VR技术在红色文化遗址数字展示中的运用及受众体验初探

卢文杰，曹学海

(三明学院 艺术与设计学院，福建 三明 365004)

数字VR(Vitual Reality)虚拟现实技术作为近几年来最炙手可热的技术，其核心在于能够给人身临其境的体验。VR技术是可以综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。目前，VR与各行业的结合如火如荼，“VR+教育”“VR+医疗”“VR+军事”等概念层出不迭。VR技术作为可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，正越来越多地应用在人们的日常生活中[1]。

一、红色文化遗址数字展示的现状及使用VR技术的积极意义

本文聚焦VR对一些历史遗址尤其是红色文化遗址数字还原与交互展示的设计制作及其带来的受众体验与审美感知。目前一些红色文化遗址在数字保护与展示方面主要还停留在传统三维建筑漫游的方式，不具备实时的交互性，带给用户的沉浸感也仅仅停留在影音效果的层面。而利用VR虚拟现实技术将视听元素更加真实、精致、整体地保存于计算机固件及互联网，实现三维仿真数字存档；更为重要的是，运用VR技术进行展示，其视听效果将远远超出传统三维建筑漫游，其对现实的模拟不仅仅是简单的外在轮廓和部分的场景物件，而是包含,模拟包含人眼视角、人体交互、人脑思维在内的针对红色文化遗址外在整体及内在所有细节上的深度仿真还原，从某种意义上说，是对遗址所在地整体时空的数字还原。

红色文化遗址是中国共产党在带领中华民族英勇抗争侵略者、开展革命活动、艰难探索与进行革命活动过程中形成的遗址、纪念地等。作为中华民族的宝贵精神遗产，红色文化遗址具有以史鉴今、传承历史的重要价值[2]。“VR+红色遗址”，既以创新的技术形式弘扬了革命精神，也因其更仿真的视听体验深化了对前来参观者的思想教育。来访者从此不用实地到遗址本地就能够在虚拟世界中，漫游数字化了的红色革命遗址，身临其境般地去接受红色文化精神带来的思想熏陶。通过对以红色文化遗址进行VR虚拟现实设计，从更贴近技术前沿和更提升人类感知的角度，在传承与发扬红色文化精神的同时，以更高的科技含量数字化地保护和展示红色文化遗址，具有积极的技术价值与社会意义。

二、面向区域红色文化遗址的VR设计制作

VR技术最大的特点就是能让使用者彻底沉浸到VR体验当中，这是目前其他视听呈现技术无法做到的。从制作流程的角度上说，VR技术实现的本质与数字游戏的开发有一定的相通之处，尽管现今数字游戏大多在美术制作方面都采用了3D化的图形图像，但数字游戏最终的画面输出还是更多依赖于2D平面屏幕的展现，其画面区域相对固定。而VR的呈现目前往往依赖特有的头盔显示器来实现，当体验者戴上VR头盔之后，画面则是模拟整个虚拟空间，与人在真实空间中环360度视觉在给大脑视觉反馈及小脑平衡感方面是一致的。VR内容的制作也不同于传统的虚拟仿真、交互电影或建筑漫游，要在虚拟沉浸体验上获得突破，内容精致度上的设计制作尤为重要。

在具体设计制作VR内容时，首先通过采用三维数字化雕刻建模的方式，先对实体的红色文化遗址进行虚拟化的浓缩再现达到深度全景仿真处理的效果，继而导入到VR引擎中进行VR后期渲染与交互功能架构，再加入视觉特效并辅以配音和字幕，最后导出完整的能在VR头盔上完整展示的虚拟现实仿真互动应用软件。与传统的建筑漫游或三维游戏相比，在整个设计制作流程中，深度的三维全景VR仿真处理和针对VR硬件特有的后期渲染及交互功能架构是建筑漫游或三维游戏所不具备的。其一，虚拟现实系统的三维全景仿真处理是一项地基工程，场景生成系统的真实度对虚拟现实系统的交互性好坏有着决定性的影响[3]。为了能够在特有的VR头盔硬件环境下更逼真地模拟红色文化遗址中的人和物及其运动形态，必须在三维空间系统中利用更深度的建模技术，精确地雕刻这些事物以实现三维物体的真实再现，进而为用户创造一个身临其境、形象逼真的视觉环境。对现实世界的事物进行建模和模拟,并根据研究的目标和重点，在三维空间中对红色文化遗址进行数字模型制作，最终达到精致的三维数字化再现效果。红色文化遗址与其他人文遗址相比，有大量需要还原细节的事物。例如附着于墙面上的红色文化标语、红色漫画，或是精致的红色文化雕塑、伟人雕像，必须用三维数字雕刻技术来进行还原，这与用传统三维布线建模就能展示出效果的其他人文遗址不同，因为红色文化遗址上各种事物的特殊性及其蕴含的精神，必然要求在三维全景仿真上精致度的全面提升。其二，针对VR硬件特有的后期渲染与交互功能架构是在三维仿真设计基础上进一步技术性地融入后期环境整体氛围烘托并辅以可供用户实时地通过VR虚拟现实头盔来体验的交互功能。在设计制作红色文化遗址VR内容时，后期渲染及交互功能主要依托VR数字引擎来实现，其本质是能够实现VR产品功能的设计软件与函数集。VR引擎在对部分通用技术细节进行整理和封装的基础上，形成一个面向VR应用的应用程序接口。引擎的独立性使其可以不依赖于具体的VR应用而独立存在，故而为开发VR内容提供了灵活的技术空间。红色文化遗址往往都是当年中国共产党领导中华民族革命战斗过程中驻留过的地方，其地理位置本身就具有独特的历史性与精神内涵。唯有让体验者感受到遗址在现实世界中的实际位置，才能有助于结合当时实际的历史背景来理解该遗址特有的革命价值与战略意义。而要将现实中的地理位置与VR体验中的位置相对应，难点在于将虚拟现实头盔的位置和方向定义在模拟现实世界的VR引擎世界坐标系里面。在制作时,需要先用一个矩阵把红色文化遗址从本地空间转换到世界空间,这个矩阵叫本地空间到世界空间转换矩阵，然后再根据镜头的位置和方向,形成投影矩阵。镜头的角度即受众的视角,体现在投影矩阵上,而物体在三维空间的内旋转体现在本地空间到世界空间转换矩阵上[4]。通过这一系列的技术处理，最终模拟出VR遗址在现实世界中的地理位置。而后再利用VR硬件即虚拟现实展示头盔与手柄特有的虚拟交互功能，编写可视化镜头运动脚本，结合碰撞检测和具体的坐标信息，输出语音介绍及字幕，达到在VR头盔上展示红色文化遗址，并可以与虚拟的数字遗址进行实时交互的效果。

