王妍，劉澍岳，司崢鳴

1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，哈爾濱 150001；2.互動(dòng)媒體設(shè)計(jì)與裝備服務(wù)創(chuàng)新文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150001

一、動(dòng)作類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（Intangible Cultural Heritage，簡(jiǎn)稱非遺）是世代相傳的傳統(tǒng)文化表現(xiàn)形式及與之相關(guān)的實(shí)物和場(chǎng)所[1]。常見的分類包括以下幾種方式。

第1，按照表現(xiàn)形式分為“口頭傳統(tǒng)和表現(xiàn)形式，包括作為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)媒介的語言；表演藝術(shù)；社會(huì)實(shí)踐、儀式、節(jié)慶活動(dòng)；有關(guān)自然界和宇宙的知識(shí)和實(shí)踐；傳統(tǒng)手工藝”5個(gè)類型（聯(lián)合國(guó)教科文組織《保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)公約》，2003年）；第2，按照學(xué)科分為“傳統(tǒng)口頭文學(xué)以及作為其載體的語言；傳統(tǒng)美術(shù)、書法、音樂、舞蹈、戲劇、曲藝和雜技，傳統(tǒng)技藝、醫(yī)藥和歷法，傳統(tǒng)禮儀、節(jié)慶等民俗，傳統(tǒng)體育和游藝，其他非物質(zhì)文化遺產(chǎn)”等6 類（《中華人民共和國(guó)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)法》）；第3，按照人體載體分為“口頭文化；體形文化；綜合文化；當(dāng)下的造型文化”等四大類（向云駒）；第4，按照社會(huì)文化生活屬性分為“語言文字類、傳統(tǒng)藝術(shù)類、傳統(tǒng)技藝類、傳統(tǒng)體育類、民間知識(shí)類、民間信仰類、民間習(xí)俗類”（張敏）等七大類[2]。在學(xué)術(shù)界得到較多認(rèn)可的是王文章[3]在《非物質(zhì)文化遺產(chǎn)概論》，以非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承規(guī)律和基本特點(diǎn)為依據(jù)提出的13類分法，即：語言、民間文學(xué)、傳統(tǒng)音樂、傳統(tǒng)舞蹈、傳統(tǒng)戲劇、曲藝、雜技、傳統(tǒng)武術(shù)、體育與競(jìng)技、民間美術(shù)、工藝美術(shù)、傳統(tǒng)手工技藝及其他工藝技術(shù)、傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)和藥學(xué)、民俗、文化空間。在此基礎(chǔ)上，將以人體為載體，以動(dòng)作為主要表現(xiàn)形式，通過完成特定的肢體動(dòng)作來展現(xiàn)文化內(nèi)涵的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，歸為“動(dòng)作類非遺”，例如傳統(tǒng)武術(shù)、體育與競(jìng)技、傳統(tǒng)舞蹈、雜技等，比如中國(guó)的太極拳、形意拳、八卦掌、華佗五禽戲、少林功夫、朝鮮族農(nóng)樂舞等都屬于“動(dòng)作類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)”。

二、動(dòng)作類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)現(xiàn)狀與問題

目前有關(guān)動(dòng)作類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)有以下幾個(gè)方面。

一是通過整理圖像和文字內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建檔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作類非遺的保護(hù)。例如“東莞麒麟舞”數(shù)字化信息平臺(tái)，甘肅省民族傳統(tǒng)體育項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫平臺(tái)等。音像和文字資料可以對(duì)動(dòng)作類非遺進(jìn)行真實(shí)記錄，數(shù)字化資源搭建的數(shù)據(jù)庫在資源的存儲(chǔ)、管理等環(huán)節(jié)具有明顯優(yōu)勢(shì)[4]，然而，動(dòng)作類非遺數(shù)據(jù)庫的呈現(xiàn)大多停留在一般性的知識(shí)儲(chǔ)存，已有的數(shù)據(jù)和信息大多在形式認(rèn)知層面，不符合動(dòng)作類非遺以“動(dòng)作”為文化載體的傳承需求。

