山西榆次老城街道虛擬交互漫游設計研究

劉竹青

摘 要：使用數字交互和虛擬現實技術來實現榆次老城的漫游，對于榆次老城來說，是一種新的虛擬數字化方式。該系統具有跨媒介、跨時空的特性，作品最大的特點是參與性和交互體驗性，這種獨特的沉浸感除了依靠技術手段以外，空間與時間上的交叉也是作品的獨特魅力。它打破了傳統介質的局限，同時也使榆次老城以數字化的手段得以永久性的保存，并以此傳承晉商文化。

關鍵詞：虛擬現實技術;交互體驗;數字化

虛擬交互設計藝術是技術性與藝術性的完美契合，是當下風靡的數字藝術形式?？臻g和時間上的“穿越”，是提升作品感染力的重要方式。它的交互體驗感、沉浸感是虛擬交互作品獨一無二性的價值體現。

榆次老城虛擬漫游交互系統打破了傳統自然條件下的時空界限和地方壟斷，它是一個與現實世界不同的“真實”古代傳統建筑。觀者可以在其中隨時隨地自由移動，多方位了解晉商建筑遺產的藝術價值和文化底蘊。該作品用動態交互的方式讓觀者對榆次老城的歷史底蘊和文化有一個身臨其境的全方位審視，它可以由玩家自己挑選觀看及游玩角度。這是傳統的紙質效果圖和三維動畫無法與其相比的。虛擬交互系統借助數字媒體藝術創作與技術手段，為傳統古建筑提供了新的數字化保護與傳承模式，它傳播的特殊手段可以提升國民對古建筑的理解度與熱衷度。虛擬交互系統將刻板的資料轉換為音視行同步的數據信息，為古建筑的傳承與保存提供了更多的可能性。

一、榆次老城虛擬漫游交互系統創作藝術性研究

（一）創作的基本思路

該系統對古代建筑文化和虛擬現實進行系統的研究，完美地實現了現實與歷史的有效重疊，現如今虛擬建筑技術廣泛應用于多個行業，但三維建模和系統優化技術、施工技術，還有許多懸而未決的問題。本文著重于介紹如何保護和傳承榆次老城文化遺產，利用虛擬交互系統將數字媒體技術與古建筑文化有機地結合起來。虛擬交互技術可以讓觀者在古城現場直接使用計算機或手機來觀看，該技術在個人PC端和手機端復制老城的獨特景觀，能夠使觀眾提高對古城的認識并參與到晉商建筑文化的保護中。

自由交互世界是虛擬現實系統一直追求的完美形態，在自由交互世界中，玩家可以實時操縱游戲對象。榆次老城建筑是集許多藝術文化于一身的綜合體，虛擬現實系統和榆次老城古建筑的結合能夠開辟一個新的領域。山西是中國古代建筑的寶庫，與耗資巨大的工程修復相比，我們可以節省大量的維修費用再現榆次老城的風采。通過不斷實踐測試，我們建立了交互式遠程漫游系統，使用數字技術和藝術處理的方法來實現榆次老城古建筑形態的準確性、材料的真實性和老城全局的藝術性。

（二）榆次老城的基本情況

榆次老城位于山西省晉中市榆次區，是隋開皇二年（公元582年）在漢城舊址上建成的，已有1400多年的歷史。它是根據傳統規劃思想和漢族的建筑風格建造的城市，是漢族人民的聰明才智和毅力的結晶。榆次老城景區建筑宏偉，造型美觀，結構豐富多彩，其獨特的地理位置是山西商旅旅游黃金之路的起點。它有多個景點，其中漢民俗和民間藝術的豐富多彩也賦予榆次老城靈氣和活力，在這里總共拍攝超過50部電影電視。與此同時，歷史的滄桑，民族的命運，與自然、歷史、人文、晉中本土藝術巧妙地融為一體，讓它有一種時間交錯的感覺。榆次老城宏偉的建筑群、完整的晉商文化和完整的城市功能在國內是罕見的。

