虚拟现实技术助力弘扬青铜器文化*

2021-11-29吴高静张治浩冯雨康彭皓钰诸冬婷余思雨

南方农机 2021年22期

傅骏，冯鹏，吴高静，张治浩，冯雨康，彭皓钰，诸冬婷，余思雨

（1.四川工程职业技术学院材料工程系，四川德阳 618000；2.四川工程职业技术学院经济管理系，四川德阳 618000）

青铜器亦称彝器，在我国具有悠久灿烂的传统。夏商周三代盛产青铜器，作为兵器和礼仪器具，器型端庄典雅，纹饰或优柔温和或面目狰狞，铭文记事颂德。“盛世出宝鼎”，人们无不为获得出土彝器欣喜若狂，日夜摩挲，睹物思人，详加参研。

数量众多的青铜器也为爱好者们带来了困扰，阻碍了青铜器文化的传播。本课题组在完成省级大学生课题课程中，结合虚拟现实技术与C#语言，建立了青铜器园区。园区分为五个展馆，每个展馆又分别分成四个展室，多角度展示了我国青铜器文化的器型、纹饰、铭文、制作技术，助力弘扬青铜器文化。

1 总体设计

1.1 园区

建立了青铜器园区，园区占地面积400 m×250 m。园区分为五个展馆，每个展馆又分别分成几个展室。

1.2 展馆内容

园区分为通识馆、专题馆、国别馆、技术馆、资料馆五个展馆，每个展馆又分别细分成几个展室[1]。

1）通识馆分为入门知识、彝器赏析、辨伪常识、博物馆导引四个展室。

入门知识包括青铜器简史、功能、工艺、物勒工名等。“国之大事，在祀与戎”。上古时期，青铜器便被中国人视为天命、权力与地位的象征，拥有者代表了宗族、王朝与百姓，祭天与祭祀鬼神、祖先，以祈求王朝和平昌盛，远离自然灾害。“物勒工名”是指器物上刻上制作者的姓名，以方便管理者检验产品质量。

彝器赏析展示了我国出土的著名青铜器，如莲鹤方壶、虢季子白盘、曾侯乙尊盘、何尊，鼎、盘、壶、盉、簋、鬲、豆、卣、铜镜、兵器等。莲鹤方壶采用分铸法，曾侯乙尊盘采用了失蜡铸造。何尊的“宅兹中国”是“中国”一词最早的记载。

辨伪常识有作伪简史、宋仿铜器特征、古代辨伪成果、作伪手法与辨别等。夏商周三代以后，青铜器退出日常生活，但作伪队伍一直活跃，也积累了特有的技术特征，产生了一部分青铜器精品。

博物馆导引介绍了故宫博物院、中国国家博物馆、上海博物馆、湖北博物馆、湖南博物馆等在青铜器方面的收藏及研究成果。

2）专题馆分为时代特征、器型、纹饰、铭文四个展室。

大家对青铜器爱不释手，所谓“观其器，诵其言，形容仿佛，以追三代之遗风，如见其人矣；以意逆志，或探其制作之原，以补经传之阙亡，正诸儒之谬误，天下后世之君子有意于古者，亦将有考焉”。

时代特征分为夏时代、早商、中晚商、周原时期、东周、西周、春秋、战国。青铜器时代之前的陶艺为青铜器技术奠定了基础。“二重证据法”对出土青铜器的真伪提供了理论依据，标准器对断代有标杆作用。

时代、地域影响着青铜器的器型、纹饰和铭文，它们一起构成了青铜器的特征。器型分为鼎、钟、钱币、鼓、铜车马、佛像等。纹饰包括饕餮纹、夔龙纹、虺纹、凤纹、兽面纹等。铭文包括象形体、波磔体、玉箸体、蝌蚪文、鸟虫书、著名铭文赏析等。

3）国别馆分为地域特征、天子、诸侯国、三星堆四个展室。

地域特征总括了天子与诸侯国的地域特征。由于诸侯与天子国地理气候、文化心理不同，青铜器具有显著的地域特征。如天子青铜器沉稳厚重不怒自威，燕常年征战所以其青铜器具有游牧民族特色，吴越兵器则兼具美观与实用。

天子展室介绍了商周简史、爵、斝、盉、鬲、保卣、小盂鼎等。各青铜器介绍内容包括了出土传承、器型赏析、纹饰渊源、铭文研究等。

诸侯展室介绍了晋、齐、鲁、燕、秦、楚、吴、越等诸侯国，包括各国简史，典型的青铜器如鬲、甗、鐜、豆、壶、匜、带、符、节、卣、钲、铎、燿、淳于、矛、剑。

神秘的三星堆专辟一室，基本按三星堆博物馆复制，介绍发掘历史、典型青铜器、修复技艺，引领人们漫游西南，与上古蜀人对话。

4）技术馆分为铸造技术、铭文技术、修复技术、复制技术四个展室。

铸造技术展示了青铜器的造型技术、熔炼技术、浇注技术、后处理技术等。铸造技术主要有陶质块范铸造、泥范铸造、石范铸造、失蜡铸造等。《考工记》记载了铜锡比例与用途，采用现代化学成分分析方法可以检测出不同时期青铜器的矿石来源与熔炼技术。