二是在互聯(lián)網(wǎng)的自媒體平臺(tái)進(jìn)行多渠道宣傳，促進(jìn)動(dòng)作類非遺的保護(hù)和傳播。例如武術(shù)類非遺“白猿通背拳”，通過開通官方認(rèn)證賬號(hào)“白猿武道”，從Bilibili、微博、抖音和其他直播類APP 上進(jìn)行宣傳，以期借助互聯(lián)網(wǎng)的自媒體平臺(tái)擴(kuò)大宣傳。相對(duì)于傳統(tǒng)媒體單一的傳播途徑，自媒體傳播途徑更加多樣、生動(dòng)，也使受眾獲取信息的方式更加便捷，擴(kuò)大了動(dòng)作類非遺的影響，然而，自媒體平臺(tái)發(fā)布的信息多為觀賞性影像信息，同樣無法滿足動(dòng)作類非遺傳承的需求。

三是開發(fā)旅游產(chǎn)業(yè)與文娛產(chǎn)品，用以保護(hù)動(dòng)作類非遺。例如苗族傳統(tǒng)節(jié)慶將體育與旅游產(chǎn)業(yè)融合，將無形的苗族非遺傳統(tǒng)文化轉(zhuǎn)化為有形產(chǎn)品，創(chuàng)作開發(fā)相關(guān)的文化演藝、影視作品、游戲動(dòng)漫、網(wǎng)絡(luò)文學(xué)等文化休閑產(chǎn)品，組織策劃相關(guān)的儀典、習(xí)俗旅游體驗(yàn)項(xiàng)目。動(dòng)作類非遺特色旅游開發(fā)在宣傳非遺發(fā)源地和傳統(tǒng)文化的同時(shí)，也創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益，一定程度上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作類非遺可持續(xù)發(fā)展[5]，然而，旅游產(chǎn)業(yè)與文娛產(chǎn)品多追求觀賞性、體驗(yàn)性，使受眾體驗(yàn)非遺的文化氛圍，并非關(guān)注相關(guān)“動(dòng)作”的傳承與學(xué)習(xí)。

綜上可見，數(shù)據(jù)庫建檔、自媒體平臺(tái)宣傳和開發(fā)旅游產(chǎn)業(yè)與文娛產(chǎn)品的方式，對(duì)非遺的保護(hù)和傳承發(fā)揮了一定的作用，但與“動(dòng)作類非遺”“在過程中展開的序列動(dòng)作”的存在模式相符合的數(shù)字化保護(hù)要求還存在較大差距。動(dòng)作類非遺通常是通過現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中師徒傳授動(dòng)作的方式來完成的，但是這種身手傳授的方式受眾面小、受時(shí)空局限，對(duì)非遺的普及和傳承造成了很大的障礙。在數(shù)字技術(shù)的環(huán)境背景下，可以大力發(fā)掘數(shù)字技術(shù)的能力，建構(gòu)動(dòng)作類非遺學(xué)習(xí)的數(shù)字化虛擬場(chǎng)景，使學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、跨時(shí)空學(xué)習(xí)和練習(xí)，對(duì)動(dòng)作類非遺保護(hù)的方式具有探索意義。

三、基于具身認(rèn)知的動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景設(shè)計(jì)思路

（一）設(shè)計(jì)理據(jù)

動(dòng)作類非遺是一種以身體動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)方式傳承的知識(shí)類型。著名設(shè)計(jì)心理學(xué)家唐納德·諾曼[6]將人類所掌握的知識(shí)分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)，陳述性知識(shí)以事實(shí)和規(guī)則作為主要表現(xiàn)形式，易用文字表達(dá)來進(jìn)行傳授；而程序性知識(shí)以下意識(shí)的經(jīng)驗(yàn)和成體系動(dòng)作為載體，難以用文字來表達(dá)或傳授，最好的教授方法是示范，最佳的學(xué)習(xí)方法是練習(xí)。動(dòng)作類非遺屬于程序性知識(shí)，依靠身體與身體動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)化程式來傳承，尤為突出地體現(xiàn)了具身認(rèn)知的規(guī)律。

