茶思维模式下VR技术对校史馆场景开发研究

2020-12-22肖世龙张甜田

福建茶叶 2020年8期

肖世龙，张甜田，毛容

（沈阳理工大学艺术设计学院，辽宁沈阳 110159）

随着科技的进步，新兴媒体也不断涌现，发展最为迅猛的则是虚拟现实技术（简称：VR技术）。VR技术的日渐成熟，能够广泛运用在人类生活的方方面面。VR技术利用其交互性、和沉浸性的特性，让人们更大限度的享受VR技术为人们带来的红利。VR技术的发展为浏览展馆提供了新的体验模式，极大的提高了展览效果和管理方式，实现了信息数字化，正如茶叶的制作工艺和采摘流程也可以通过VR方式形象立体的展示在人们的眼前，使人不用实地考察便可了解情况。

1 茶思维下VR技术实践研究

在虚拟再现产品的开发过程中，首先了解它的设计辅助工具：包括3D建模，场景交互和纹理贴图等技术软件配合，其次设计好产品研发的设计流程，最后结合设计工具和实验流程，进行产品的研究开发，茶叶的炼制与烘焙构成正式需借助次技术得以完成。

利用茶叶的制造过程，以茶思维方式，能够得以了解一套虚拟系统的实现不仅需要软件设计工具的辅助，同时也离不开硬件设备的配合。软件帮助建立和实现虚拟场景，硬件让我们身临其境的去体验虚拟场景，只有两者结合才能完美呈现虚拟再现系统。

1.1 软件辅助技术

关于虚拟再现系统的开发，需要的三大支柱性软件分别是3Dmax、Unity3D和Substance Painter。其中3Dmax主要是对三维模型的建立；Unity则是对3DMax导出的模型进行场景的渲染，音效的配置等交互性的功能设计；同时，需要平面设计师对设计所需的资料进行排版并使用Substance Painter对渲染好的模型进行贴图和材质的纹理处理。

为给予体验者一个真实感受，设计师需要运用3Dmax技术对场景进行1：1的模型建立，同时需要采用Unity3D做交互设计，而Substance Painter主要是负责平面贴图的软件，其目的是为了让场景更具有真实的效果。

1.2 硬件辅助技术

虚拟现实系统的展示实现主要依据两大硬件设备的辅助，目前使用最为普遍的是眼动仪和VR眼镜配合手柄。

眼动仪是对眼部运动轨迹的记录并提取数据，如观察点、观察时间和次数、眼睛的距离、瞳孔的大小从而研究人类的内部认知过程。主要是分析人类的眼动数据来研究人类的心理活动[5]，并通过数据分析，应用于方案设计中，对方案进行修改和提升。

1.3 设计方法流程

针对虚拟再现系统的开发，需要准确的需求分析，确定针对人群，进行实地考察参观，建立模型的平面草图。通过3DMax构建出尺寸准确的三维模型。根据场景的需求进一步确定整体所需的美术风格，从而进行场景、界面等方面的设计，在有需求的情况下进行界面动效制作；还将对3DMax构建出的素模赋予材质、纹理贴图等。导入Unity3D引擎，在Unity3D引擎中，利用steamVR、VRTK等插件进行跳转模拟，对场景环境光效、天空盒等进行设计，然后对三维模型整体效果进行整合，开发各模块功能并进行模块代码编写，配合符合场景的音乐和特效增强最终效果，最后导出exe文件生成虚拟再现仿真应用案例，经过对案例的反复体验，并对其进行反复改进，最终发布。

2 茶思维下校史馆虚拟系统构建研究-以沈阳理工大学为例

科技发展的脚步已经越来越快，如今传统制茶工艺以突破传统模式，正在以高新的技术和新媒体等正在积极融入大众的生活。而校史宣传工作也可以通过这样的途径来吸引更多不同年龄层的群众，例如开设校史微博、微信公众号小程和数字档案网站等，通过这些常见的新媒体平台，拓宽校史的宣传渠道，进而推动我校校史馆的创新和发展。VR技术的引进在档案宣传建设中具有重大意义，可以帮助公众实时查询其所需要的档案信息，并且可以零距离的与宣传部门进行沟通交流，更深层次的了解校史，走进校史，同时通过新媒体VR技术可以提高档案宣传部门提升档案服务的质量，实现档案信息的复制、存储、传递。为了更好的探究VR技术在展览馆当中的应用，以沈阳理工大学校史馆为研究对象例进行分析。

2.1 调研准备

开发校史馆虚拟再现系统，首先需要大量的时间和精力，由于许多资料缺失或保存不完整需要对学校的历史资料进行收集整合和多方面考证。其次对校史馆的场馆进行勘察测量，在保证场馆高度还原的前提下进行细节上的增减优化和丰富，对资料进行整理并确定虚拟场馆的结构规划、尺寸确定、路径规划、墙面装饰、信息版位置设计、图版的风格设计等。采取文献法、走访法、实地考察法、资料收集法、跨学科综合研究法等调研方法。

2.2 设计实现

虚拟校史馆的建立是充分利用虚拟现实技术自身的优势来解决实体校史馆所存在的问题。主要结合计算机图形学、人体交互、传感技术、人工智能等多领域学科知识设计并建立了虚拟校史馆实验平台。充分利用虚拟现实技术的交互性和沉浸性原理使用户能够突破时间和空间的局限完成对虚拟校史馆的参观。

