收稿日期：2023-09-05

基金項(xiàng)目：甘肅省教育廳高校教師創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2023A-179）

作者簡(jiǎn)介：王欣（1982-），女，甘肅寧縣人，講師，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù).E-mail：121327941@qq.com.

文章編號(hào)：2095-6991（2024）04-0034-05

摘要：紅色旅游主題展館是傳承和發(fā)揚(yáng)紅色文化的主要基地，其在踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀、傳遞紅色文化等方面發(fā)揮著重要作用.本文基于VR場(chǎng)景建模技術(shù)，探討紅色旅游主題展館數(shù)字交互的設(shè)計(jì)方法，使用3Ds Max制作了甘肅紅色旅游展館，在 Unity3D引擎下完成展館的虛擬漫游和交互，以期能更好地發(fā)揮VR技術(shù)對(duì)紅色文化傳播的賦能作用.

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)；紅色旅游；主題展館；數(shù)字交互設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP399""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research on Digital Interaction ofRed Tourism Theme Exhibition Halls Based on VR Technology

WANG Xin

（School of Digital Midia， Lanzhou University of Arts and Science， Lanzhou 730000， China）

Abstract：The Red Tourism Theme Exhibition Hall is the main base for inheriting and promoting red culture， which plays an important role in practicing socialist core values and transmitting red culture. This article explores the design method of digital interaction in red tourism theme exhibition hall based on VR scene modeling technology. 3Ds Max is used to design and produce the Gansu Red Tourism Exhibition Hall， and the virtual roaming and interaction design of the exhibition hall is completed under the Unity3D engine， in order to better leverage the empowering role of VR technology in the dissemination of red culture.

Key words：VR technology; red tourism; theme exhibition hall; digital interaction design

0" 引言

紅色旅游主題展館廣泛分布于全國(guó)各地，但許多展館的展示形式并未隨科技發(fā)展而得到改進(jìn)，主要問(wèn)題是：一方面展示特點(diǎn)不突出，缺乏明確的主題，紅色文化展示缺乏互動(dòng)性和直觀性，不能滿足參觀者的情感需求；另一方面，目前紅色展館多以普通展示為主，較少結(jié)合VR等新技術(shù)，展示形式過(guò)于單一，因而起到的宣傳作用有限.

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR），指用虛擬技術(shù)來(lái)塑造真實(shí)世界，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬創(chuàng)建虛擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與空間的交互.VR技術(shù)塑造的環(huán)境完全與真實(shí)環(huán)境分開(kāi)，讓受眾沉浸于計(jì)算機(jī)模擬的虛擬環(huán)境中，是實(shí)現(xiàn)紅色旅游主題展館數(shù)字交互的重要技術(shù).實(shí)現(xiàn)紅色旅游主題展館數(shù)字交互設(shè)計(jì)具有重要意義，首先，數(shù)字交互手段可以突破時(shí)空限制，觸及更多觀眾；其次，交互式設(shè)計(jì)改變了過(guò)去的說(shuō)教模式，通過(guò)多元化展示使人和空間不斷互動(dòng)，強(qiáng)化觀眾的沉浸式體驗(yàn)，潛移默化地教育參觀者；另外，虛擬空間、情境營(yíng)造、3D投影等眾多交互技術(shù)可以更好地營(yíng)造紅色文化氛圍，有效激發(fā)觀眾正面情感，加強(qiáng)紅色文化傳承.

學(xué)界專家針對(duì)紅色文化展館展開(kāi)了系列研究，王文劍等［1］以香山革命紀(jì)念館為例，探析了紅色文化展館空間建設(shè)的重要意義.奚少敏［2］從文化視野的角度探析了高校紅色展館建設(shè)的具體邏輯和整體架構(gòu)，并提出內(nèi)容整合、技術(shù)支持、方法創(chuàng)新等實(shí)踐路徑.王穎等［3］運(yùn)用Unity3D進(jìn)行虛擬紅色文化展館設(shè)計(jì)，在分析了功能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，從主體建模、紋理材質(zhì)、燈光設(shè)計(jì)、交互功能等維度提出具體實(shí)施路徑.在綜合前人研究的基礎(chǔ)上，本文從數(shù)字價(jià)值這一維度出發(fā)研討基于VR技術(shù)的紅色旅游主題展館數(shù)字交互設(shè)計(jì)策略，為紅色文化宣傳和學(xué)習(xí)提供一種全新的方法.

1" 設(shè)計(jì)框架及思路

紅色旅游展館隨著時(shí)代發(fā)展而不斷變化，尤其是進(jìn)入信息時(shí)代以來(lái)，云計(jì)算、5G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)層出不窮，除了一般的展館設(shè)計(jì)原則，還要注重考量數(shù)字交互設(shè)計(jì)需求，這是文化交互語(yǔ)境下紅色旅游展館設(shè)計(jì)的核心思想［4］.