具身認(rèn)知理論認(rèn)為，認(rèn)知的心理特性與身體的物理屬性相關(guān)，身體的結(jié)構(gòu)和感覺運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)認(rèn)知的形成有重要作用，認(rèn)知等高級(jí)的心理過程是由身體及其活動(dòng)方式塑造的，不可能脫離身體而獨(dú)立存在[7]。認(rèn)知是身體的，身體的狀態(tài)直接影響認(rèn)知過程的進(jìn)行，存儲(chǔ)在記憶中的認(rèn)知信息體現(xiàn)為與具體的、生動(dòng)的身體感覺通道相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作符號(hào)，學(xué)習(xí)者通過身體活動(dòng)與周圍環(huán)境的互動(dòng)而獲得知識(shí)[8]；認(rèn)知是嵌入式的，心靈嵌于身體、身體嵌入環(huán)境，學(xué)習(xí)是個(gè)體與環(huán)境之間連續(xù)不斷的交互作用過程[9]；認(rèn)知是擬仿的，鏡像神經(jīng)元的生理學(xué)機(jī)制幫助人類的大腦在學(xué)習(xí)過程中對(duì)環(huán)境中的鏡像行為進(jìn)行模仿，從而形成認(rèn)知[10]。

動(dòng)作類非遺的學(xué)習(xí)過程是在鏡像的身體動(dòng)作學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上加以理解和記憶，因此動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景中應(yīng)該具有3個(gè)模塊：虛擬化身模塊，記錄標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)作要領(lǐng)，作為知識(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來，建構(gòu)虛擬傳授者，同時(shí)記錄虛擬學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)，建構(gòu)虛擬學(xué)習(xí)者化身；交互模塊，建構(gòu)可交互的動(dòng)作模擬系統(tǒng)，用于學(xué)習(xí)者擬仿學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的模仿，用來操縱、理解、預(yù)測(cè)、評(píng)估身體動(dòng)作的學(xué)習(xí)效果，掌握成體系的標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)作程式，并養(yǎng)成下意識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，從而通過動(dòng)作的教學(xué)與練習(xí)實(shí)現(xiàn)活化保護(hù)與傳承；虛擬場(chǎng)景模塊，提供自然化、情境化的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，將體驗(yàn)者的虛擬化身投射進(jìn)非遺文化的虛擬環(huán)境中，使學(xué)習(xí)者在非遺文化氛圍中，真正把握動(dòng)作類非遺的文化精髓。

（二）關(guān)鍵技術(shù)

1.動(dòng)作捕捉技術(shù)

動(dòng)作捕捉技術(shù)（Motion Capture）可以識(shí)別人物的動(dòng)作，并基于捕捉識(shí)別結(jié)果，進(jìn)行人體動(dòng)態(tài)特性分析，通過還原真實(shí)動(dòng)作，記錄人物運(yùn)動(dòng)路徑，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型，以動(dòng)畫形式表現(xiàn)出來。使用動(dòng)作捕捉技術(shù)將人體動(dòng)作映射到虛擬場(chǎng)景中，構(gòu)建出與真實(shí)人物對(duì)應(yīng)的虛擬人物，可以使用戶獲得更逼真的體驗(yàn)[11]。利用動(dòng)作捕捉技術(shù)可以對(duì)動(dòng)作類非遺的具體動(dòng)作進(jìn)行記錄，不同于拍攝圖片和錄制視頻的方式，動(dòng)作捕捉將動(dòng)作轉(zhuǎn)化為定量的三維數(shù)據(jù)，采集精度更高，并支持對(duì)采集的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)分析。用戶可以全方位觀察三維數(shù)字化的動(dòng)作，使動(dòng)作學(xué)習(xí)過程更加準(zhǔn)確和科學(xué)，滿足動(dòng)作類非遺精準(zhǔn)傳承的要求。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，縮寫為VR）利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)模擬虛擬外界環(huán)境，為用戶提供動(dòng)態(tài)多信息模態(tài)的交互式仿真體驗(yàn)。使用虛擬場(chǎng)景展示更為生動(dòng)，創(chuàng)造更加真實(shí)的視覺等效果，提高系統(tǒng)環(huán)境的吸引力，使用戶通過身臨其境的方式增強(qiáng)沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使動(dòng)作類非遺的教學(xué)環(huán)境由真實(shí)環(huán)境轉(zhuǎn)移到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，打破時(shí)空的局限，改進(jìn)現(xiàn)有動(dòng)作類非遺數(shù)字化保護(hù)方式局限于視聽形式的現(xiàn)狀，使用戶可以充分訓(xùn)練身體經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作類非遺數(shù)字化保護(hù)的擬真效果。

