趙一江，余 超，于 清

（1.新疆大學(xué) 軟件學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 多語種信息處理實驗室，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引 言

虛擬現(xiàn)實（VR）是一種將計算機(jī)圖形技術(shù)與相關(guān)設(shè)備相結(jié)合，可為人們創(chuàng)造具有沉浸感、互動性和想象力的良好虛擬環(huán)境的仿真技術(shù)[1]。Unity3d 是一款流行的、免費的3D 游戲引擎，用于設(shè)計和構(gòu)建虛擬環(huán)境。與其他3D 設(shè)計應(yīng)用程序相比，這在很大程度上歸功于一個友好的用戶界面，用于設(shè)計內(nèi)容，以及一個強(qiáng)大的工具集，用于處理3D 環(huán)境的常見元素，如地形、物理、粒子效果、聲音、模型和動畫角色[2]。然而在使用過程中發(fā)現(xiàn)，Unity3d 在語言字體方面還存在一些問題，其可以顯示常用的漢語、英語等字體，但是在少數(shù)民族語言上存在明顯的缺陷，如維語字體，它不支持維語字體的正確顯示，不利于維吾爾族同胞在教育、醫(yī)療等VR 活躍的行業(yè)受益。

在Unity3d 的研究中，文獻(xiàn)[3]探討國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于語言教學(xué)的現(xiàn)狀與發(fā)展。文獻(xiàn)[4]對虛擬現(xiàn)實英語演講課堂的原理進(jìn)行分析，認(rèn)為虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)激反應(yīng)能力。文獻(xiàn)[5]從認(rèn)知的角度探討了虛擬人與學(xué)生間的關(guān)系，表示學(xué)生能夠通過虛擬人實現(xiàn)自身認(rèn)知。文獻(xiàn)[6]利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性，讓學(xué)生沉浸在語言學(xué)習(xí)環(huán)境中，與母語學(xué)習(xí)者進(jìn)行實時交流，為學(xué)生提供了傳統(tǒng)課堂無法提供的語言學(xué)習(xí)環(huán)境。文獻(xiàn)[7]利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還原真實口譯場景，消除學(xué)生譯員對口譯現(xiàn)場的陌生感，達(dá)到學(xué)生口誤次數(shù)下降、口譯綜合能力提升等效果。文獻(xiàn)[8]創(chuàng)建了虛擬現(xiàn)實語言學(xué)習(xí)生態(tài)模型，宏觀上強(qiáng)調(diào)語境對外語學(xué)習(xí)的重要性。文獻(xiàn)[9]介紹了生態(tài)、對話和分布式虛擬現(xiàn)實理論模型。

在國外，文獻(xiàn)[10]使用Unity3d 實現(xiàn)兩種印度語的開發(fā)，即印地語和泰盧固語，幫助初學(xué)者使用虛擬物品標(biāo)識的方式來學(xué)習(xí)印度語詞匯。文獻(xiàn)[11]進(jìn)行了印度手語的開發(fā)，使用Unity3d 設(shè)置動畫顯示所有不同手勢的動作數(shù)據(jù)，幫助有障礙人群和正常人群的實時交流。

在字體研究方面，現(xiàn)在所使用的以阿拉伯字母為基礎(chǔ)的維吾爾文（簡稱傳統(tǒng)維文）由8 個原音、24 個輔音字母組成，自右向左書寫[12]。文獻(xiàn)[13]介紹了傳統(tǒng)維文與西里爾維文編碼字符之間的對應(yīng)關(guān)系與規(guī)則，提出了轉(zhuǎn)換的規(guī)則；文獻(xiàn)[14]中介紹了在Office 環(huán)境下不同傳統(tǒng)維文與Unicode 編碼字符之間的轉(zhuǎn)換；文獻(xiàn)[15]中介紹了傳統(tǒng)維文在搜索引擎系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換方法。

在字體庫方面，微軟提供了可正確顯示阿拉伯語的字體庫，會存在字符割裂的情況。對此問題Unity3d 資源庫中提供了字體資源包，可以解決字符割裂問題，但是在部分字符上會存在隨意替代的問題。因此，雖然有很多研究圍繞著這個問題展開，但是幾乎沒有一項完美解決維語在Unity3d 中正確顯示的問題，本文研究解決這個問題，從而幫助少數(shù)民族用戶尤其是維族用戶獲得虛擬現(xiàn)實方面的愉快體驗。

1 方 法

本文提出了在Unity3d 中維語的正常顯示方面的研究。首先需要了解Unity3d 中語言文字的顯示方式以及維語的構(gòu)成方式。項目在現(xiàn)實UI 界面時，默認(rèn)調(diào)用Unity3d 提供的Arial 字體，Unity3d 支持ttf、otf 格式的字體，字體文件放到Assets 文件夾下不論什么位置，Untiy3d 會主動為其生成材質(zhì)和貼圖，并且字體可以進(jìn)行屬性方面的設(shè)置，如粗細(xì)、呈現(xiàn)模式等，在打包部署時，可以將字體包一起打包安裝到用戶機(jī)器上。

