基于IdeaVR引擎的苏州非遗文化传承平台的设计与实现

摘  要：以苏州檀香扇非遗技艺为例，借助IdeaVR引擎设计开发非遗文化虚拟传承平台。虚拟传承平台的设计开发，主要是基于3DMAX三维建模软件、Scan三维扫描、IdeaVR虚拟引擎等技术手段，围绕需求分析、架构设计、数字资源库建立、UI交互设计、技术实现、发布和运行等关键环节，探索VR虚拟传承平台的实现方法，旨在为苏州非遗文化的保护和传承搭建一个资源丰富、形式多样、交互性强和沉浸感强的VR平台，进而促进苏州非遗文化和技艺的发展。

关键词：IdeaVR引擎;苏州非遗文化;传承平台

中图分类号：TP311            文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）23-0006-06

Design and Implementation of Suzhou Intangible Cultural Heritage Inheritance Platform Based on IdeaVR Engine

WANG Jianlei

（Suzhou Tourism and Finance Branch of Jiangsu Union Technical Institute， Suzhou  215104， China）

Abstract： Taking the intangible cultural heritage skill of Suzhou sandalwood fan as an example， the virtual inheritance platform of intangible cultural heritage is designed and developed with the help of IdeaVR engine. The design and development of the virtual inheritance platform is mainly based on 3DMAX 3D modeling software， Scan 3D scanning， IdeaVR virtual engine and other technical means， focusing on demand analysis， architecture design， digital resource library establishment， UI interaction design， technology implementation， release and operation and other key links， explores the realization method of VR virtual inheritance platform， aiming to build a VR platform with rich resources， various forms， strong interaction and strong immersion for the protection and inheritance of Suzhou intangible cultural heritage， and then promote the development of Suzhou intangible cultural heritage and skills.

Keywords： IdeaVR engine; Suzhou intangible cultural heritage; inheritance platform

0  引  言

近些年隨着虚拟现实技术的发展和成熟，VR技术在教育、医疗、旅游、军事、设计等领域都具有广泛的应用，同样VR技术在非物质文化遗产的传承和发展方面也具有非常重要的应用，像一些虚拟展馆、非遗作品展示、非遗文化宣传等方面到处可见VR技术的身影。利用VR技术不仅可以将非物质文化遗产的内容以多样的数字文化形式得以呈现，而且可以对于非物质文化遗产的制作工艺、技艺流程进行记录与剖析，让用户以实时交互、互动体验的形式更好地理解、保护和传承非遗文化[1]。基于此，本文以苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的设计与实现为例，将非遗传统文化与VR技术相结合，借助IdeaVR引擎构建非遗技艺VR传承平台，可以让用户以实时交互、互动体验的形式更好地理解、保护和传承非遗文化。

1  苏州非物质文化遗产的传承现状

苏州非物质文化遗产种类繁多，其中拥有人类非遗名录项目6项，国家级名录项目，33项目，省级名录项目124项，市级名录项目172项，涉及传统音乐、表演艺术、民间文学、工艺美术、礼仪与节庆活动、传统技艺等众多类别，都是苏州地域人民长期生产实践活动和智慧的结晶[2]。但是就目前苏州非物质文化遗产的保护现状而言，尽管苏州市各级地方政府、民间团体和高校也对璀璨夺目的非物质文化遗产的传承发展高度重视，并且也通过开展各类非遗活动、建设非遗场馆基地、培养新时代传承人等措施，如表1所示，来实现对于各类非遗文化的保护与传承，但是真正非遗技艺的传承方式仍然依赖于传统口授相传的师徒制，与现代年轻人的学习方式相距甚远，也不利于新时代非遗技艺的传承和发展[3]。因此，从非遗技艺的数字化传承与保护的视角出发，结合 VR/AR技术对苏州檀香扇非遗文化的传承和发展进行研究，探索IdeaVR引擎技术应用于苏州檀香扇工艺传承的路径与方法，不仅拓宽了苏州檀香扇工艺传承的研究领域，为非遗工艺传承提供一个新的思路，而且VR可视化平台的建设有利于促进非物质文化遗产的可持续性发展，使我们中华民族的生命记忆和文化基因更好地传承下去。

2  IdeaVR引擎概述

2.1  IdeaVR引擎简介

IdeaVR引擎是我国VR行业领军企业曼恒数字自主研发的国产VR引擎，不仅具有较强跨平台性，而且在场景搭建、图形化交互编辑、丰富的资源预设、照片级渲染效果、自然环境模拟、多人协同演练方面具有优越的表现，让虚拟现实开发者和使用者 畅享全新的VR交互体验，在教育、医疗、商业、应急演练等行业领域都具有广泛的应用。