模型的建立：场馆模型建立主要分为两部分，第一部分是对模型中的单一物品进行设计，如序厅中的路标、校训石等，用3D max软件进行构建，第二部分是按照前期的场馆数据设计和场馆规划，使用unity引擎构建场馆内的基本环境。

场馆功能的实现，虚拟仿真校史馆是一个相对完善的系统。要实现场馆的仿真效果就要对场景环境光效进行优化渲染烘焙；利用Reflection Probe（反射探针）也就是常见的物理反射现象，来模拟反射周边物体的光照信息让物体本身受周围物体的光照或材质的影响来达到模拟光照效果。

2.3 茶思维模式下的总体方案论述

以茶叶种植、培育、采摘、制作、加工、成品构成、到饮用，都是需不同的步骤得以完成，各个流程配合的重要性可见一斑，而联想到校史馆构建的过程其实也不外乎如此，更是需要层层配合，各方面均需做到干净利索。而学校实际场馆规模较小，不利于资料的整理和宣传推广。因此需要对实体场馆进行扩大再设计，并安排各个板块，以起到更好的宣传作用和资料的收藏。根据对场馆中十个板块的数据统计和调查结果，进行整体方案设计。其整体场馆设计风格主要以怀旧为主要基调，并对每个场馆的布置和阐述方式进行微调。

序厅设计，包括总导览图、导向牌、警示牌等指引类功能导览，这种导览方式主要是依据传统的标识语言，在所有公共区域或特定环境中设置树立并引导游客参观浏览的指示符号，从而形成有效的信息服务功能，

领导关怀展板上的图片，采用缩略图的方式展示给用户，利用手柄选择并点击图片或视频，图片就会放大，并以文字形式介绍该图片的具体内容，并为用户提供语音讲解功能。

历任领导板块，展板对历任领导基本信息进行介绍，并按照先后顺序将领导的介绍以图文方式进行展示，用户点击领导照片，会放大照片并出现相对应的领导介绍，伴随语音讲解。

历史沿革板块，提供相关的视频观看，手柄点击播放视频，视频可放大也可缩小，同时以文字形式介绍时间轴上所播放视频的具体历史事件或意义，并为用户提供给语音讲解功能，缺点是视频播放不能与语音讲解同步进行。

沈阳理工大学具体分有14个学院，其每张展板上放置学院的标志以及重要事件，并提供语音讲解。

优秀毕业生和荣誉室展板是学校荣誉的体现。优秀毕业生的介绍，以及一些杰出的校友，主要展示校友的荣誉介绍以及最新研究成果等信息。

校园风光展版完美的展现了校园的每一个角落以及四季校园的美景，带上VR眼镜，利用手柄点击体验校园美丽风光，给人身临其境之感。

未来展望展板，是对学校未来规划的一种期盼，以及发展目标，利用文字叙述，并语音讲解。未来展望板块前放置沈阳理工大学的校训石，校训石采用1：1的3D建模，可360°旋转，全方位展示校训。

沙盘是现在校区的展示，利用玻璃柜放置沙盘，用户可以利用手柄点击校区的任意部分，可放大并出现简介。

3 茶思维模式下虚拟校史馆建设方法与意义

3.1 茶思维下VR技术对虚拟场馆的操作方法

VR技术下可以使其茶叶的制作工程清晰明白，使体验的人能快速了解掌握制作的流程和工艺进展，以最短的实际迅速概论和把握茶叶购置的必须要素和精髓，在现实学校的校史馆中，VR技术对虚拟场馆的操作方法分为两种：线上网页版和线下VR版两种。线上网页版可以使用户不受时空限制的对场馆进行浏览，方便不同地点的用户进行实时浏览交流；线下VR版可以增强用户的体验感，使参观浏览场馆效果更佳。

线上网页版的虚拟校史馆的操作方法需要在电脑和手机上下载项目АPP并进行用户注册、登录。用户通过本人电话号码进行账号注册，点击АPP进入项目选择TEXT登陆自己的账号即可对虚拟场馆项目进行体验；线上网页版项目体验操作简单方便，只需一台普通的电脑和手机下载或安装项目АPP就可以足不出户的对场馆进行浏览和对校史资料的查询；它不仅可以进一步扩大宣传范围，还可以提高用户的利用率，使校史的宣传方式更加广泛。

VR眼镜与手柄配合：将硬件设备调试好，确定定位器运转正常，体验者戴上VR眼镜，视觉上完全沉浸式体验参观场馆，视角会随着头部和身体的摆动、走动进行变化。由于在模型上加了碰撞体，因此射线只能指向空地而不能“穿墙而过”，这样的设置更有真实性。食指扣动手柄下部的扳机，相当于按下“确认键”，除了场景跳转外的大多数互动都由此按键来完成，其操作更加方便，对受众群的包容的也更大，可以充分展示虚拟现实系统与体验者之间的交互性。

3.2 VR技术对虚拟场馆的意义

建立虚拟档案馆的优势主要有以下几点：一是它可以打破时间和空间的局限，只要戴上相应的设备，就可以第一人称视角参观档案馆；二是档案馆有许多珍贵的资料出于保护或稀缺等的原因，人们只能通过网络图片和一些文字资料了解，无法感受到原有资料的文化魅力，三是它模拟了真实的档案馆建设，并对其进行设计，满足人们审美的同时还具有实用性，这样可以让参观者更加的身临其境；四是虚拟档案馆的建设，弥补了档案资料管理和传承的短板，增强公共档案馆的吸引力，同时，拉近人们与档案馆的距离