基于Cave系统体感游戏设计的敦煌壁画艺术传播研究*——以壁画故事《张骞出使西域》为例

谢 欣

基于Cave系统体感游戏设计的敦煌壁画艺术传播研究*
——以壁画故事《张骞出使西域》为例

谢 欣

进入近现代社会之后，敦煌壁画赖以生长的时代环境和文化土壤发生了深刻的变化，面对这些变化，我们有必要结合当前的文化生态环境对敦煌壁画艺术进行有效的保护，这不仅是我们当代人的文化使命，也是推动敦煌文化研究向纵深发展的重要途径。基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏设计，是以技术化的方法实现中国传统文化多样化传播的有益尝试，结合高新的科学技术的发展成果，将敦煌文化根植于大众的日常生活中，以此开辟敦煌壁画艺术保护的新途径，实现对敦煌壁画艺术的活态保护。

敦煌壁画 Cave系统 体感游戏 传播

敦煌壁画是无数能工巧匠共同铸造的艺术宝库，时至今日，它们仍然具有不可替代的历史和文化价值，是用于构建当代中国文化身份的重要文化遗产。与所有其它的文化遗产一样，敦煌壁画也同样在文化生态剧烈变化的现代化进程中面临着消亡的危机，因此，对于敦煌壁画的保护就显得非常重要和必要了。

数字技术在对敦煌壁画的保护方面发挥着不可替代的重要作用，国内采用数字化技术保护敦煌壁画始于20世纪90年代初，其中最重要的一股力量来自敦煌研究院，该院与国内外的科研机构、美术学院、设计学院通力合作，运用数字化技术实现对敦煌壁画的多样保护，重要的保护活动包括：1998年1月，敦煌研究院与浙江大学建立长期合作关系，在多媒体、智能技术与艺术复原方面取得了诸多的研究成果；2010年4月，敦煌研究院展开为期四年的“敦煌莫高窟重点洞窟壁画数字化项目”，实现重点洞窟壁画的数字化；2011年8月，敦煌研究院与微软公司合作，为敦煌莫高窟打造十亿级像素“飞天号”数字相机系统，融入先进的自动拼接技术和焦点合成技术；2013年7月，香港城市大学互动视觉及体现应用研究室与敦煌研究院、香港敦煌之友合作，运用激光扫描技术实景拍摄敦煌第220石窟北壁上的《东方净土》壁画，制作成3D影像……

近年来，随着国家关注度的不断提升和相关资金的加大投入，吸引了更多的研究型人才和技术型人才参与到运用数字化技术保护敦煌壁画的实践中去，保护手法也愈加成熟，并取得了丰硕的成果，然而，以Cave系统体感游戏的方式实现对敦煌壁画艺术传播与传承的做法还不多见，在该领域尚存有很大的研究空间。如何运用高新的技术手段拓展敦煌壁画的保护路径，吸引更多的商业资金介入其中，吸引更多的青少年参与其中，正是本文研究的初衷所在。

从推进中国传统文化遗产传承与传播的层面看来，将高新的科技成果与敦煌壁画艺术相结合，开发出基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏，既是在用新时代的技术语言对古老的敦煌壁画艺术进行当代的阐释，让敦煌壁画艺术以一种全新的文化形态融入当前的时代境域中，更为重要的是，我们能够以此为切入点，实现对敦煌壁画艺术的深层次保护与传播。

一、当代文化语境中的敦煌壁画艺术传播

敦煌壁画是多民族文化汇集和交融的结晶，具有超越时空、跨越疆域的艺术魅力，受益于一大批学者和文物工作者孜孜不倦的努力和付出，敦煌壁画得到了较为妥善的保护，然而，对于敦煌文化生命力的延续和弘扬，仅仅依靠专家学者的研究和标本式的保护手段是远远不够的，在新的时代境域中，我们仍有必要结合当前的文化生态环境，深入思考如何更好的发掘敦煌壁画的时代价值。

1.敦煌壁画的艺术特征及价值

敦煌壁画跨越千余年，是多种艺术流派和多种艺术手法交汇融合的艺术奇葩，它立足于魏晋以来河西走廊及敦煌一带本土文化的深厚根基，受到中原地区广博的汉民族文化的滋养，同时又大胆吸收了诸如印度、波斯等外来的文化成果，在融汇发展的过程中逐渐形成独特的艺术特征*谢恬：《千年敦煌壁画的历史与艺术价值》，《兰台世界》2009年第23期。。

