胡宇婷

（西安美術(shù)學(xué)院 動(dòng)畫專業(yè)，陜西 西安 710065）

0 引言

漢朝和唐朝在中國社會(huì)和中華民族發(fā)展的歷史中占有重要地位，陜西作為十三朝古都，是漢唐文化的最佳代表。為響應(yīng)國家“一帶一路”倡議和黨的十八大對(duì)于“促進(jìn)文化和科技融合、發(fā)展新型文化業(yè)態(tài)”的戰(zhàn)略部署，西安歐亞學(xué)院結(jié)合陜西地域漢唐文化資源，利用虛擬仿真技術(shù)，以漢唐文化推廣空間為實(shí)驗(yàn)場景，研發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)掌握空間立體投影的數(shù)字化設(shè)計(jì)流程，并應(yīng)用與漢唐文化推廣之中。本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目適應(yīng)我國數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域?qū)τ谌瞬排囵B(yǎng)的需求，以培養(yǎng)能運(yùn)用數(shù)字媒介和數(shù)字技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、展示和傳播，并解決綜合問題能力的創(chuàng)新型實(shí)踐人才為目標(biāo)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容選取和實(shí)施中，不能充分滿足各層次學(xué)生個(gè)體發(fā)展需求[1]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目符合藝術(shù)學(xué)科注重學(xué)生設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練和設(shè)計(jì)方法應(yīng)用的教學(xué)需求，是對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)類課程教學(xué)形式和內(nèi)容創(chuàng)新的探索。利用虛擬仿真技術(shù)，能夠解決在投影設(shè)計(jì)教學(xué)和實(shí)踐過程中的諸多客觀限制，包括場地限制、時(shí)間限制、經(jīng)費(fèi)不足和安全保障等問題，是一種有利于自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)實(shí)驗(yàn)、共享開放的教學(xué)模式[2-3]，是教育信息化背景下教學(xué)改革的發(fā)展方向和人才培養(yǎng)的重要手段[4-5]。

1 設(shè)計(jì)思路

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)本質(zhì)上也屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)構(gòu)建過程中同樣應(yīng)遵循“技術(shù)設(shè)計(jì)為教學(xué)設(shè)計(jì)服務(wù)”的原則[6-7]。實(shí)驗(yàn)中的仿真場景分為經(jīng)典案例和設(shè)計(jì)練習(xí)兩部分。其中經(jīng)典案例部分場景包括西安永寧門城墻和南廣場環(huán)境、西安永寧門甕城環(huán)境、西安鐘樓及周邊環(huán)境，分別對(duì)應(yīng)單面投影、多面外環(huán)投影和多面內(nèi)環(huán)投影三種教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)投影設(shè)計(jì)流程，學(xué)生可自主學(xué)習(xí)或教師輔助完成學(xué)習(xí)。學(xué)生通過綜合性實(shí)驗(yàn)可以有效的將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，設(shè)計(jì)練習(xí)部分場景未來將增加大明宮遺址建筑、陜西省歷史博物館、乾陵等陜西特色古代建筑，用于學(xué)生的進(jìn)階類案例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生獲得實(shí)踐技能和提升綜合素質(zhì)的重要途徑[8]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陜西漢唐文化空間立體投影數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建立于開放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)之上，學(xué)生可以通過瀏覽器登錄教學(xué)管理平臺(tái)并進(jìn)入本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并在平臺(tái)的指引下自主完成實(shí)驗(yàn)過程。

本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的系統(tǒng)架構(gòu)與其他仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類似[9-10]，如圖1所示，整體項(xiàng)目架構(gòu)分為五層，包括存放實(shí)驗(yàn)組件和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行管理的支撐層，虛擬仿真教學(xué)管理平臺(tái)所在的通用服務(wù)層，呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)虛擬場景的仿真層，以及提供底層服務(wù)的應(yīng)用層。他們由下至上相互支撐構(gòu)建起實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3 應(yīng)用操作