1.1" 設(shè)計(jì)框架

本文的主題展館涉及較多功能，包括場(chǎng)景搭建、展品、室內(nèi)建筑等建模、第一人稱場(chǎng)景漫游、用戶交互、音視頻播放暫停等交互和語(yǔ)音識(shí)別，能夠讓體驗(yàn)者以沉浸式方式漫游紅色旅游展館，在VR交互過(guò)程中認(rèn)識(shí)歷史人物、了解歷史事件和傳承紅色文化.以甘肅紅色旅游文化展館為例，圍繞以上幾個(gè)模塊進(jìn)行框架搭建，具體框架如圖1所示.

圖1" 甘肅紅色旅游文化展館設(shè)計(jì)框架

1.2" 數(shù)字交互設(shè)計(jì)整體思路

數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展促使展館展示不斷革新，進(jìn)而為參觀者提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多方面的體驗(yàn)，展示形式也向交互性發(fā)展，這是紅色文化主題展館展示設(shè)計(jì)的基本原則.展館借助VR等數(shù)字技術(shù)營(yíng)造空間氛圍，使觀眾深層次體驗(yàn)到紅色文化的生命力，增強(qiáng)空間體驗(yàn)性.另外，數(shù)字交互設(shè)計(jì)還可以增強(qiáng)觀眾的觀感體驗(yàn)，從而達(dá)到情感共鳴，更好地傳承紅色文化，這也是設(shè)計(jì)紅色旅游數(shù)字展館的最終目的.

本文從整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)內(nèi)容和結(jié)果展示等方面探析基于VR技術(shù)的紅色旅游主題展館數(shù)字交互設(shè)計(jì)思路，具體內(nèi)容如表1所列.

2 "場(chǎng)景模型制作

參照前期準(zhǔn)備的素材照片，參考對(duì)應(yīng)實(shí)物，建立紅色旅游主題展館的三維模型，場(chǎng)景模型主要由展館外觀、展館內(nèi)部及展品展板組成.首先制定整體框架，如展館的布局、內(nèi)部環(huán)境、展品擺放等；在此基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的比例進(jìn)行制作，確保各部分的統(tǒng)一性，為后續(xù)的場(chǎng)景組合打好基礎(chǔ)；場(chǎng)景模型制作完成后，對(duì)其進(jìn)行貼圖與燈光設(shè)置，使之更貼近真實(shí)環(huán)境，呈現(xiàn)出良好的視覺(jué)效果.

2.1" 展館主體建模

展館主體模型主要使用樣條線建模，修改長(zhǎng)度及寬度得到展館外墻，對(duì)樣條線進(jìn)行擠出，得到有厚度的墻體.選用3Ds Max中最基礎(chǔ)的長(zhǎng)方體、圓柱體等基本幾何體來(lái)構(gòu)建展館的墻體框架，再轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，通過(guò)連接、調(diào)整頂點(diǎn)和擠出等方式塑造相應(yīng)模型，并進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整和優(yōu)化.在需要安裝門和窗戶的地方創(chuàng)建立方體，與墻面重合，將需要進(jìn)行布爾運(yùn)算的墻體切換為復(fù)合對(duì)象，選擇差集制作門洞和窗洞.參考實(shí)景圖對(duì)各部分模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放及位置移動(dòng)，使之與實(shí)際場(chǎng)景相匹配，設(shè)計(jì)的展館主體框架如圖2所示.

圖2" 展館主體模型

2.2" 展館內(nèi)部建模

展館內(nèi)部建模包括展臺(tái)、展品和浮雕等物品，以人物展臺(tái)為例，使用3Ds Max中的基本幾何形狀，如矩形、球體、圓柱體等，創(chuàng)建人物展臺(tái)的基本形狀，在基本幾何體的基礎(chǔ)上，主要通過(guò)殼修改器，添加循環(huán)邊、切割工具等進(jìn)行細(xì)節(jié)刻畫(huà).根據(jù)概念草圖，使用多邊形建模工具逐步細(xì)化模型，創(chuàng)建身體部位，如頭部、手臂和腿等，并確保它們正確連接在一起，人物模型如圖3所示.

2.3" 貼圖與紋理制作

美術(shù)制作也是展館設(shè)計(jì)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要是針對(duì)制作的模型設(shè)計(jì)相應(yīng)的貼圖和紋理.選擇“材質(zhì)編輯器”，為不同物品分配玻璃、木紋等不同材質(zhì)，定義其外觀屬性，如顏色、光澤度和反射等，使用紋理貼圖增加模型的細(xì)節(jié)和真實(shí)感.

貼圖需要呈現(xiàn)不同的效果，將所需圖片進(jìn)行拼接、合并，應(yīng)用繪畫(huà)工具和濾鏡等功能，進(jìn)行貼圖的編輯和潤(rùn)色，做出紋理貼圖.制作圖文要先選擇需要切割的信息，然后根據(jù)場(chǎng)景要求進(jìn)行調(diào)色、變化和添加文字等多種操作.通過(guò)使用畫(huà)筆混合模式與濾鏡效果，可以使模型貼圖更加真實(shí)，添加貼圖后的展館大廳如圖4所示.