敦煌壁画风格多变，“从十六国时期经北魏、西魏、北周、隋、唐、五代、宋、西夏而至元，历经了十六个朝代，其风格受到不同时代的政治、经济、文化等因素影响，呈现出不同的面貌”*楚启恩：《中国壁画史》，北京：北京工艺美术出版社2000年版，第26页。，而且，即使是同时代的敦煌壁画，由于出自不同的画工之手也不尽相同，如出自民间画工之手的壁画显得粗犷奔放，出自官方组织绘制的壁画则显得理性严谨……

敦煌壁画的题材丰富，其中包括表现佛像、菩萨等各类不同等级佛的佛像画，以通俗易懂的形式表现晦涩深奥佛教经典的经变画，具有道家思想神话题材的民族传统神话题材画，描绘出钱资助建造石窟的佛教信徒、达官贵人肖像的供养人画像，用于装饰石窟建筑、桌围、冠服、器物的装饰图案画，以有情节的绘画表现佛教经典史迹的故事画等，这些内容题材都无一例外的源于佛经，或是直接反映佛教或是与佛教有关，多是借助宗教题材折射出世俗生活的艰辛和人们对理想社会幸福生活的憧憬，旨在宣扬佛教教理、教规和教义，生动地展现了佛教文化在中国的演化过程。

敦煌壁画正是由于具有多样的形式、丰富的内容和独特的艺术风格，才成为佛教艺术的典藏和传统文化的精华，在中国艺术史上占有极其重要的地位。这些珍贵的艺术文化资源无疑为我们当代人提供了一个巨大的历史图像资源宝库。

2.敦煌壁画艺术当代传播的多种路径

作为重要的历史文化遗产，敦煌壁画的保护已经引起文化界的普遍关注。当前对敦煌壁画的保护主要从石窟壁画修复、壁画临摹拓摹、壁画的数字化复原三方面着手，其中，石窟壁画修复、壁画临摹拓摹属于传统的保护方式，壁画的数字化复原则是随着数字技术的进步而出现的一种更为新型、高效且极具文化产业发展前景的现代保护方式。2014年，敦煌莫高窟数字展示中心正式运营，该展示中心不仅将分散在世界各地的敦煌文献和相关研究成果汇集成电子档案，还将壁画、彩塑等艺术作品制成高智能数字图像，以数字化的方式对敦煌壁画进行保护与展示。

除了这些偏重于保留文化遗产原生态的努力，还有大量的研究者、艺术家致力于敦煌壁画的创新研究，现有的敦煌壁画创新性型研究主要从以下几个方面展开：

一是以敦煌壁画为元素的设计创作。如常沙娜设计的人民大会堂宴会厅和民族文化宫大门，樊兴刚设计的陶瓷壁画《迎宾图》等，都是基于对敦煌元素的装饰化运用；

二是以敦煌壁画为主题的舞乐、戏曲创作。早期的重要作品包括梅兰芳创作的舞剧《天女散花》，戴爱莲创作的双人舞《飞天》，改革开放之后的重要作品包括大型民族舞剧《丝路花雨》、四幕舞剧《大梦敦煌》、舞蹈《千手观音》、大型杂技剧《敦煌神女》等。

三是以敦煌壁画为主题的影视作品。改革开放之后，应运而生了不少以敦煌壁画艺术为题材的文化影视作品，其中包括故事片、纪录片、动画片等，最具代表性的是上海美术电影制片厂自二十世纪八十年代以来先后推出的三部动画片：《九色鹿》、《夹子救鹿》和《鹿女》，这些都是以敦煌壁画故事为原型改编的影视作品。

这些传统或现代保护方法的并行不悖，对敦煌壁画文化艺术生命力的延续发挥了重要作用。

3.新的技术传播路径：基于Cave系统的体感游戏设计

进入近现代社会之后，敦煌壁画赖以生长的时代环境和文化土壤发生了深刻的变化，敦煌壁画艺术演绎形式的变化发展则相对滞后，这在很大程度上影响了敦煌壁画艺术的传承与传播，再加上当代各种更为新颖、多样的流行文化的挤压，以及人们的价值观念和审美观念的改变，致使敦煌壁画艺术的传承与传播困难重重。

为此，我们有必要结合当前的文化生态环境对敦煌壁画艺术进行更为有效的保护，在敦煌壁画艺术中发掘新的可能性，借助高新技术手段，激活敦煌壁画艺术的内在生命力，用创造性的方法使之融入到我们的现实生活之中，开辟敦煌壁画艺术保护的新途径，并最终实现对敦煌壁画艺术的活态保护。