使用Unity3d 默認(rèn)的字體在維語顯示上會出現(xiàn)顯示亂碼的情況，并且顯示順序也完全不同，有些字母還會被其他字母替代，導(dǎo)致單詞拼寫出錯。本文嘗試使用Unity3d 資源庫中的字體庫，以及在Visual Studio 中可以正常顯示的字體庫，但是都沒有完全解決問題。

最后選擇自行開發(fā)矯正字體。首先針對存在的問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的代碼對維語字母從基本區(qū)到擴(kuò)展的映射不全，根據(jù)維語Unicode 編碼方式補(bǔ)全了維語從基本區(qū)到擴(kuò)展區(qū)的映射，具體方法是將基本區(qū)和擴(kuò)展區(qū)的Unicode 編碼表存入在映射中，在輸入字符后將其逐個映射，之后對維語做了格式上的矯正，對輸入的維語按字母進(jìn)行切分，然后重排序，將其矯正成從右到左的顯示格式。之后導(dǎo)入維語.ttf 字體包，使其可以正常顯示。通過此方法將場景中涉及到的單詞語句都進(jìn)行了維語的矯正，使其在Unity3d 中正確顯示出來。

2 實驗論證

Unity3d 虛擬仿真引擎跨平臺開發(fā)功能強(qiáng)大，開發(fā)的項目支持多種平臺發(fā)布，包括PC 機(jī)、Android、iOS、Oculus 設(shè)備等。本系統(tǒng)采用開發(fā)硬件為PC 機(jī)，開發(fā)完成后設(shè)置分辨率、畫面比、圖標(biāo)等進(jìn)行自定義發(fā)布，將項目打包加載到Oculus Quest2 虛擬設(shè)備。

2.1 文字驗證

所有維語顯示的方法結(jié)果對比如圖1 所示。

圖1 展示了詞語“維語”的維語寫法以及各種方法的顯示結(jié)果，初始字體顯示存在字符亂序、字母割裂的問題，如圖1a）中方框圈出了亂碼，橫線畫出了割裂字母，箭頭指示出字母順序的錯誤、正確寫法是從右到左；微軟字體存在順序錯誤、字母割裂的問題，如圖1b）中箭頭指示順序錯誤的方向是從左到右，正確方向是從右到左，橫線畫出了割裂的字母；Unity3d 資源庫中字體存在字符割裂和部分字符替換的問題，如圖1c）中方框畫出了替換的字母，橫線畫出了割裂字母；本文方法徹底解決了這些問題，使維語在Unity3d 中可以正常顯示，如圖1d）所示。

2.2 系統(tǒng)驗證

本文為進(jìn)一步驗證以上方法的有效性，設(shè)計開發(fā)虛擬超市購物系統(tǒng)。用戶首先在家庭場景中選擇任務(wù)難度，接受隨機(jī)任務(wù)，記憶購買的物品，然后到超市場景中購買物品，返回交付任務(wù)，經(jīng)過測試，所有內(nèi)容完成顯示正確，系統(tǒng)流程圖如圖2 所示。

圖2 虛擬超市購物系統(tǒng)流程圖

用戶戴上VR 設(shè)備之后，以第一人稱視角進(jìn)入虛擬家庭環(huán)境。選擇語言，可選項有中文和維語，選擇結(jié)束后進(jìn)行難度選擇，分為簡單、中等、困難。簡單任務(wù)為購買3 種放置在同一區(qū)域的水果蔬菜；中等任務(wù)為購買分布在不同區(qū)域的日常用品；困難任務(wù)為購買分布在不同區(qū)域的日常用品并在結(jié)賬時自行計算出賬目金額。如圖3 所示為維語選擇難度的界面。

圖3 維語難度選擇界面

在選擇完難度后，系統(tǒng)根據(jù)難度的不同隨機(jī)生成不同的物品，如圖4 所示，用戶記憶后前往超市場景購買。

圖4 系統(tǒng)自動生成維語待購買清單

在超市場景，按照實際情況設(shè)置了多個分區(qū)，并在選擇維語后，用維語顯示分區(qū)，如圖5 所示。

圖5 超市場景維語顯示分區(qū)

3 結(jié) 語

本文基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使用Unity3d 虛擬仿真引擎構(gòu)建高度逼真的仿真模型，對少數(shù)民族用戶語言文字和語音功能進(jìn)行探索性研究，成功顯示了維語文字，搭建了多語種的Unity3d 仿真系統(tǒng)，具有支持少數(shù)民族用戶進(jìn)行用戶虛擬漫游、康復(fù)訓(xùn)練、教學(xué)時間、評估考核等功能。增強(qiáng)了新的體驗感，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在少數(shù)民族領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

本文目前只設(shè)計了兩個場景，以及一些場景中用到的詞語和語句，后期可以增設(shè)場景，支持多場景訓(xùn)練，增加詞匯和語言的表達(dá)，可以再添加其他少數(shù)民族語言。

注：本文通訊作者為于清。