心流理论下侗族木构建筑营造技艺的虚拟游戏设计研究

王雪宁，李本建

引言

随着万物互联时代的到来，数字技术已成为当下文化保护的有效方式。目前国内对数字技术的理解还存在普遍偏差，认为数字化仅仅是对数据库的采集和建立。数字化提供了大量的文字记录保护新技术，但这些技术并不完全与我国少数民族非物质文化遗产的保护相适应。例如，在对贵州少数民族非物质文化遗产的数字化保护实践中，就存在信息格式单一、内容技术滞后、主体分散等问题[1]。为避免同类问题的出现，笔者在充分了解了侗族木构建筑营造技艺的基础上，有选择性地将其纳入游戏文本中，并采用虚拟游戏的形式，对侗族木构建筑营造技艺进行内容开发和数字化保护。

虚拟游戏的沉浸性、互动性和想象性等特点，潜在影响着青少年的性格，其内设场景甚至可以分解青少年的价值观，造成虚实认知混乱的不良影响[2]。基于此，本次游戏设计将依据心流体验理论，以寓教于乐的方式输出非遗文化知识，对青少年价值观起到正确的引导作用，使参与游戏的玩家能够充分感受到非遗文化的魅力[3]。

本次游戏设计共分三个步骤，第一步分析侗族木构建筑营造技艺，并根据心流理论的三个层次，将游戏设计分为游戏目标、游戏机制、核心技术三个板块；第二步进行游戏设计实践，搭建游戏框架，使用惯性动作捕捉、三维虚拟声音、三维人脸生成等核心技术进行游戏后期制作；第三步使用封测用户调查法，提出游戏在技术、体验、操作等层面存在的问题，以待后期修改完善。

一、侗族木构建筑营造技艺原理分析及其在虚拟游戏设计中的可行性分析

（一）侗族木构建筑营造技艺原理分析

侗族木构建筑以高超的技巧和独特的造型久负盛名，其主要采用榫卯结构。榫卯就是呈“凹凸”的两种构件，互相穿插而成，凸起的部分为榫，凹下去的部分为卯，侗族木构依靠材料的摩擦力达到无缝拼接[4]。

榫卯结构大致可分为三类：第一类以面与面的结合为主，也有边与边的结合。例如，企口榫、燕尾榫、槽口榫、穿带榫等。第二类是作为“点”的结构方法，一般用于横竖材丁字结合、交叉和成角结合，以及直材和弧形材的延伸结合。例如，格肩榫、勾挂榫、锲钉榫等。第三类是将三个构件组合在一起，相互连结的构造方法，这种结构的运用在技术上有一定难度。例如，托角榫、抱肩榫、粽角榫、长短榫等[5]。这三类榫卯结构在侗族木构建筑中均有运用，一般是三类榫卯结构组合使用。但在拉结中，使用率最高的是前两种类型，包括透榫、半榫、燕尾榫和十字榫等。透榫的连接方式为穿透柱子；半榫是插到柱子中，不露榫头，半榫的咬合度小于透榫，但是美观性较好，在实际应用中透榫和半榫一般会结合使用；燕尾榫的断面呈梯形，其结合强度大于透榫，顺向结合或角接都可以使用燕尾榫；十字榫是将木材的厚度各去掉一半，相交之后仍保持木材原有的厚度，这种样式十分普遍，常起到拉结的作用[6]（见表1）。

表1 侗族木构建筑中较为常见的榫卯结构

构件本身不能在榫头上制作，因为受木材纹路的影响易断裂，故需销子等附加小构件，以起到固定加强的作用。销子一般由圆锥的尖头木料制成，其中穿销有平直和楔形之分，可以抵御木枋的拉力。暗销隐于木枋中，可以固定上下两层木枋。木匠师傅为防止脱榫情况的发生，会在木枋的接口斜切口子，建造者会错位连接各个构件，变动榫卯相互连接的位置，以提高柱子的承重力[7]。总而言之，侗族木构建筑紧密而有层次，工艺淳朴，对榫卯结构的运用十分灵活，有较为广阔的发展前景[8]。