铭文包括徽记、祭辞、册命、训诰、追孝、律令等。“铭文之可贵在足以徵史”，它们具有丰富的史料价值，保存着大量的文字学、音韵学、训诂学等资料。子孙们追思先祖时，每见“子子孙孙永宝用”无不潸然泪下。毛公鼎铭文字数最多，记录了周宣王与毛公治国之论。

修复技术以图片和视频方式展示了鼎、尊、盘、壶、盉、三星堆器物的修复技术。修复技术讲究修旧如旧，通常有清洗、整形、配补、作色等步骤。

复制技术采用现代技术复制中国古代青铜器，尤其是三维扫描与3D打印技术使用以来，复制青铜器技术长足进步。李学勤、华觉明、沈其文、田长浒、杨晓邬等诸位先生在复制中国古代的青铜兵器、乐器、礼器进行了大胆的探索，收获颇丰。

5）资料馆包括名人堂、出土遗址、技术文献、历史文献四个展室。

名人堂介绍了禹、启、欧冶子、干将莫邪、张协、葛洪、董钦、沈括、曾鼎等在我国青铜器铸造史及研究史的名人，这些令人景仰的历代先贤们对青铜器的发展作出了卓越贡献。

出土遗址介绍了马家窑、西城驿、齐家山、王城岗、陶寺、二里头、三星堆等。对出土遗址的发掘、研究可以最真实地还原当时社会环境和文化风貌。

技术文献记录了我国古代的青铜器制造技术及研究成果，主要有《墨子·耕柱》《管子》《国语·齐语》《考工记》《尚书·禹贡》《吕氏春秋》《梦溪笔谈》《永乐大典》《西清古鉴》等。

历史文献中蕴含着青铜器的文化信息，主要介绍了《今古文尚书》《竹书纪年》《逸周书》《史记》《三代吉金文存》《考古图》《西周金文辞大系考释》《商周彝器通考》《清华简》等。

2 关键技术

收集素材，采用Unity2018.1f版本教育版引擎，用C#编程实现主要功能。Unity是实时3D互动内容创作和运营平台，可用于创作游戏、美术、影视等运营和变现任何实时互动的2D和3D内容，支持平台包括手机、平板电脑、PC、游戏主机、增强现实和虚拟现实设备。Unity公司秉承理念，开放了Unity Personal教育版给师生使用，用户注册、经过校园身份验证后即可免费使用[2-3]。

2.1 素材收集

素材包括图片、声音、配音、视频等。利用素材时，注意版权保护。

采用三维软件绘制园区与展馆、展室，转化为fbx格式后，导入Unity。图片要进行尺寸和颜色处理，声音采用项目开发的AI程序生成各个物品的配音。

请教行业专家，生成各类题目。对题目分级分类，适合不同用户选择。

2.2 主界面

进入主界面后，青铜器园区旋转，展示各个场馆和各室的结构。

按钮“播放欢迎词”可以控制是否播放欢迎词。点击各按钮可以进入场馆漫游和五个场馆中。点击“结束”即可结束程序运行。

实现GUI界面及园区旋转的代码是：

2.3 人物移动

点击对应的场馆按钮，切换场景，用户的位置在对应场馆入口处。可漫游全场，整个青铜器展馆都布置了灯光。W、A、S、D和上下左右箭头移动；Q、E、鼠标左右键旋转。设置了墙壁，不可穿过。可以控制是否播放使用指南、背景音乐。可以回到主界面，跳转到任意场馆。

添加胶囊体Capsule设置tag=“参观者”，添加相机Camera设置其为Capsule的子物体，调整到合适位置。实现参观者移动和旋转的代码：

2.4 触发

靠近物品有语音介绍。玩家进入触发范围，游戏自动播放相关语音文字说明或者视频。步骤如下：配音mp3放在Unity的Assets/Resources下；为参观者设置碰撞体及其中心和尺寸，脚本挂在参观者上；为物品设置刚体和碰撞体、标签tag，并选中物品的Is Trigger。参观者进入“青铜鼎”和“梦溪笔谈”范围内，自动触发解说的代码：

2.5 互动环节

玩家每学习一个青铜器就对其进行提问，提问方式或一道选择题或一道判断题，各种题型。

1）问答。历史人物，如文丁，商朝二十九代王，为祭祀其母，组织铸造大型青铜鼎“司母戊”；厉王（姬胡）铸造“大克鼎”；干将与莫邪，春秋时期吴国的铸剑名师；董钦，隋朝开皇四年造鎏金铜佛像群。青铜器，如后母戊鼎，商代晚期的青铜器，重达832.84千克；青铜爵，流行于夏商时期。

2）玩家对抗。通过精美的画风以及互动剧情再现青铜器时代，通过剧情交互来获得各种制作材料合成青铜器，剧情包含各种小游戏，投壶、祭祀、大典等等。还可进行在线PK，累计世界排名。玩家将以第一人称视角参与游戏，镜头旋转和移动玩家镜头将会同步进行。参与剧情游戏时系统将调整到第三人称视角，玩家也可以切换为第一人称。

2.6 协程技术

协程技术是等某个操作完成之后再执行后面的代码，或者说是控制代码在特定的时机执行。而多线程在 Unity 渲染和复杂逻辑运算时可以高效地使用多核 CPU，帮助程序可以更高效运行[4]。Unity编程时，主线程执行主程序代码，创建额外的线程和主线程同时运行。如果同时要处理很多事情或者与Unity的对象互动小，用thread，否则使用coroutine。