Cave系统为我们提供了一个可能的技术平台，在形态呈现方面，Cave系统由五个封闭的幕布墙面和一个开放的入口组成，具有与敦煌石窟相同的架构，能够实现石窟场景的高度仿真；在技术供给方面，该系统是以计算机图形学为基础，综合了等多种高新技，能够实现即时的互动功能，为用户带来身临其境的真实体验。我们可以利用该系统的技术优势和形态特点，开发出以Cave系统为体验空间，以敦煌壁画为题材的体感游戏，用高新技术手段实现敦煌壁画艺术的动态演绎，深入发掘敦煌壁画艺术在当前时代境域中的文化产业价值。

二、Cave系统体感游戏中敦煌壁画艺术多重体验方式的孕育和生成

Cave系统具有360度全方位的分辨率立体化投影，还融合了多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、传感器技术等多种高新技术，可以用以动态的方式演绎静态的壁画内容，支持多方位的感官体验，并且能够实现敦煌壁画艺术与用户之间的即时互动，由此孕生出敦煌壁画艺术的多重体验方式。

1.多维度的空间体验

敦煌壁画是以二维平面的方式予以呈现，人们需要依靠自己的想象力来构建三维空间，这显然是一种间接的文化体验方式，而Cave系统创建出一个虚拟仿真的三维空间，以三维立体的数字化方式突破传统二维画面的视觉表现范畴，让静态的图形元素动态化，不再受到时间、空间的局限，并且能够塑造出敦煌壁画中丰富的层次变化，极大地增加了信息传达的容量和效率，增强了用户对敦煌壁画艺术的体验度。

在Cave系统创建的虚拟仿真空间中，用户可以获得多维度的空间体验，游戏中的空间场景会随着用户的移动而产生相应的改变，给用户以时空绵延的感受，用户能够体验到二维的敦煌壁画实物所无法给予的包围感、立体感、距离感和方向感，其中包围感是指三维立体的游戏场景给予用户被包裹其中的空间体验，为用户带来身临其境的真实感受；立体感是指游戏场景中的虚拟景物和人物给予用户以视觉的立体真实感，用户可以从不同的角度、位置观看这些景物和人物，并且能够感受到其中丰富的层次性；距离感是指用户所感知的自己与虚拟景物、虚拟人物之间在时间或空间上相隔的长度，或是用户所感知的虚拟景物、与虚拟人物之间在时间或空间上相隔的长度；方向感是指用户对方位的认知，以及用户对游戏场景中的虚拟景物、虚拟人物所处方向位置的感知。

此外，Cave系统可以创建出嗅觉、味觉、触觉的体验，如果再借助数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等交互设备，还能够进一步提升用户空间体验的真实感，例如，在Cave系统中配置嗅觉传感器设备，可以在这个虚拟仿真的三维空间中创建出花的香味，并且能够精确控制花香的类型和浓淡度；配置触觉传感器设备，可以在这个虚拟仿真的三维空间中创建出吹风的效果，并且能够精确控制风力和风向。也就是说，在Cave系统中通过多通道的交叉融合，能够实现用户视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉的全面参与。

2.身体参与的交互式体验

Cave系统中配备有Kinect，这是一款集合了红外发射与接收、即时动态捕捉、影像实时传输、语音处理等功能的智能动作捕捉外设，“Kinect中配有普通彩色摄像头和深度摄像头，同时还配有麦克风和伺服马达，能够通过红外线实现空间定位，再借助摄像头对人体动作进行捕捉”*[美]Jan Smisek，Michal Jancosek，Tomas Pajdla：3D with Kinect，2011 IEEE International Conference on Computer Vision Workshops，2011, vol.1.。

Cave系统通过Kinect摄像头获取用户的身体动作，将捕捉到的用户肢体动作数据进行分析，再通过程序处理，能够将这些采集的数据与电脑数据库中的各种特效对应起来，使用户的每一个动作和行为都能够得到即时的信息反馈，通过这种方式，用户可以在游戏体验中不依赖诸如头盔、手柄等设备，直接通过自己身体的动作来实现游戏角色的控制，实现与游戏场景中虚拟三维物体的即时互动，增加了游戏的趣味性和操控性，具有极强的交互性。