（三）榆次老城虛擬現實的價值所在

為了更好地繼承榆次老城區的悠久歷史，需要對舊城區的虛擬現實進行數字化處理，特別是舊的拱門、牌樓、橋的修復。我們使用虛擬仿真技術模擬真正的榆次老城，并在榆次老城啟動虛擬互動漫游項目。該項目允許人們在三維虛擬環境中直觀地探索建筑物，并且身臨其境全方位沉浸于舊城區，還可以選擇和改變任何角度、任何細節，并在各種模式之間切換，例如步行、跑步、預覽等，玩家也可以選擇自己的路線。此外，在漫游過程中可以實現霧、雨、晴和多云等天氣的比較。這是傳統建筑效果圖和普通3D動畫所無法比擬的。我們使用3D MAX軟件恢復舊城區的主要街道和舊建筑，并使用虛擬引擎U3D實現人與機器之間的交互。在交互過程中，街道的歷史背景、景點須知、周圍食宿行等多種旅游項目都會在個人PC端中顯示出來，它還會把一些晦澀難懂的歷史知識通過圖文影像的方式展現出來。虛擬現實漫游互動老城項目模擬了山西商人文化的精髓和活力，為游客提供身臨其境的體驗。

二、榆次老城虛擬漫游交互系統制作過程

首先開展初步工作，包括對老城內容和應用軟件的選擇、顯示平臺的甄選、自定義任務文化參數、時間軸規劃和其他相關內容的參考。

中期階段主要是項目的實際創建過程。第一步是到榆次老城進行實地考察并收集相關信息，包括對圖像信息的收集和存儲數據的收集，還有一些手繪圖紙和與榆次老城相關的文字材料的收集與甄選。第二步是調查收集榆次老城區古建筑的信息，對收集的數據進行過濾和排序，便于以后實際使用過程中執行并進行系統分析。在此基礎上，再對模型進行建模，為了保持榆次老城虛擬漫游系統的“真實性”，有必要加入復刻的古建筑模型，進行照片和采集數據，并設置和渲染燈光。第三步，虛擬現實和交互漫游的綜合處理。3D MAX軟件主要用于建模過程和后期模型渲染，Photoshop主要用于古建筑紋理的復現和一些圖形的特殊處理，最后用于虛擬顯示和交互式合成的軟件是U3D。

后期階段主要是對榆次老城交互漫游系統進行最后的測試，對漏洞進行修改和發布作品。

三、榆次老城虛擬現實系統交互展示的設計

（一）創建、映射和渲染數字3D模型

榆次老城街道虛擬交互漫游項目的設計和制作過程中，結合模型不同的特征運用不同的制作方法。

優化模型，使用更多紋理來表示復雜細節，并減少空間補丁的數量，這樣做的意義是在模型復原不會丟失更多原建筑的信息，并以此來達到良好的復制效果。

由光影貼圖和紋理貼圖組成的混合材質可以記錄大量復雜的光影效果，并確保材料的紋理不受影響。

在榆次老城的虛擬漫游系統環境中，色彩還原是否真實非常重要。要想讓體驗者感受身臨其境，同時也讓古建筑的修復顏色真實，其中對古代建筑的繪畫就占據了非常重要的位置，但是由于常年風化和太陽照射的影響，實地繪制的建筑顏色就會變得非常模糊。所以后期我們必須先在Photoshop中恢復繪制的圖案，再將其映射到原始的圖像材質中去。

（二）通過虛擬現實軟件（U3D）進行交互式漫游設計

完成了在3D MAX中創建模型的工作，接下來使用U3D編輯虛擬漫游場景。虛擬交互的機關觸發是U3D的核心內容。U3D擁有嵌套多種開發語言的功能和特點，獲得了當前虛擬現實項目的獨一無二的地位。

最后是運用U3D軟件進行測試，主要對整個系統進行交互式碰撞測試。測試系統有兩種主要方法，一是設計者的內部測試方法，用于優化整個項目文件的工作，其關鍵是代碼測試、性能測試和系統質量測試。二是邀請有經驗的用戶測試周圍環境，這種測試的主要目的是測試系統的流暢性和用戶體驗的心理預期，其主要包括對系統的滿意度、可操作性和易學習性這三個內容的測試。

四、虛擬交互漫游實現和測試發布

在這一階段，對榆次老城虛擬現實互動漫游項目進行整體協調和改進。調整主要是為了測試系統交互的可操作性、卡頓情況能否如預期目標等。最后，作品被釋放并顯示出來。

榆次老城交互式漫游系統通過非專業級的計算機設備、顯示設備，讓人們不必出家門也可以切實地感受到晉商文化。如今已經由傳統化藝術時代已經邁入數字化藝術時代，虛擬現實技術的發展使得藝術的表現形式以及藝術的界限產生了本質的變化，充分利用虛擬交互藝術的技術性特點的同時，能夠將榆次老城文化資料轉化為音視形并茂的數據信息，為非物質文化遺產的保存與呈現提供了更多的可能性，并將榆次老城以數字化的形式進行永久性的保存，并以此來傳承晉商文化。

參考文獻：

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作者單位：

晉中職業技術學院