2.2  IdeaVR引擎的特点

首先，IdeaVR引擎具有轻量化、跨平台的特点。IdeaVR引擎可跨平台兼容多种操作系统，让用户制作VR作品可在IOS、Android 、HarmonyOS、WebGL、Windows、MAC、Linux等系统平台上运行，让硬件配置和才做系统不再成为VR作品制作和展示使用的障碍。

其次，功能强大，资源丰富。IdeaVR引擎囊括了VR作品制作所涉及的动画系统、材质系统、交互编辑器、UI系统、粒子系统、物理系统、光照系统和自然环境模拟等功能模块，让VR设计开发者可以快速进行场景搭建。并且IdeaVR内置了人物角色模型、全景环境、PBR材质、粒子库等丰富的预设资源，以及各类常用的工具类插件、完善的交互功能，让不同行业的用户可以快速设计制作出高品质的VR作品。

再次，强大的图形化交互编辑能力。IdeaVR引擎用图形化的交互编辑器取代了传统代码编程，不仅对于不会编程语言的开发者更为友好，而且，其豐富的交互内容、强大的交互功能，让开发者可以通过拖拽逻辑单元模块和连线即可实现各类复杂的交互逻辑。

3  苏州檀香扇非遗文化传承平台的设计

通过前文对于苏州非物质文化遗产的传承现状和IdeaVR引擎概述，可以得出将VR技术与非遗文化相结合的必要性和可行性。因此，本文以苏州檀香扇非遗技艺的保护和传承好好为例，借助IdeaVR引擎构建苏州非遗文化信息化数据库和VR虚拟传承平台，进而让非遗文化学习者化身为非遗文化的传播者、非遗技艺的实践者，全面、立体化地品鉴非遗经典作品，沉浸式体验非遗技艺，更为直观、深入地了解非遗文化的起源、传承发展[4]。

3.1  需求分析

苏州檀香扇非遗文化VR传承平台的建设，旨在通过VR技术让用户可以通过真实化的情境、人性化的交互方式来全面真切地感受苏州檀香扇非遗文化的魅力。根据苏州檀香扇非遗传承人、非遗大师、檀香扇非遗传承从业者以及普通民众、高校学生等对于非遗虚拟传承平台的目标需求和系统功能期待，苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的系统功能需求必须包含移动终端支持、虚拟三维展示、第三人称漫游、虚拟作品鉴赏、自动寻路和指引、远程数据存储、技艺体验、互动交流、趣味游戏、用户反馈等功能，如图1所示。

3.2  整体框架设计

在系统功能需求分析的基础上，对于苏州檀香扇非遗虚拟传承平台整体设计，主要采用C/S架构和MVC设计模式，以IdeaVR引擎作为客户端开发平台，以Apache+MySQL作为服务器开发平台。这种设计方式不仅大大减少了个功能模块之间的耦合，让各层次之间借助通用的借口进行信息传递和交互，而且可以快速整合其他功能，具有较好的扩展性，有利于后期功能的扩展和系统维护[5]。

苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的整体框架设计如图2所示，主要包括数据层、服务层和客户层三个层次。其中，数据层主要是各类形式的苏州檀香扇数字化数据，包括檀香扇的文本资料、图片、数字影像、三维模型以及用户数据，如表2所示。服务层主要是在手机、VR设备、电脑端上展示和交效果实现的各类逻辑控制，其核心功能是通过IdeaVR引擎的三维模型导入和场景搭建、属性设置、蓝图设计、脚本编写来完成，比如用3D面板、节点、物体属性参数等所实现的檀香扇展示功能。客户层主要是用户在使用VR平台时所接触到的第三人称漫游、自动寻路、产品展示、互动交流等登录界面、展示和交互等功能。

3.3  设计开发流程

基于苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的规模和特点，其客户端的开发流程，如图3所示，首先需要通过调研、走访、摄影摄像、逆行工程、三维建模等方式获取苏州檀香扇相关的数据和素材;然后运用3DMax、Maya、Photoshop等进行三维建模和图像处理;随后将苏州檀香扇相关的展馆、三维模型、图形图像、文字等相关素材导入到IdeaVR引擎中，并通过相关功能模块实现相应的展示和交互功能;最后进行IdeaVR运行测试、分布输出，设计和制作出内容丰富、功能完善的苏州檀香扇非遗虚拟传承平台，让用户可以借助于手机、电脑和VR设备进行品鉴经典作品、学习非遗技能[6]。