Cave系统还支持多人游戏，用户可以选择多人合作的游戏模式，极大地增强了游戏的层次性和丰富性，而且，游戏中能够设定出一些不同的路径可供选择，能够为用户带来完全不同的游戏体验，用户因此拥有更高的自由度，在某种程度上实现了自主创造游戏的玩法和内容，更充分的实现与游戏的交互。

3.高级虚拟仿真的全沉浸式体验

Cave系统以计算机图形学为基础，综合了三维计算机图形技术、高分辨率的立体投影技术、传感器技术、头部检测定位技术、手势识别、体感控制技术等多通道交互技术，并通过外部辅助音效、机械数控装置为用户营造出一个全沉浸式虚拟环境。

首先，全沉浸式体验源于高清晰的游戏画面，高清晰的画面表现力实现了照片级别的渲染效果，混淆了现实与虚拟的界限，营造出使用户全身心投入的游戏氛围，给用户带来身临其境的高科技虚拟现实体验。

其次，全沉浸式体验源于脱离鼠标键盘的游戏参与方式，与传统的游戏模式相比，Cave系统中的体感游戏不需要依赖电脑桌面和控制设备，避免了因佩戴其它传感器设备对游戏体验感的削减，使用户不受与信息传送无关因素的干扰，让用户能够集中注意力去执行预期的游戏任务，极大地增强了用户参与游戏的操控感和真实感。

此外，全沉浸式体验源于人机之间的即时互动，Cave系统以Kinect作为人体动作信息采集工具，将用户的各种肢体动作进行捕捉和数据分析，经过Unity 3D的程序处理，与虚拟仿真动画游戏产生互动，通过声音、图像、动画等方式为用户即时反馈各种信息，这种即时的信息反馈，能够时刻调动用户的兴奋点，避免传统信息传播引发的枯燥、乏味、疲劳等消极回应，使用户能够长时间沉浸在游戏情节之中。

可以说，Cave系统以沉浸化的方式为用户构建出一个非常自然、生动、趣味的文化体验过程，随着游戏情节的逐渐深入，用户对敦煌壁画艺术的认知也在不断深化。

三、基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏设计

敦煌莫高窟第323窟(初唐618-705年)北壁西侧，以五组全景式连环画的方式详细地描绘出《张骞出使西域》的故事，该故事内容丰富，情节曲折，在主题游戏开发方面具有非常大的延展空间，接下来，本文将以《张骞出使西域》为例，详细介绍基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏的设计过程。

1.以《张骞出使西域》为主题的游戏制作

《张骞出使西域》讲述的是汉武帝时期，张骞应募任使者，意在实现联合大月氏夹击匈奴的战略意图，张骞历经艰辛完成西域之行，尽管没有实现与大月氏的战略联盟，却为中国通往西域的“丝绸之路”的开辟做出了卓越的贡献，极大地推进了中国与西域的文化交流。

(1)游戏策划

在游戏策划的初始阶段，需要对游戏类型、游戏风格、游戏难度、游戏表现手法等方面的内容进行整体规划和设定，游戏方案的整体策划完成后，还需要进一步深化较为具体的策划内容，主要包括：游戏背景故事的编写、游戏规则的制定、游戏交互环节的设计、游戏公式的计算，以及整个游戏世界各种细节元素的设计等。

以《张骞出使西域》为主题的游戏策划需要以故事内容为基本出发点，再根据游戏的需要设置相关的内容，策划方案的大体轮廓可参看下表。

(2)原画绘制

按照上一环节制定的游戏策划方案，对游戏中的角色以及场景进行原画绘制，绘制的风格和手法需要遵循敦煌壁画的整体风格，以保留敦煌壁画艺术的完整性。由于敦煌壁画都是以一张或几张图像对故事进行概括性的描绘，在《张骞出使西域》的主题壁画中，由五组图组成一幅完整的画面，其间错综复杂的故事发展脉络并没有图像展现，因此，原画设计师需要在有限的图像信息上展开游戏内容的整体绘制。

(3)建模和贴图

游戏原画绘制完之后，进入非常复杂的建模阶段，借助3d Max软件，建模师需要按照原画的设定为游戏中的角色和场景建立模型，由于敦煌壁画都是二维的图像，三维立面效果的构建需要依据这些二维图像展开。