目前，動(dòng)捕技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于動(dòng)作表演、場(chǎng)景營(yíng)造等方面，已有許多嘗試和成功案例。例如邢麗梅等[12]將無錫茶花擔(dān)舞的演出環(huán)境還原至虛擬空間，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建富有江南水鄉(xiāng)情調(diào)的民間生活場(chǎng)景，為動(dòng)作情境提供更翔實(shí)的記錄，也為體驗(yàn)者提供真實(shí)、多維度的觀看和學(xué)習(xí)樣本。動(dòng)作捕捉技術(shù)可以輔助進(jìn)行動(dòng)作采集與校正，使用戶的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)相結(jié)合，量化分析訓(xùn)練成果，例如Tongpaeng 等[13]建構(gòu)的基于Kinect 動(dòng)作捕捉的泰國(guó)傳統(tǒng)舞蹈學(xué)習(xí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)捕捉用戶的動(dòng)作，并與數(shù)據(jù)庫中專家的動(dòng)作對(duì)比后給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，用戶在反饋中修正并把握動(dòng)作的準(zhǔn)確性與連貫性。Khundam等[14]將虛擬跑步與冒險(xiǎn)類角色扮演游戲相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種虛擬健身的新型運(yùn)動(dòng)和娛樂方式，利用傳感器檢測(cè)身體的運(yùn)動(dòng)，并追蹤動(dòng)作發(fā)生的位置和精度。虛擬健身游戲增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)的娛樂性，虛擬空間沉浸式的游戲體驗(yàn)刺激玩家鍛煉身體，并對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)測(cè)和矯正。與此同時(shí)，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到，用戶的情緒是影響沉浸體驗(yàn)的至關(guān)重要的因素。Solah等[15]以情緒為驅(qū)動(dòng)，將用戶的情緒作為虛擬場(chǎng)景著色的參照，根據(jù)用戶的特定情緒自動(dòng)調(diào)整虛擬場(chǎng)景中物體的紋理和顏色，使其與用戶的情感和心理反應(yīng)相匹配，在場(chǎng)景的真實(shí)性和用戶的情緒期望之間達(dá)到平衡。“維奇那托火山灰”博物館利用VR和MR等沉浸式技術(shù)，將旅游城市的物理環(huán)境轉(zhuǎn)移到虛擬空間中，重建文化之都馬特拉的歷史，在文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)場(chǎng)館中加入情感環(huán)境的價(jià)值目標(biāo)，結(jié)合人類歷史傳統(tǒng)和價(jià)值觀，重塑了時(shí)空敘事，提高游客體驗(yàn)和滿意度[16]。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)作捕捉技術(shù)結(jié)合的方式，可以使動(dòng)作的記錄和展示過程更加準(zhǔn)確、便利、有趣，有望在動(dòng)作類非遺數(shù)字化保護(hù)的領(lǐng)域發(fā)揮積極作用。因此，文中提出對(duì)動(dòng)作類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)的虛擬交互場(chǎng)景設(shè)計(jì)構(gòu)想，通過在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中搭建與真實(shí)環(huán)境相似的場(chǎng)景，將“過程性”的動(dòng)作類非遺和教學(xué)過程在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中以更貼近真實(shí)的方式展現(xiàn)出來，通過游戲化的學(xué)與練，使“體驗(yàn)者”成為“傳承者”，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)作類非遺的活化保護(hù)與更廣泛的傳承。

（三）設(shè)計(jì)流程

基于具身認(rèn)知的動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景的設(shè)計(jì)分為以下流程，見圖1。

圖1 動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景設(shè)計(jì)流程

1.場(chǎng)景搭建

根據(jù)動(dòng)作類非遺不同的文化背景、文化意蘊(yùn)和文化特色來構(gòu)建虛擬場(chǎng)景，確定場(chǎng)景的整體風(fēng)格，將動(dòng)作類非遺的主題、功能、內(nèi)容和個(gè)性化信息傳達(dá)給用戶，用戶可以多角度親身體驗(yàn)場(chǎng)景，感受到動(dòng)作類非遺的文化魅力。場(chǎng)景設(shè)計(jì)在聚焦與動(dòng)作類非遺內(nèi)容相符合的視覺效果的同時(shí)，也應(yīng)滿足交互的沉浸感，使學(xué)習(xí)者可以跨時(shí)空、零距離地在虛擬場(chǎng)景中向大師學(xué)習(xí)專業(yè)動(dòng)作，反復(fù)練習(xí)，即時(shí)了解學(xué)習(xí)的效果，真實(shí)、直觀地體驗(yàn)動(dòng)作類非遺文化傳統(tǒng)。