4  苏州檀香扇非遗文化传承平台的制作

4.1  三维模型制作与虚拟场景搭建

苏州檀香扇非遗文化传承平台中所涉及的三维模型，主要是展馆、室内家具、虚拟角色、檀香扇制作工具、檀香扇作品等内容。对于虚拟传承平台中所涉及的三维模型，其制作方式主要分为两种，一种是根据一些设计图纸或现实图像素材，运用3DMax软件进行建模，运用Photoshop进行贴图绘制，以制作造型美观、还原度高的三维模型，如图4所示;而是根据现存在的一些檀香扇精品，运用三维扫描仪对实物进行三维扫描，获得其表面三维数据后进行精细化处理和图案纹理的还原，进而获取与实物完全一样的高精度三维模型。

在制作好各类三维模型之后，导出包含贴图和动画信息的FBX文件，并导入到IdeaVR引擎当中，根据VR传承平台的设计、用户需求、视觉审美和檀香扇制作流程等进行虚拟场景的搭建。整个虚拟传承平台的场景采取苏州园林式的古典建筑风格，让用户在充满江南韵味的场景中进行游览、互动体验的过程中，更能真切地感受苏州檀香扇非遗文化的内涵、品鉴檀香扇艺术精品、体验和学习檀香扇制作技艺。

4.2  沉浸式交互设计与技术实现

在虚拟场景搭建完毕之后，对于VR传承平台来讲最为主要的任务就是沉浸式交互设计和相关技术的实现。沉浸式交互设计需要充分考虑到用户在PC端、移动端和VR设备中的交互情况，既要有鼠标、键盘、触摸等二维交互方式，也要有触发碰撞、射线触发、手柄触发等三维交互方式[7]。考虑到苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的触发主要涉及文本展示、PPT和视频播放、作品鉴赏、物体拾取、工具操作、互动游戏等内容，结合IdeaVR引擎的功能和特点，主要是使用IdeaVR的多媒体（3D音频播放器、3D视频播放器、3D幻灯片播放器）、平面控件（标签、按钮、纹理图、3D面板、3D按钮、3D字体）、触发区域（空间触发）、寻路指引、自动跟随等功能得以实现Button按钮、外设触发（鼠标、键盘、VR手柄）等交互的效果，这不仅是整个VR传承平台建设的关键，也对于用户的使用体验起着至关重要的作用。苏州檀香扇非遗虚拟传承平台所涉及的交互类型，以及所实现的交互功能如图5所示。

4.2.1  檀香扇材质更换交互动体验

在苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的交互中，相对于单纯的虚拟展示而言，基于IdeaVR引擎的VR交互技术让用户可以以参与者和创造者的身份参与到檀香扇的制作当中，学习檀香扇的制作技艺，更加全面地认识檀香扇的非遗文化，深刻地品味和鉴赏檀香扇非遗精品。其中檀香扇材质更换交互体验的设计以及互动功能的实现，是为了让用户更加充分地理解檀香扇的设计理念，更加直观地了解材质和图案设计对檀香扇的影响，并进一步掌握制作苏州檀香扇制作技艺的精髓[8]。

基于IdeaVR引擎技术的苏州檀香扇材质更换互动体验设计，是采用全三维场景设计，让参观者和非遗技艺学习者更为真实、直观地参观和学习非遗技艺，并没有采取固定参观方式，而是让参观者根据自己的需求在随意选择不同的材质、不同的图案纹理，并且可以借助VR一体机、HTV Vive设备进行沉浸感地体验和互动感受不同材质、不同图案纹理的檀香扇的視觉效果。檀香扇材质更换交互动体验设计，在檀香扇三维基础模型基础上，构建了4组材质和4组纹理贴图，其功能实现主要是利用IdeaVR的“Function”和动画场景节点，如图6所示，实现对于檀香扇的材质纹理和贴图的自主更换效果，如图7所示。

4.2.2  檀香扇设计环节交互体验

苏州檀香扇非遗虚拟传承平台设计不同于传统的数字博物馆和VR虚拟展馆，而是让用户不仅仅可以通过文字阅读、图片鉴赏、视频观看等形式学习非遗文化，而且可以让用户通过VR交互体验的方式了解苏州檀香扇的制作流程，学习檀香扇的制作技艺，因此特意将苏州檀香扇的选材、开料、锯片、设计、拉花、烫花、雕花、组装等制作流程中各种工具的拿起使用、制作技艺技法进行交互体验设计，让用户可以通过按钮、空间触发等形式，使用鼠标、VR手柄等外设拿起各种工具，学习制作技艺。