基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏《张骞出使西域》策划表游戏类型体感冒险游戏游戏描述该游戏以敦煌壁画故事《张骞出使西域》为主题，用户可扮演张骞、堂邑父等角色，应募任使者，于建元三年出行，并于元朔三年返回汉朝，其间经历了千难万险，并两次被匈奴囚禁，最终不辱使命完成任务。用户通过该游戏去体验这段波澜壮阔的历史事件，与此同时，在游戏层层推进的过程中逐渐加深对相关背景文化知识的了解和认知。游戏元素游戏角色1角色一：张骞2角色二：堂邑父3角色三：可根据游戏的需要新增角色游戏道具武器、食物、药品、贸易品游戏机制用户技能1格斗2贸易游戏规则按照张骞出使西域的路线行进，通过格斗、贸易等活动完成各种指定任务，进入下一关卡。奖励模式1格斗获取2贸易获取3完成任务获取游戏进程用户任务1通过奖励获取维持生存的武器、钱币和消耗品2走完指定的行进路线，并到指定地点完成各种任务场景地图1长安 2陇西 3大宛 4大月氏5大夏 6于阗 7长安(见彩页图1)系统设定游戏操作设定用户用身体控制游戏中的虚拟角色，虚拟角色的各种肢体动作与用户真实的肢体动作相对应。

“敦煌壁画布局灵活、构图多样，常根据主题和内容的需要采取不同的构图策略，除了常规的平行透视，还包括鸟瞰式、散点式、多维式等透视方法，以此营造出或气势恢宏或精致细微的场景效果”*庞薰琹：《中国历代装饰画研究》，上海：上海人民美术出版社1982年版，第32页。，这些灵活多样的构图方式为游戏动画中三维空间的模型构建提供了基础和依据。

除了模型的建立，这一环节还需要完成UV展开、贴图绘制，以及骨骼动画的设计。在贴图绘制的过程中，要充分考虑敦煌壁画独特的色彩和肌理变化，在《张骞出使西域》中，以土红、土黄、石青、浅米黄、石绿、赭石为主，这些色彩多取材于天然的矿物和植物，并且由于深浅、明暗、疏密的不同而出现细微差别，由此产生丰富的变化，“这种变色除了宗教上的要求外，更重要的还是艺术上的需要”*[英]贡布里希：《艺术发展史》，范景中译，天津：天津人民美术出版社1998年版，第43页。。这些重要的艺术特征都是建模师需要加以特别注意的。此外，也不能忽略色彩中的情感因素，在模型塑造中需要重视色彩的情绪表达。

在该环节中还需要“使用ZBrush制作超高模，以生成可在3d Max中使用法线贴图，使用Photoshop软件和Panter软件，配合3d Max来绘制各种模型需要用的贴图”*[美]Chao Jin，Thomas Fevens，SudhirMudur：Optimized keyframe extraction for 3D character animations，Comp. Anim. Virtual Worlds，2012年第6期。，使用Deeppaint3D，打开三维模型文件，直接在模型上绘制贴图。

(4)程序编写

完成游戏模型的建立后，需要展开游戏程序的编写，依托跨平台的编程引擎unity 3D*Unity3D是一款多平台的综合型游戏开发工具，用于创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等互动内容，是一个全面整合的专业游戏引擎。进行游戏编程，将3d Max中制作模型导出为fbx格式，再导入到unity 3D中，在unity 3D中实现游戏中的光影效果、动作造型、物理系统、图像渲染等功能。

(5)音乐编配

在游戏音乐的编配方面，可以把敦煌古乐*1900年，敦煌“藏经洞”中曾有的公元9世纪唐、五代时期的手抄乐谱公诸于世，其中包括“敦煌卷子谱”、“敦煌曲谱”、“敦煌乐谱”、“唐、五代敦煌琵琶谱”等，成为研究“敦煌古乐”的重要资料，经由一大批学者长期而艰苦的研究，敦煌古乐的神秘面纱也被揭开，全部解译并付诸演奏录音，并得到进一步的推广和传播。作为基本音乐素材，这些音乐典雅古朴、音调独特，且呈现出多样的艺术风格，有的朴素真切，有的委婉深情，有的庄重肃穆，有的包藏禅意……在游戏音乐的编配中，根据游戏剧情变化的需要选取不同风格的乐调，以保证敦煌艺术呈现的完整性和丰富性。

2.Cave系统平台的搭建

(1)架设整体框架

使用钢材支架，搭建起Cave系统的四方体框架结构，框架尺寸为4米×4米*框架尺寸可自行设定，但需控制在4米范围内，否则会影响Kinect捕捉动作的精确度。，选取光学性能较好的投影幕，将投影幕布以无缝联结的方式固定在四方体的左面、右面、上面、下面、前面(见彩页图2)，搭建成五面闭合一面开放的立方体，以此形成石窟的基本构架。由于五个投影面基本上覆盖了用户的全部视野范围，加上高分辨率的影像和立体的视听效果，能够极大地增强用户的游戏体验度。