2.動(dòng)作錄入

1）標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作錄入。采用光學(xué)式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)對(duì)專業(yè)人員的動(dòng)作進(jìn)行三維空間的數(shù)據(jù)記錄提取，經(jīng)過優(yōu)化處理后，保存專業(yè)人員在三維空間中的動(dòng)作運(yùn)動(dòng)軌跡，與帶骨骼綁定的虛擬角色模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)綁定，將關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，生成角色動(dòng)畫，建成虛擬傳授者動(dòng)作數(shù)據(jù)庫，在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，由用戶隨時(shí)調(diào)用，以虛擬傳授者的角色演示標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作。

2）學(xué)習(xí)者動(dòng)作的實(shí)時(shí)錄入。與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作只需錄入后重復(fù)播放不同，學(xué)習(xí)者的動(dòng)作需要在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)時(shí)顯示，這就要求學(xué)習(xí)者的動(dòng)作與虛擬場(chǎng)景中的虛擬學(xué)習(xí)者化身的角色動(dòng)作實(shí)時(shí)同步。學(xué)習(xí)者通過穿戴VR 頭顯和動(dòng)作捕捉服等硬件設(shè)備，由動(dòng)作捕捉技術(shù)跟蹤和測(cè)量其身體的動(dòng)作和姿態(tài)，以及位置和方向，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋，實(shí)現(xiàn)在虛擬場(chǎng)景內(nèi)對(duì)虛擬學(xué)習(xí)者化身動(dòng)作的顯示和控制功能。

3.相似度評(píng)估

學(xué)習(xí)者身體與在虛擬場(chǎng)景中虛擬化身的動(dòng)作綁定后，學(xué)習(xí)者便可以通過驅(qū)動(dòng)虛擬化身的動(dòng)作來模擬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，從而完成學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的過程。動(dòng)捕技術(shù)將學(xué)習(xí)者的動(dòng)作數(shù)據(jù)記錄下來，在輸出端對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行量化分析，通過比對(duì)學(xué)習(xí)者的動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作之間的相似度，以定量的方式來評(píng)估學(xué)習(xí)者練習(xí)的成果并給予分?jǐn)?shù)反饋，通過反復(fù)對(duì)比練習(xí)，學(xué)習(xí)者動(dòng)作逐步改進(jìn)，從而使學(xué)習(xí)者動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)化得到提升。

四、動(dòng)作類非遺場(chǎng)景設(shè)計(jì)——以太極拳為例

文中以動(dòng)作類非遺的代表——太極拳為例進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。2020年12月，中國(guó)“太極拳”項(xiàng)目列入聯(lián)合國(guó)教科文組織人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。太極拳具有悠久的歷史和文化內(nèi)涵，其誕生之初就集眾家之長(zhǎng)，集頤養(yǎng)性情、強(qiáng)身健體、技擊對(duì)抗等多種功能于一體，體現(xiàn)了包羅萬象、陰陽辯證、剛?cè)嵯酀?jì)的中國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)思想，歷經(jīng)演變和發(fā)展，成為中國(guó)社會(huì)文化和體育事業(yè)的重要組成部分，向全世界展現(xiàn)國(guó)家形象魅力[17]。弘揚(yáng)太極拳文化對(duì)促進(jìn)人的心理和精神健康、樹立環(huán)保理念和濡養(yǎng)民族精神等都具有重要的價(jià)值。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的搭建

練習(xí)太極拳要求放松身心，靜心體悟，行拳時(shí)將自己的身心全然融入天地之間，用心感知身心變化，在與大自然進(jìn)行溝通和互動(dòng)中獲得快樂和升華。在秀麗的自然景色中可以讓動(dòng)作慢下來，接收天地的能量，沉浸于身心合一的感覺，可以得到徹底的休息和能量補(bǔ)給。因此，將自然景色作為虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)建，可以使練習(xí)者內(nèi)心寧靜，感官更加敏銳，達(dá)到太極拳追求的“天人合一”的境界。因此以自然山水為主要背景開展虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)建。