以檀香扇设计环节的交互体验设计和技术实现为例，所涉及的技术要点，主要是虚拟角色的动画制作和触发，即使用3DMax软件进行三维人物的模型创建，以及骨骼创建、蒙皮、权重和使用毛笔进行图案设计的动画制作，导出FBX文件之后，导入到IdeaVR引擎当中，并借助IdeaVR引擎的空间触发功能和VR手柄等方式实现动画的播放，如图8所示，进而让用户可以以第一视角学习檀香扇的制作技艺，深刻感受檀香扇非遗文化精髓。

5  发布与测试

苏州檀香扇非遗虚拟传承平台设计和制作完成之后，首先将我们的主场馆的场景我文件设置为主场景，使用“工具”——“管理导出模板”，在弹出的“模板导出工具”面板中下载缺失的版本。之后选择“文件”中“导出”，在导出的窗口中选择所需要的“Windows”“HTMLS”“Android”“Mac OSX”“IOS”“Linux/X11”等系统平台，并设置导出路径和文件名称，选择“导出路径”即可实现项目的导出和发布。

在文件导出之后，点击“exe”运行文件，运行测试“苏州檀香扇非遗虚拟传承平台”的场景、模型、材质、UI界面、交互、VR互动效果等，并针对所存在的问题进行认真修正，在确保“苏州檀香扇非遗虚拟传承平台”平稳运行的基础上，让VR传承平台为用户带来更为逼真的视觉体验，交互感更强的互动体验，才能深刻地理解苏州檀香扇的非遗文化内涵，更全面地学习檀香扇非遗技艺。

6  结  论

综上所述，本文紧紧围绕当前苏州非物质文化遗产保护和技艺传承的实际需求，开展了基于IdeaVR引擎的苏州檀香扇非遗虚拟传承平台设计与实现演技局，主要是对非遗虚拟传承平台进行功能分析的基础上，设计了虚拟传承平台的整体架构，分析和描述了其开发流程。另外设计和实现了内容丰富的非遗文化数据库，并从三维模型构建、虚拟场景渲染、交互体验、发布与测试等方面分析了苏州檀香扇非遗虚拟传承平台的设计要点、关键技术实现方法和最终呈现效果。从最终测试的结果和用户的反馈足以证明本研究所取得的阶段性成果对于苏州檀香扇非遗文化和技艺的保护、传承、发展等方面发挥着重要作用。相信随着虚拟现实、人机交互技术的不断完善，虚拟场景的沉浸感更强、VR交互形式不断创新，非遗虚拟传承平台也必将具有更强的实用性。

参考文献：

[1] 孙美丽，曾佩枫，常勇.基于IdeaVR的虚拟仿真实验系统设计与实现 [J].西安文理学院学报（自然科学版），2021，24（1）：34-41.

[2] 刘伟洪，李玉胜，孟建兵.基于IdeaVR技术的液压虚拟仿真实验系统开发过程与策略[J].制造业自动化，2020，42（3）：36-39.

[3] 张雅婷，郭明强，黄颖，等.基于WebGIS的非遗传承系统设计与实现 [J].地理空间信息，2021，19（8）：103-105+6.

[4] 汤晓颖，区雪兰，谢丹妮.基于AR技术的广府家具“纸上博物馆”设计应用与研究[J].包装工程，2018，39（4）：115-122.

[5] 陈均亮，王荣海，陈柏言.虚拟与增强现实互动旅游系统的设计与实现——以非物质文化遗产南音为例 [J].软件工程，2021，24（5）：47-50.

[6] BANFI F， BRUMANA R， STANGA C. Extended reality and informative models for the architectural heritage：from scan-to-BIM process to virtual and augmented reality [J].Virtual Archaeology Review，2019，10（21）：14-30.

[7] PAPAGIANNAKIS G， ELISSAVET  G， TRAHANIAS P，et al. Mixed-Reality Geometric Algebra Animation Methods for Gamified Intangible Heritage [J].International Journal of Heritage in the Digital Era，2014，3（4）：683-699.

[8] LIU X M. Research on Construction Method of Robot Motion Scene Based on Virtual Reality Interaction [J].Artificial Intelligence and Robotics Research，2019，8（3）：166-182.

作者简介：王建磊（1984.06—），男，汉族，山东菏泽人，讲师，硕士研究生，研究方向：虚拟现实、三维动画。