（二）侗族木构建筑营造技艺在虚拟游戏设计中的可行性分析

1.侗族木构建筑营造技艺的研究现状

侗族木构建筑营造技艺在 2008 年被列入国家级非物质文化遗产代表性项目名录，此后逐渐被广泛运用在建筑、装饰、娱乐等领域。随着经营模式和制作技艺的更新，侗族木构建筑营造技艺的应用与发展越来越适应现代社会的需要。有关侗族木构建筑营造技艺的研究涉及多个领域。例如，吴雨晴[9]基于心理学理论，设计出学习侗族木构建筑营造技艺的界面交互系统。侯玉霞等[10]从生态学视角出发，将侗族木构建筑营造技艺融入创意驱动的旅游生态中。徐晨帆[11]将动漫与侗族木构建筑营造技艺相结合，提出开发动漫衍生品的建议。毕浩然等[12]利用舶来品汉诺塔玩具，将其结构间的连接方式更换为侗族木构建筑中常用的直榫和燕尾榫。孙鹏[13]将火车的造型进行抽象化处理，选用企口榫、十字榫、燕尾榫等结构，搭建了可拆卸式的玩具，在保持玩具结构稳定性的基础上，还降低了生产的技术要求。由此可见，侗族木构建筑营造技艺在娱乐产品方面的研究有一定的开拓性进展，但在虚拟游戏设计方面，仍有较大的进步空间。

2.虚拟游戏运用在侗族木构建筑营造技艺上的意义

（1）沉浸式体验侗族木构建筑营造技艺

虚拟游戏最大的特点就是沉浸式体验感，通过设置视觉、听觉、触觉等感觉来营造游戏环境，让玩家获得真实的游戏体验。侗族木构建筑营造技艺的真实度，首先可通过视觉直接感受。木质结构的造型较为简单，从已有的建模技术来看，只要资料足够完整，在虚拟游戏中完全可以达到模型的准确度。其次是听觉。虚拟游戏借鉴影视中的视听语言，通过听觉刺激本能，烘托氛围。例如，锯木的声音、木屑的沙沙声、自然的环境声等。最后是触觉。虚拟游戏通过体感交互技术让玩家在触觉中获得真实的体验。玩家在虚拟环境中的角色扮演可以促使其对侗族木构建筑营造技艺产生文化体验。当玩家进入游戏的虚拟系统时，通过在游戏中的探索与发现，感知侗族木构建筑营造技艺的外观造型、文化内涵、美学价值等。

（2）促进侗族木构建筑营造技艺的传播

虚拟游戏的娱乐性和侗族木构建筑营造技艺的严肃性相结合，满足玩家寓教于乐的需求。虚拟游戏不受时间和空间的限制，可以有效促进侗族木构建筑营造技艺的传播。随着科学技术的发展，新媒体技术不断被应用，文化传播的方式也发生着变化，非遗文化也要提升自身的娱乐性。侗族木构建筑营造技艺在虚拟游戏中的运用，使虚拟游戏成为文化传播的新载体，能更好地促进侗族木构建筑营造技艺的传播。

二、心流理论下侗族木构建筑营造技艺虚拟游戏设计框架

本次游戏设计，以侗族木构建筑营造技艺为基本内容，遵循心流理论中的条件因素，分难度提取榫卯的样式结构进行三维模型虚拟重构。在游戏娱乐功能的基础上，科普榫卯知识，传承优秀的非遗文化，感受侗族木构建筑营造技艺的独特魅力。

（一）心流理论的发展

20 世纪中期，米哈里·契克森米哈赖（Mihaly Csikszentmihalyi）在创意研究中提出了心流概念，并把心流定义为将个人全部精力投注于某一活动上的一种有序且和谐的感觉。米哈里·契克森米哈赖基于心流状态理论建立了三分区心流模型，后由米兰大学的Massimin 和 Carli 修正了三分区心流模型，最终提炼出四分区心流模型（见图1）。米哈里·契克森米哈赖经过大量实验，将心流归纳为明确目标、即时反馈、技能与挑战相匹配、行动与意识融合、专注、掌控感、自发体验、遗失自我意识、时间感知九点表现特征。以米哈里·契克森米哈赖所建立的心流模型为主干，影响心流体验的主要因素有三个层次，通过对目标、反馈、挑战和技能的调整，可以让玩家在进行虚拟游戏时获得沉浸式体验，甚至在潜移默化中得到更高级的文化体验。

图1 四分区心流模型

虚拟游戏本身具有动态性、非线性、多维度的特点。在数字时代，虚拟游戏为玩家提供了多样化的交互类型，虚拟游戏的中心点也从“系统”转变为“玩家”。因此，能否在虚拟游戏中获得充足的沉浸感成为玩家关注的重点。