三、基于VR技术红色文化遗址展示的受众体验及审美感知

笔者认为，广义上来讲，受众体验包含了从传统的实体产品到现今虚拟环境等人类可感知事物带来的生理感受乃至思维情感上的体验总和，而审美感知更多聚焦于客体给受众带来的精神层面上的影响，后者是前者在心理角度上的子集。受众体验及审美感知的研究有助于反哺VR技术的改进与产品质量的提升，因为从根本意义上来讲，任何技术的进步最终应能够更好地满足人们物质生活与精神生活的需要。

VR技术带给受众最为显著的体验在于其带来的深度沉浸感以及在这种沉浸感中衍生出的虚拟现实交互。这种深度的沉浸感是超越了目前哪怕最先进的环360度大型影院，超越了山水实景电影等诸多以营造沉浸感著称的前沿视觉技术与艺术形式的。其原因主要是头盔绑定了受众的眼睛，受众视角所到之处，全部覆盖了VR镜头预先设计好的虚拟视觉内容。在这种情况下生成的虚拟环境能够让用户有一种身临其境之感，如同存在于一个真实世界一样，使用者戴上VR头盔显示器，即可将受众置身于一个理性上知道是虚拟但感受上却十分真实的环境之中。这种沉浸感的营造并不简单，除硬件本身绑定受众眼睛跟踪所有视角外，还体现在美术细节的展示上，更逼真的材质、环境气氛、光影效果都来对沉浸感进行了全方位的强化。红色文化遗址特有的历史厚重感与革命教育意义就在这样的一种独特审美感知中缓缓渗透用户的思维与情感，红色文化的精神力量得以通过结合最前沿的VR技术让受众体验到还原现实甚至超越现实之上的情感激励与灵魂洗礼。而基于这种深度沉浸中的虚拟现实交互，则是一种更高感官的受众体验与审美感知。虚拟现实指的是对现实进行数字虚拟化，而在虚拟现实环境中的交互从用户感受的角度已经与现实世界中的交互极为相近了。当用户戴上VR头盔，看到眼前所展示的红色文化遗址，带来的感受就是进入到了实地。而在这之上的交互，将进一步深化这种“穿越”的感觉，用户可以通过预设的交互功能，在虚拟的现实中行走，跳跃，触摸红色文化遗址中那些特有的标语、文物、雕像等。在受众利用VR头盔感受红色文化遗址并与之交互的过程中，不仅仅大脑思维已经完全融入了红色文化体验，而且控制小脑的运动神经也很大程度上被虚拟的现实所操控，就如美国著名导演斯皮尔伯格在2018年所拍摄电影《头号玩家》一样，受众觉得来到了另一个“世界”，可以和这个世界中所有的一切“对话”，可以在这个世界中体验另一种“生活”。逐渐形成一种新的认知，利用VR技术可以创作出更高逼真、更高感官交互的数字化虚拟现实环境，这也是一种数字时代设计创作的审美变化，是一种对未来美学追求的表现[5]。将VR这种更高层次的受众体验和审美感知与红色文化遗址相结合无疑是极具正面价值与社会意义的。通过红色文化遗址传递红色文化精神，通过弘扬红色文化精神提升国人的文化自信，而这样的传递与弘扬结合了最新的科技力量，让受众通过VR可以彻底地将身体融入红色文化遗址中去，将思想融入红色文化精神中去，接受熏陶与启迪，收获激励与满满的正能量。这即是面向红色文化遗址展示的VR技术带给受众的独特审美感知与精神体验。

结语

综上所述，从现阶段的VR展示效果上看，其沉浸感已经远远超过传统表现形式，虽然在眩晕感、动态模糊、人眼疲劳等方面存在一定的不足，但随着硬件技术的不断提高，设备整体性能的不断优化，未来这些不足都将逐步完善。而从展示内容上看，VR与红色文化相关内容的结合才刚刚方兴未艾，随着技术水平的不断提高，将来必将广泛运用于红色文化博物馆，红色文化教学基地等现有的场所。随着未来虚拟现实技术的普及，VR设备将如同计算机、智能手机一般慢慢走入千家万户，而在提倡大力弘扬红色文化，提高民族文化自信的当下，将VR与更多的红色文化内容相结合，用最前沿的科技手段来弘扬红色文化精神，无论是在商业价值、经济价值还是在社会价值、文化价值乃至在民族价值、国家价值上，都有着广阔而光明的前景。