2.4" ZBrush細(xì)節(jié)雕刻

法線貼圖是模型制作的重要環(huán)節(jié)，高模的細(xì)節(jié)表現(xiàn)將決定了后續(xù)法線細(xì)節(jié)效果的體現(xiàn).應(yīng)用ZBrush進(jìn)行細(xì)節(jié)的雕刻制作，選擇適合雕刻木質(zhì)結(jié)構(gòu)的Clay筆刷和Standard筆刷來(lái)進(jìn)行雕刻，使用Alpha紋理來(lái)模擬木材的紋理和細(xì)節(jié)，逐步細(xì)化木質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，如木梁、柱子、雕刻裝飾等.在ZBrush中調(diào)整顏色、光澤度和凹凸等參數(shù).設(shè)置合適的光照和陰影，突出模型的細(xì)節(jié)和立體感，通過(guò)ZBrush中的噪波功能實(shí)現(xiàn)，木質(zhì)材料的粗糙質(zhì)感，結(jié)果如圖5所示.

3" 交互功能制作

合理的漫游交互設(shè)計(jì)，讓虛擬展館更加生動(dòng)和有趣，從而實(shí)現(xiàn)更加自然流暢的體驗(yàn)感，此功能可以通過(guò)添加交互元素來(lái)實(shí)現(xiàn).在Unity的UI系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建，例如按鈕、滑塊和觸摸板元素，并為每個(gè)元素添加事件處理程序，以便在用戶與對(duì)象交互時(shí)執(zhí)行特定的操作［7］.

3.1" 漫游交互功能制作

手動(dòng)漫游是本系統(tǒng)中使用頻率最高的功能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段將用戶移動(dòng)的控制方式設(shè)置為鍵盤W/A/S/D 配合鼠標(biāo)右鍵來(lái)完成，通過(guò)鼠標(biāo)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鏡頭的視角旋轉(zhuǎn).為了保證移動(dòng)速度穩(wěn)定，在代碼中使用Time.deltaTime 參數(shù)來(lái)設(shè)置移動(dòng)速率，而不是固定的刷新時(shí)間，這樣可以避免系統(tǒng)在運(yùn)行中刷新率發(fā)生波動(dòng)而產(chǎn)生不好的體驗(yàn).

在Unity中下載First Person Controller即可創(chuàng)建第一人稱的漫游，同時(shí)可以調(diào)整人物視角和人物行走速度、加入行走聲音等.為防止人物穿墻或者從地面掉落，可在模型中分別加入Box Collider，以實(shí)現(xiàn)基本的碰撞檢測(cè)［8］，實(shí)現(xiàn)的第一人稱漫游場(chǎng)景如圖6所示.

3.2" 抓取交互功能制作

在VR場(chǎng)景中添加交互組件，例如手柄、控制器等，使用 VRTK插件來(lái)添加所需要的交互組件.在Unity中設(shè)置手柄輸入映射，分別添加VRTK_InteractTouch和VRTK_InteractGrab兩個(gè)組件，并在需要被抓取的物體上添加碰撞器和VRTK_InteractAbleObject組件，添加抓取腳本后，即可實(shí)現(xiàn)位移、傳送和旋轉(zhuǎn)等交互操作了，抓取功能如圖7所示.

3.3" 多媒體交互制作

首先創(chuàng)建一個(gè)canvas，將其渲染方式改為世界空間，在下面創(chuàng)建一個(gè)panel，編寫(xiě)代碼用來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻的播放和停止；再創(chuàng)建一個(gè)新的canvas，為其添加一個(gè)可以觸發(fā)按鈕的代碼和button組件，在button組件中設(shè)置鼠標(biāo)點(diǎn)擊觸發(fā)新的canvas并且執(zhí)行視頻播放代碼，同理可以創(chuàng)建一個(gè)button用來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻的停止；隨后為canvas添加一個(gè)rawImage和video player組件將所需要播放的視頻放入其中，視頻與地圖交互效果如圖8所示.

4" 結(jié)語(yǔ)

紅色旅游主題展館是開(kāi)展革命歷史教育的重要場(chǎng)所，發(fā)揮著傳承紅色文化的重要功能.本文在交互理念指導(dǎo)下，從整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、結(jié)果展示等方面系統(tǒng)探析基于VR技術(shù)的紅色旅游主題展館數(shù)字交互設(shè)計(jì)思路，便于相關(guān)設(shè)計(jì)工作者以此為基礎(chǔ)框架，合理利用數(shù)字化技術(shù)打造多層次、多維度的互動(dòng)平臺(tái)，營(yíng)造空間主題氛圍，通過(guò)感官體驗(yàn)等設(shè)計(jì)方式傳播紅色文化內(nèi)涵.本文將進(jìn)一步從實(shí)踐層面對(duì)上述邏輯框架加以驗(yàn)證和執(zhí)行，深入分析交互設(shè)計(jì)與紅色旅游主題展館的融合策略，不斷推進(jìn)表達(dá)方式創(chuàng)新發(fā)展，生動(dòng)準(zhǔn)確地傳達(dá)展館主題思想.

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［責(zé)任編輯：李" 嵐］