(2)装配图形工作站

装配三台高性能的图形工作站，该计算机系统需要具有较强的可扩性、编程能力和计算能力，能够实行图形的快速处理，还要具有多管道、多通道的图形输出能力。指定其中的一台作为主控机，用于整合各种图像、动画、动作信息，编号为“主机-1”，另外两台作为渲染机，编号为“分机-2”、“分机-3”，并使用一个路由器创建一个局域网，实现三台高性能图形工作站之间的网络通信。

(3)装配投影设备

装配五台投影距离长、亮度高、分辨率高的投影机，投影机需要具备光学可调整性能，能够保证Cave系统中的图象具有较高的清晰度和完整性。其中两台投影机置于Cave系统开口位置，用于投射顶面和底面，另外三台投影机分别置于正面和左右两面的幕布后方，采用背面投射，投影机和投影幕之间的相对位置要通过现场调试来确定(见彩页图2)。

调试好投影机的位置后，用VGA(Video Graphics Array)高清数据线将五台投影机连接至三台高性能图形工作站，其中正面投影机连接至编号为“主机-1”的图形工作站，上面和左面的投影机连接至编号为“分机-2”的图形工作站，下面和右面的投影机连接至编号为“分机-3”的图形工作站*每台高性能图形工作站至多连接6台投影机，在实际操作中，一般将每台高性能图形工作站连接投影机的数量控制在3台以内，以保证程序运转的流畅。(见彩页图2)。

(4)装配动作捕捉设备Kinect

装配一台Kinect体感设备，置于Cave系统的正面，借助Kinect的头部跟踪和动作捕捉功能，能够获取用户的各种身体动作信息，并利用这些身体动作信息与系统进行交互。

(5)装配声音系统

装配一套多声道音响，指定高性能图形工作站主机作为Cave系统的声音服务器，高性能图形工作站可以根据游戏的需要生成内部声音或控制声音合成器，四个音响环绕Cave系统四周，增强立体声的效果。

3.基于Unity3D平台的游戏资源的整合

以Unity 3D作为Cave系统的软件开发平台，将制作完成的三维游戏《张骞出使西域》输入Cave系统，经过系统处理后，实现游戏画面的全景展现(见彩页图3)，具体步骤如下：

(1)在Unity 3D中创建一个Cave工程文件，并在场景中创建五个Camera获取不同朝向的空间画面，这五个Camera分别对应投射左、右、上、下、前五个面的摄像机，用于获取投射到这五个面的场景内容。

(2)在五个Camera朝向的前方建立五个透明平面，这五个透明平面与Cave系统中五块实体投影幕布的空间位置和尺寸大小相对应，在每块透明平面上创建三个不透明球体，在五个Camera上添加离轴变换的代码，对投射画面加以离轴变换，实现三维画面向二维画面的转换。

(3)将上一步骤中五个Camera的画面分别在五个透明平面中显示出来，并将这五个透明平面按照Cave系统的实体构建样式组成四方体，并在四方体的外部再创建一个Main Camera，Main Camera用于同时拍摄五个透明平面所显示的画面，这个包含五个透明平面的画面作为监视窗口输出画面，用来整体地观察五个透明平面的画面。

(4)将五个平面复制一份，平铺在一个平面上，为这五个复制平面分别添加代码，来控制每个平面中四个点的位置，以此进一步调节各个平面的形状，实现画面输出时规范化的拼接。接下来，还需要在平面四个角的位置各创建一个球体，为每个球体添加代码，通过控制球体的位置来实现平面形状和大小的调节。在画面输出之后，通过显卡实现各个画面的分割和配置，将监视画面、左侧画面和上侧画面分配到“分机-2”的图形工作站，将监视画面、前侧画面分配到“主机-1”的图形工作站，将监视画面、右侧画面和下侧画面分配到“分机-3”的图形工作站(见彩页图4)，画面分配完之后，需要在Main Camera中添加控制代码，实现三台高性能图形工作站之间的程序同步，此外，还需要通过对画面中四个角的控制来调整画面，并将这些画面按照四面体的形状和位置进行拼接，以保证画面显示在Cave中的连续性。