首先搭建整體框架圖，規(guī)定演示標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的虛擬傳授者的運(yùn)動(dòng)區(qū)域和虛擬學(xué)習(xí)者模仿、練習(xí)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，通過三維建模生成主要場(chǎng)景；再對(duì)場(chǎng)景整體風(fēng)格做出適當(dāng)調(diào)整，為場(chǎng)景內(nèi)添加水流、樹木等自然景觀裝飾，增強(qiáng)場(chǎng)景的畫面真實(shí)感，使其可以體現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)審美文化的風(fēng)格和特點(diǎn)。

（二）標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)采集與動(dòng)畫生成

進(jìn)入動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景的用戶可以分為2類：一類是錄入標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的專業(yè)人員，受到專業(yè)認(rèn)證的太極拳傳承人和大師等；另一類是學(xué)習(xí)太極拳的非專業(yè)學(xué)習(xí)者。這2 類用戶在進(jìn)入本場(chǎng)景時(shí)，進(jìn)行的操作過程是不同的。

1.專業(yè)人員的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作錄入操作過程

專業(yè)人員在進(jìn)入動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景時(shí)，需要穿戴帶有反光標(biāo)記點(diǎn)的可穿戴式動(dòng)作捕捉服，動(dòng)捕服上有53個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，能捕捉全身骨骼的旋轉(zhuǎn)和人體的位置信息，專業(yè)人員需要在布置了追蹤相機(jī)的空間內(nèi)站立，完成人物骨骼動(dòng)畫和虛擬角色的追蹤與綁定，見圖2。

圖2 專業(yè)人員演示動(dòng)作的骨骼動(dòng)畫追蹤和虛擬角色綁定

專業(yè)人員在空間內(nèi)演示太極拳的動(dòng)作，動(dòng)作捕捉系統(tǒng)會(huì)將專業(yè)人員的骨骼運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄，得到動(dòng)作的骨骼動(dòng)畫。為減少誤差，在錄入標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)，專業(yè)人員需要多次重復(fù)分勢(shì)動(dòng)作，動(dòng)作捕捉獲取多次錄入的數(shù)據(jù)結(jié)果，再通過深度學(xué)習(xí)對(duì)專業(yè)人員的動(dòng)作進(jìn)行分析后得到標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，確保動(dòng)作規(guī)范。

2.非專業(yè)學(xué)習(xí)者的模仿練習(xí)與評(píng)估

學(xué)習(xí)者在穿戴動(dòng)作捕捉服進(jìn)入虛擬交互場(chǎng)景的同時(shí)，還需要佩戴VR頭顯和手柄等設(shè)備，進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中可以看到自身的虛擬化身和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作演示的虛擬傳授者，在虛擬傳授者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作演示時(shí)，學(xué)習(xí)者可以仿照標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作進(jìn)行擬仿練習(xí)。學(xué)習(xí)者還可以在界面菜單中選擇想要練習(xí)的分勢(shì)，分階段多次練習(xí)。

在學(xué)習(xí)者模仿虛擬傳授者練習(xí)太極拳時(shí)，虛擬環(huán)境中將投射出學(xué)習(xí)者動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的相似度評(píng)估分?jǐn)?shù)，每秒評(píng)估一次，最低分為0分，滿分為10分，分?jǐn)?shù)越高代表學(xué)習(xí)者動(dòng)作的模仿與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作越相似，從而證明學(xué)習(xí)者的練習(xí)更加熟練，對(duì)太極拳的掌握更加深入，見圖3。