心流是个体与环境互融的心理体验，将心流的原理与虚拟游戏的奖惩规则、人物设定、故事情节等方面相结合，采用当代网络技术进行游戏设置，可以有效增强虚拟游戏与玩家的黏合度。

（二）虚拟游戏设计框架

为完成本次游戏设计，笔者将心流理论的要素分为三点，即确立清晰的体验目标、提供即时且全方位的反馈、保持技能与挑战的平衡（见图2）。

图2 心流理论下侗族木构建筑营造技艺虚拟游戏设计框架

1.确立清晰的体验目标

清晰的体验目标是进入心流状态的前提条件。一般来说，体验目标越清晰，心流的价值就越大，玩家的体验动机就越高，在游戏中的表现就越规范[14]。因此，在确立清晰的体验目标这一层级，笔者设立了基础技巧学习和闯关模式两种游戏机制。

2.提供即时且全方位的反馈

全方位的反馈分为预设反馈与情感反馈，情感反馈是玩家与作品相互作用的结果。游戏体验主要通过作品和玩家两个对象构建情感联系，保持心流稳定性。全方位的反馈层级引入三维虚拟声音技术建立人类听觉模型、引入人机自然交互技术进行真实人物动作捕捉、引入图像驱动三维人脸自动生成技术进行人物三维虚拟肖像绘制，以获取多种感官的情感反馈信息。

3.保持技能与挑战的平衡

技能与挑战是引发心流体验的必要条件，当玩家所掌握的技能和挑战成正比时，体验感才能保持稳定。技能与挑战层级是建立在游戏玩家完成基础技能学习的前提下，设置游戏解谜提示和全网玩家分等级出题的游戏机制。当玩家在同一关卡出现五次错误时，就会触动第一次游戏解谜提示，解谜不限次数，系统会根据玩家的操作程度无限制触动，直至玩家顺利过关。联网竞技的游戏机制，不仅可以增强游戏与玩家的黏合度，还可以使玩家得到侗族木构建筑营造技艺的文化体验。

三、游戏设计实践

本研究以惯性传感器为动作捕捉基础，玩家需在指定区域录入自己的位置进行游戏。笔者使用Unreal Engine4.14.0虚拟引擎对捕捉后的动作重新进行参数设置，意在设计一个促进侗族木构建筑营造技艺传承与推广的虚拟游戏。游戏设计的目标是通过虚拟游戏系统，引导玩家进入心流体验，增强游戏对侗族木构建筑营造技艺的理解，促使玩家对侗族木构建筑营造技艺产生兴趣，进而能够在日常生活中发扬侗族木构建筑营造技艺的优秀文化。

本次游戏设计使用了Unreal Engine 4.14.0、TrueMotion、Unity3D等软件，其中TrueMotion捕捉到的动作需符合Unreal Engine 4.14.0所支持的BVH格 式。Unreal Engine 4.14.0对硬件和系统环境有规格参数要求，对本次游戏设计来说，生物角色的对象推荐三角面数≤ 10000，机械设备的对象推荐三角面数≤ 10000，两者均有布线要求，两者的贴图尺寸均≤512，均需漫反射贴图和首层UV。此外，生物角色需要骨骼动画（见表2）。

表2 Unreal Engine 4.14.0硬件及系统需求

（一）游戏规则可视化设计

整个游戏框架设定基础修行、技艺切磋、已达成就三个空间，分别对应初级、中级、高级三个游戏目标。游戏剧情设定为一个侗族木匠在虚拟世界中学习基础的木构建筑营造技艺，在完成所有的初级任务后，进入中级解锁更有难度的关卡，高级的游戏目标是联网排位赛，即全网玩家一起互动。玩家可运用已有的榫卯结构营造技巧建造家具、建筑等，系统会根据玩家提交作品的完成度进行难度分级，然后上传到互联网，由其他玩家自主选择适合自己难度的作品进行解码。为达到在短时间内获得最大的游戏快感，游戏设置了提示和解谜按钮。在这一游戏过程中，玩家能够充分了解侗族木构建筑营造技艺的核心技术（见图3）。