(5)在3D Max中创建一个球体模型，并将球体的法向量方向调整为由外指向球心，再将调整后的球体模型导入Unity3D中，置入虚拟四方体的中心位置，并使球体模型完全包裹住虚拟四方体，在球体模型上添加代码，并将制作好的游戏动画置入，实现游戏动画信息在Cave系统中的呈现。

4.基于kinect的用户身体动作信息关联

完成了将三维游戏动画置入Cave系统的工作之后，我们需要考虑的问题是如何将用户的身体信息关联到游戏之中，并且在此基础上建立身体信息与游戏中虚拟角色的对应关系。该目标的实现，需要借助Kinect的动作捕捉功能，并以Unity 3D引擎作为开发工具，将Cave系统中的软硬件加以整合，实现不同软硬件之间的相互通信，在Cave系统中建立起用户身体信息与游戏中虚拟角色之间的对应关系，实现用户身体与3D仿真游戏场景的动作交互(见彩页图5)，具体步骤如下：

(1)Unity 3D引擎拥有多种开发者的开源插件，不仅可用于扩展游戏引擎的渲染功能，还能够通过安装不同的驱动插件实现与不同设备的交互，通过交互插件KinectWrapper.unitypackage的使用，建立起Kinect与Unity 3D的连接，使数据的传输成为可能。

(2)运用Kinect识别玩家身体上的20个关键骨骼点的位置，在此基础上能够捕捉玩家的即时动态信息，并对这些信息予以记录保存。

(3)将骨骼点的位置信息传输到Unity 3D中，Unity 3D根据20个骨骼点的顺序在游戏场景中绘制出相对应的骨骼点，并且将这些绘制出的骨骼点与游戏中的虚拟角色模型进行绑定，通过绑定，玩家能够即时操控虚拟角色模型的动作。

通过以上的平台搭建和系统操作，我们构建起以敦煌壁画故事《张骞出使西域》为主题的，基于Cave系统的体感游戏设计(见彩页图6、图7、图8)，这套系统方法的设计方法具有普适性的推广价值，运用类似的手法，我们能够根据不同的敦煌壁画故事主题设计出不同类型和风格的体感游戏，为敦煌壁画艺术的传承与传播寻找新的媒介和载体，同时探索和发掘敦煌壁画艺术在当前时代境域中的新价值。

四、Cave系统体感游戏设计对敦煌壁画 艺术传播的多维价值构建

基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏设计，是以技术化的方法实现中国传统文化多样化传播的有益尝试，不仅为中国当代文化产业的发展提供了新的题材和思路，也为敦煌壁画的传承和传播提供了可行性的技术化路径，从艺术遗产传播的层面而言，Cave系统体感游戏设计对敦煌壁画艺术传播的价值构建主要体现在以下三个维度：

1.敦煌壁画艺术传播的价值再塑造

从某种意义上讲，基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏是对敦煌壁画艺术传播的价值再塑造，包括形体的塑造、色彩的赋予、构图的掌控等方面。基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏能够保留敦煌壁画原有的艺术语言和风格，但又不是简单的利用数字技术复制原有的图像，而是在以现当代技术的方式，按照美学原理和审美规律进行了提炼和美化，在保留敦煌壁画艺术真实性、丰富性和完整性的同时赋予其新的艺术生命力，实现传统的审美意象与现代价值理念的融合，极大地拓展了敦煌壁画的艺术表现力。

由于敦煌壁画是通过二维平面表现三维空间，壁画中的三维空间实际上是人们借助自己的想象力间接地构建出来的，而基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏则是通过虚拟三维空间的创建为用户提供直观的体验，用户可以选择不同的视角去观察物体，并且实现多感官参与的交互体验，这些传播的方式是敦煌壁画本身所不具备的。在Cave系统的整合下，传统艺术的信息传播方式得到极大的延展，敦煌壁画主题的体感游戏在输出敦煌文化的同时，还能够对用户各方面的能力进行训练，这些技能的训练可以有效的培养用户在运动模式识别、信息加工、判断决策、身体协调等方面的能力，使用户得到多层面的训练和提升。

而且，基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏在将敦煌壁画由二维平面空间扩展到三维立体空间的同时，还引入了时间的要素，实际上是创建出一个四维空间，不仅大大拓展了敦煌壁画中艺术文化信息传输的容量和深度，而且对这些信息的传输有着更为精准的定位和更为明确的指向性。