在經(jīng)典案例中包含難度初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)三個(gè)學(xué)習(xí)步驟。初級(jí)以西安永寧門南門投影為案例，學(xué)習(xí)單面類型投影設(shè)計(jì)；中級(jí)以西安永寧門甕城為案例，學(xué)習(xí)多面外環(huán)類型投影設(shè)計(jì)；高級(jí)以西安鐘樓為例，學(xué)習(xí)多面內(nèi)環(huán)類型投影設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)界面主要分為總進(jìn)度欄和編輯區(qū)兩部分，如圖2所示?？傔M(jìn)度欄位于界面左側(cè)，顯示該設(shè)計(jì)項(xiàng)目總進(jìn)度，包含需求分析、內(nèi)容設(shè)計(jì)、設(shè)備認(rèn)知、現(xiàn)場控制、成本表、輸出方案。編輯區(qū)在界面右側(cè)，根據(jù)總進(jìn)度欄內(nèi)所選不同進(jìn)度選項(xiàng)有所變化。

圖2 實(shí)驗(yàn)界面

以初級(jí)案例為例，界面左側(cè)顯示總進(jìn)度欄，該選項(xiàng)對(duì)應(yīng)學(xué)習(xí)步驟，學(xué)生將逐一使用。平臺(tái)首先提出設(shè)計(jì)需求，右側(cè)編輯界面說明案例背景情況，并提供關(guān)鍵信息提示。例如圖2提出的設(shè)計(jì)需求，經(jīng)過提煉形成四個(gè)關(guān)鍵詞和對(duì)應(yīng)解釋說明。確認(rèn)設(shè)計(jì)需求后通過點(diǎn)擊總進(jìn)度欄“內(nèi)容設(shè)計(jì)”按鈕進(jìn)入視頻編輯界面，學(xué)生可在素材庫中選擇并合成視頻素材和聲音素材。完成內(nèi)容設(shè)計(jì)后進(jìn)入設(shè)備認(rèn)知階段，右側(cè)編輯界面顯示常用投影、音響設(shè)備的參數(shù)和使用場景，以及腳手架、絎架、電纜等輔助設(shè)備。學(xué)生在本界面可對(duì)常用設(shè)備和輔助工具性能進(jìn)行閱覽和學(xué)習(xí)。點(diǎn)擊總進(jìn)度欄“現(xiàn)場控制”按鈕即可進(jìn)入虛擬仿真場景（見圖3），初級(jí)階段編輯界面中間顯示永寧門南廣場環(huán)境3D仿真空間，右側(cè)顯示可用素材庫（視頻、音頻、投影儀、音響、輔助設(shè)備），下方為選中素材屬性編輯區(qū)。

圖3 現(xiàn)場控制界面

學(xué)生使用鼠標(biāo)+鍵盤控制視角對(duì)場景進(jìn)行觀察。可將右側(cè)素材置入場景，然后對(duì)場景中的3D素材進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，例如將投影儀放至合適的位置。在下方素材編輯欄可以選擇調(diào)節(jié)該投影儀的亮度、焦距或更換視頻、音頻等編輯操作。學(xué)生需要逐一完成置入投影儀、音響、絎架等設(shè)備，調(diào)節(jié)視頻、線纜、設(shè)置安全護(hù)欄等操作。完成場景設(shè)置后，學(xué)生可進(jìn)入成本表界面，了解前置步驟所選用的硬件總成本費(fèi)用表，并導(dǎo)出為表格格式文件。選擇輸出方案按鈕，學(xué)生將視頻導(dǎo)出成為視頻格式，提供給教師評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語

陜西漢唐文化空間立體投影數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在學(xué)習(xí)階段提供了三個(gè)西安著名文化場景，以歷史文化場景為依托，利用虛擬仿真技術(shù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)高逼真投影效果，讓學(xué)生在虛擬仿真場景中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)潛能，綜合鍛煉學(xué)生的空間立體投影設(shè)計(jì)能力。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握數(shù)字化投影的基本原理，了解常用投影設(shè)備特征和使用需求，運(yùn)用投影點(diǎn)位布置的通用原則，并能夠理解在不同應(yīng)用場景下投影視頻在造型、視覺表達(dá)、氛圍營造等方面的作用。學(xué)習(xí)成果應(yīng)用于漢唐文化推廣中，未來不僅可以服務(wù)于數(shù)字媒體藝術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，還可在漢唐文化場景復(fù)原、擴(kuò)展立體空間投影展示形式等方向持續(xù)開展科學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可與行業(yè)和企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目結(jié)合，與產(chǎn)業(yè)前沿和理論發(fā)展前沿一致，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以接觸到實(shí)際的社會(huì)需求，讓設(shè)計(jì)教學(xué)有基于陜西地方文化特征在地化應(yīng)用的可能。