图3 游戏规则可视化设计图

（二）游戏技术内容

1.基础模型建模

侗族木构建筑总体来说有三步施工工序，分别是选材、工具、建筑。选材方面，基本采用材质强、纹理直、防腐细腻的樟子松为基本木材；工具方面，有钉斧、刨、鲁班尺、丈杆、墨斗等；建筑方面，分为制作丈杆、材料初加工、画线、制作构件、组装等。在本次游戏设计中，笔者提取了建筑工序中的制作构件和组装两个步骤并进行简化。简化过程为：首先，准备一块加工完成的凹木料，凸起部分由玩家根据提示来制作；其次，根据这一虚拟制作过程，引入墨斗工具对木料进行切边；最后，将两块木料合成即可。这一简化过程选取了侗族木构建筑营造技艺中较常见的透榫、燕尾榫和十字榫等为原型进行基础建模打样，再使用Autodesk Maya建模软件，采用樟子松木材质进行UV展开贴图，完成后的导出格式为FBX。

本次游戏设计将对人物动作进行实时捕捉，然后导入Unreal Engine 4.14.0中进行骨骼节点的匹配。游戏的基本动作为选择、拉近、缩小、切换、旋转；游戏的技术动作为整体切除和切边，基本动作和技术动作可以同时使用。不仅可以在游戏中对木料的可选择区域进行一个单元或多个单元的选择，也可以对提示、解谜、墨斗等工具进行选择，还可以对其中一块木料进行放大、缩小或旋转等细节操作，更可以挥动手臂对游戏中的上下两块木料进行切换选择，以准确掌握侗族木构建筑的结构。技术动作是游戏的常规操作，玩家可以选中切除多余木料，使用墨斗工具切除斜角边，以增加游戏的体验感。

3.引入三维虚拟声音技术

虚拟现实系统常采用耳机作为输出设备。为建立真实的三维虚拟声音，首先从单声耳源开始，经过声音系统处理，生成分离的左右信号，最终传入玩家的耳机里。本次游戏设计中，需要将计算机合成的声音与采样的真实声音叠加在一起，建立正确的人类听觉模型。

4.三维人脸重建技术

玩家利用摄像头上传人脸照片，系统会自动进行人脸检测，完整提取人脸轮廓和五官细节，再利用纹理图像融合和重新采样获取完整的人脸纹理图像，最终合成三维头部模型作为玩家的游戏形象。三维人脸重建技术在本次游戏设计中的运用极大地增强了游戏的趣味性。

（三）封测用户调查分析

本次游戏设计将通过封测期间的调查发现其存在的问题，提前了解玩家对游戏形象、画面风格、操作动作、基础技能、社交功能等体验的评价、看法和建议，为游戏的改进和完善提供依据。游戏测试共计四天，设计了四份调查问卷，问卷账号与玩家的游戏平台账号相关联，根据玩家的游戏进度匹配相对应的问卷。玩家每登录一天，便能完成当天的问卷。每份问卷的内容侧重点各有不同。

本次游戏设计摆脱了传统鼠键单一的游戏方式，引用了增强现实技术，营造了一个虚拟与现实相结合的游戏场景，经过此次游戏设计封测用户调查，笔者发现以下问题。

第一，玩家对游戏基础学习的知识接受度不高，欠缺游戏体验的文化内涵，游戏中榫卯结构模型的立体感剖析需加强，整体视觉效果有待加强。

第二，玩家认为动作体验效果不是很流畅，动作识别有延迟。登录界面的人脸识别与真人的匹配度不高，人物模型不够美观。

第三，进阶的社交功能过于复杂，操作困难，游戏满足感较低。高阶排行榜关卡的系统提示不够准确，使玩家理解有偏差，不能匹配好友一起过关。

此次调查报告为下一步游戏的改进和完善提供了重要的数据。接下来笔者会在本研究的基础上，不断完善和加强游戏细节，建立更完善的侗族木构建筑营造技艺数据库，以提升游戏的趣味性，促进游戏与非遗文化的更好融合。

四、结语

基于心流理论，将本次游戏设计分为游戏设备选择、游戏规则制定、游戏元素设计三个板块，分别对其进行游戏机制设计、核心技术支持研究。每个板块采取相应的任务，使其具备引发心流的前提条件，保证玩家在游戏中始终处于心流状态。在游戏娱乐的基础上，把侗族木构建筑营造技艺渗透进日常娱乐生活中，寓教于乐，进而影响更多的人去了解和接受侗族木构建筑营造技艺。