事实上，隐藏在敦煌壁画体感游戏的背后，是博大精深的中国传统文化思维，其中包含了中国古人对人生哲学的深度思考和对艺术美的朴素追求，可以说，用户体验敦煌壁画主题体感游戏的过程，同时也是用户重新接受和认知中国传统文化的过程。

2.身心参与的敦煌壁画艺术再认知

基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏实际上是将用户的身体嵌入到游戏环节中，使用户能够全身心的参与和体验敦煌壁画艺术，从而实现敦煌壁画与用户的即时对话。

以往我们对敦煌壁画的认知都是通过视觉信息接收来实现的，缺乏与相关信息的全面互动，与这种单一的文化接收方式所不同的是，体感游戏实现了用户身体的全面参与，Cave系统捕捉用户的肢体动作后再实时的传输到系统中，通过这样的信息传输使得用户的身体进入到游戏世界，用户能够通过肢体的运动变化来操控游戏，“用户的身体可以按照自己的意愿转化为数字化的方式，既能够摆脱时间和空间的束缚，又不会丧失对现实身体的掌控”*[美]尼葛洛庞帝：《数字化生存》，胡泳，范海燕译，海南：海南出版社1995年版，第87页。，使个人情感得以自然而充分地释放，从而获得敦煌壁画所不能给予的全新体验，虚拟的游戏世界与现实世界也因此得以嫁接和融通。

从身体出发认识和了解世界是人类的本能，也是认知外部世界最为行之有效的方式，而且，身体参与的同时又极大地拓展了心理感受的广度和深度，实际上是一种身心参与的体验方式，正如梅洛·庞蒂所说的，“身体牵涉到无形的精神、心灵、情意，是生理、心里交融、融构而成的共同体。”*周与沉：《身体、思想与修行:以中国经典为中心的跨文化观照》，北京：中国社会科学出版社2005年版，第91页。

3.大众化的敦煌壁画艺术传播平台

基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏利用仿真的场景、三维立体的动态画面、连贯的故事情节和适度的挑战设计，为用户创建出沉浸式的学习环境，改变被动的、单向的文化艺术传播模式，触发用户积极主动的去探求相关的知识内容。我们可以以此为载体，为大众打造出敦煌壁画艺术传播的技术平台。

一方面，我们可以通过该平台构建出敦煌壁画故事的数字化资源库，实现中国传统文化遗产的技术化管理，不仅能够解决当前保护方法中存在的技术含量偏低、保护力度不充分、保护资源利用率不高等问题，还能让文化遗产的技术化成果得到有效利用，有利于化解文化遗产保护与文化创意产业开发之间的矛盾。

另一方面，通过在各类博物馆、美术馆和艺术展馆中架设Cave系统，建立起敦煌壁画主题体感游戏的推广平台，让更多的人，尤其是青少年和外国人通过该平台获取敦煌壁画主题游戏给予的深度文化体验。

此外，为了解决体验场地的限制，我们还可以施行以虚拟现实头盔替代Cave系统平台的方案，该方案可以实现远程的体感游戏访问和参与，吸引更多的人在接触和体验高新技术产品的同时体验传统文化内容，通过寓教于乐的方式传达敦煌壁画艺术的内容，敦煌壁画所代表的中国传统文化精神也会在更广义的层面上获得大众的认同。

五、结语

敦煌壁画是敦煌历史文化的重要载体，敦煌壁画所承载的艺术价值和文明密码有待我们更深入地解读，这不仅是我们当代人的文化使命，也是推动敦煌文化向纵深发展的重要途径。在全球化的时代境域中，敦煌文化的历史价值需要进一步彰显，它不仅是具有典型代表意义的中国传统文化遗产，也是我们立足本土与世界对话的重要文化依据。

基于Cave系统的敦煌壁画主题体感游戏是对敦煌文化推广的有益尝试，在不减损敦煌壁画自身历史文化特征的同时，结合高新的科学技术的发展成果，将敦煌文化根植于大众的日常生活中，充分展现出敦煌壁画美轮美奂的艺术价值和悠远深邃的思想文化内涵，使其焕发出新的生命力。

[责任编辑]宋俊华

谢欣(1981-)，男，安徽泾县人，设计学博士，哈尔滨工业大学深圳研究生院助理教授，“文化遗产传承与数字化保护协同创新中心”研究人员。(广东 深圳，518055)

* 本文系国家社会科学基金项目“运用网络游戏平台传播中国传统文化精品的策略与实证研究”(项目编号：12BXW037)的阶段性成果。

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