圖3 學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的擬仿訓(xùn)練界面效果

動(dòng)作相似度評(píng)估可以通過2種途徑實(shí)現(xiàn)。一是采用特征向量進(jìn)行相似性匹配。將空間三維運(yùn)動(dòng)的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)通過歐拉距離變換進(jìn)行姿態(tài)分析和簡(jiǎn)化，初步對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作與目標(biāo)動(dòng)作的差異度，再將人體骨架模型轉(zhuǎn)化為7 個(gè)特征平面，比較標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作與目標(biāo)動(dòng)作的特征平面的法向量與向量夾角，從而判斷目標(biāo)動(dòng)作的精確程度和規(guī)范性，并計(jì)算身體的局部規(guī)范程度[18]。二是基于關(guān)節(jié)角度和DTW 算法進(jìn)行相似度比較。首先計(jì)算練習(xí)者動(dòng)作中關(guān)節(jié)角度的時(shí)間序列，使用指數(shù)平滑法消除時(shí)間序列中存在的誤差，然后利用上下幀之間的人體關(guān)節(jié)角度差分割時(shí)間序列，最后用DTW算法求出練習(xí)者動(dòng)作分割后得到的時(shí)間序列與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列之間的距離，從而獲取練習(xí)者動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作之間的匹配度，實(shí)現(xiàn)練習(xí)者動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的配準(zhǔn)[19]。將學(xué)習(xí)者每次練習(xí)的動(dòng)作進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，標(biāo)注其關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并與數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，使用動(dòng)作相似度評(píng)估的方法，從而判斷學(xué)習(xí)者練習(xí)動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的相似度，評(píng)估學(xué)習(xí)效果，使動(dòng)作更加規(guī)范，保證學(xué)習(xí)者練習(xí)太極拳動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

通過太極拳虛擬交互場(chǎng)景設(shè)計(jì)，吸引學(xué)習(xí)者進(jìn)行太極拳的動(dòng)作練習(xí)和校準(zhǔn)，完成對(duì)太極拳的系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)，從而使學(xué)習(xí)者在掌握太極拳動(dòng)作要領(lǐng)、強(qiáng)身健體的同時(shí)，體驗(yàn)到中國(guó)傳統(tǒng)文化中的體育精神。在虛擬交互場(chǎng)景中，用戶從“體驗(yàn)者”轉(zhuǎn)化為“傳承者”，實(shí)現(xiàn)了太極拳的可持續(xù)發(fā)展與活化保護(hù)，有效傳播了太極拳的相關(guān)知識(shí)和文化內(nèi)涵，有利于增強(qiáng)中華傳統(tǒng)文化認(rèn)同感和文化自信，提升民族凝聚力和文化影響力，傳播文明康健、向善向美的國(guó)家形象。

四、結(jié)語

身體動(dòng)作是動(dòng)作類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的表現(xiàn)形式和保護(hù)傳承對(duì)象。因此，動(dòng)作類非遺的數(shù)字化保護(hù)手段既要顧及動(dòng)作的記錄，更要注重動(dòng)作的傳授。動(dòng)作類非遺虛擬交互場(chǎng)景設(shè)計(jì)改進(jìn)了傳統(tǒng)的數(shù)字化保護(hù)方式，將傳統(tǒng)的文字和音像等單向傳播的記錄方式拓展為互動(dòng)傳播模式。首先，通過動(dòng)作捕捉技術(shù)將標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)作錄入，利用動(dòng)作捕捉設(shè)備采集代表性傳承人的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的收集整理、片段分解及連貫重構(gòu)再現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者隨時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)化傳授者；其次，將傳統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)練習(xí)場(chǎng)景轉(zhuǎn)移到虛擬交互場(chǎng)景中，增強(qiáng)了沉浸感，同時(shí)打破了動(dòng)作類非遺傳授的時(shí)空局限；再次，將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式模仿練習(xí)方式拓展為通過算法的數(shù)字分析與評(píng)估，對(duì)比學(xué)習(xí)者動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的差異，給予及時(shí)反饋與校正的教學(xué)評(píng)估訓(xùn)練模式，動(dòng)作類非遺得到準(zhǔn)確的活化認(rèn)知和繼承；最后，充分發(fā)掘動(dòng)作類非遺文化元素搭建虛擬場(chǎng)景，建構(gòu)動(dòng)作類非遺文化存在、延續(xù)和傳承發(fā)展的數(shù)字化文化生態(tài)條件，將動(dòng)作類非遺的文化精神滲透在教學(xué)與練習(xí)的環(huán)節(jié)中，使學(xué)習(xí)者在文化熏陶和審美體驗(yàn)中傳承文化精神。