礎(chǔ)理論教學(xué)、課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐、試驗(yàn)訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計(jì)四大環(huán)節(jié)進(jìn)行考量，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)參與式和研討式的教學(xué)方式呈現(xiàn)，有益于學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)質(zhì)量提高。

資源聚集原則。數(shù)字文化資源是公共文化服務(wù)的核心，平臺(tái)的開發(fā)，要充分的與社會(huì)公共文化“云服務(wù)”資源對(duì)接，打通校內(nèi)和校外的資源互通共享渠道，實(shí)現(xiàn)文化資源的共享和聚集。

（二）開發(fā)原理

開發(fā)藝術(shù)文化遺產(chǎn)數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)建設(shè)，應(yīng)用全景建模技術(shù)和軟件工具平臺(tái)，采用VR/AR、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)對(duì)文字、圖像、古建筑、文物等藝術(shù)文化遺產(chǎn)識(shí)別掃描，進(jìn)行快速精細(xì)建模，構(gòu)建全景智能監(jiān)測、創(chuàng)意文化、仿真訓(xùn)練、全息投影等典型應(yīng)用領(lǐng)域建立廣泛應(yīng)用示范系統(tǒng)。VR/AR、GPU等設(shè)備和深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺等技術(shù)提供了可靠的物理和理論支撐，可實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）開發(fā)內(nèi)容

1.基于深度學(xué)習(xí)的藝術(shù)文化遺產(chǎn)檔案數(shù)字化建模，包含立足于學(xué)科專業(yè)的設(shè)計(jì)環(huán)境和仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑪?shù)字藝術(shù)產(chǎn)品與工藝仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境和仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2.基于圖像/視頻的大尺度的藝術(shù)文化遺產(chǎn)（如古建筑和古文物）建模，包含沉浸式可視化的三維空間等。

3.基于多源數(shù)據(jù)的藝術(shù)文化遺產(chǎn)的高維建模；

4.藝術(shù)文化遺產(chǎn)的時(shí)空高維建模；

5.建立初步的藝術(shù)文化遺產(chǎn)的三維點(diǎn)云/圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫；

6.藝術(shù)文化遺產(chǎn)的3D 全景模型和場景可視化模型。

此外，數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)的建立還應(yīng)注意定期對(duì)硬件和軟件進(jìn)行改造升級(jí)，安排專業(yè)技術(shù)人員維持平臺(tái)信息安全，建立完善的校園網(wǎng)信息安全技術(shù)防控體系，并做好數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的容災(zāi)備份以及用戶信息備份等。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的效果預(yù)期

第一，數(shù)字化與文字識(shí)別不會(huì)對(duì)文物造成物理損壞，更能體現(xiàn)保護(hù)、傳承和創(chuàng)新歷史文化的特點(diǎn)。以“學(xué)科交叉、虛實(shí)結(jié)合 、技術(shù)支撐、綜合應(yīng)用”為理念，模擬藝術(shù)文化遺產(chǎn)保護(hù)情境，具有實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y試、生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，并具有信息發(fā)布、數(shù)據(jù)收集分析、互動(dòng)交流、成績?cè)u(píng)定與管理、成果展示等功能，使學(xué)生能充分發(fā)揮積極性和主動(dòng)性，在虛擬的藝術(shù)文化遺產(chǎn)情境中進(jìn)行數(shù)字化復(fù)原與真實(shí)的場景互動(dòng)操作。此外，模擬藝術(shù)文化遺產(chǎn)保護(hù)情境也為學(xué)生提供了“試錯(cuò)”的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)了實(shí)踐能力，為其后繼的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

第二，互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、虛擬結(jié)合、人機(jī)交互等多種技術(shù)的綜合使用，讓學(xué)生身臨其境，準(zhǔn)確感知山東省藝術(shù)文化遺產(chǎn)材質(zhì)、時(shí)代肌理、質(zhì)的變化、量的變化等指標(biāo)，且在教師教學(xué)和學(xué)生實(shí)踐中，打破了時(shí)空桎梏，可以隨時(shí)隨地，自主的進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，避免了因設(shè)備缺乏，環(huán)境污染，實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)等外界因素的影響，滿足了高校數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，提升設(shè)計(jì)類專業(yè)學(xué)生歷史文化遺產(chǎn)的傳承與開發(fā)技能，加強(qiáng)傳統(tǒng)文化知識(shí)和數(shù)字化設(shè)計(jì)動(dòng)手實(shí)踐能力。

第三，數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)以山東省藝術(shù)文化遺產(chǎn)的實(shí)物資料和工藝技法兩大維度構(gòu)建靜態(tài)和動(dòng)態(tài)素材庫，分別基于作品與時(shí)代、體裁與肌理、生產(chǎn)系統(tǒng)與消費(fèi)系統(tǒng)、質(zhì)的方法與量的方法、文化藝術(shù)與工藝再現(xiàn)等等諸多方面，在使用中還能不斷地豐富素材和數(shù)據(jù)，即時(shí)更新藝術(shù)動(dòng)態(tài)發(fā)展前沿，使得學(xué)生在使用過程中可以通過比較素材和數(shù)據(jù)差異，利用藝術(shù)文化遺產(chǎn)進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作和創(chuàng)新，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平。

五、結(jié)語

通過數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的模擬，是一種可以讓學(xué)生全身心地投入和自由創(chuàng)作和發(fā)揮的環(huán)境，數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)在藝術(shù)專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中具備明顯的優(yōu)勢，可逼真地模擬各種藝術(shù)創(chuàng)作實(shí)踐情景，提供接近實(shí)際的仿真訓(xùn)練效果，有效提升學(xué)生的藝術(shù)實(shí)踐能力，利于改善目前藝術(shù)類專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的短板和不足，是實(shí)現(xiàn)藝術(shù)類專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的有效途徑。