运用虚拟现实技术构建岳州窑陶瓷艺术博物馆

◆黄亚鹰 刘飞尤 祝雨（湖南理工学院）

1.引言

习近平总书记在 “十九大”的系列讲话中，一再强调文化自信在国家、民族发展道路上的深远意义，指出“没有高度的文化自信，没有文化的繁荣兴盛，就没有中华民族伟大复兴。”笔者运用虚拟现实技术来打造岳州窑陶瓷艺术博物馆，就是为了更好地传承与发扬岳州窑陶瓷文化。虚拟现实博物馆是一种让人与虚拟仿真场景进行交互活动的数字化信息博物馆，其使用VR技术通过视觉感受、姿态动作的方式来实现沉浸式的互动，使参与者获得更为生动的体验，强化博物馆进行大众教育的功能，开拓一条弘扬中国优秀传统文化的信息化途径。

2.虚拟现实博物馆的理论研究

2.1 数媒时代的虚拟现实博物馆

过去，传统的实体博物馆因为受着开放时间、所在地点等因素的影响，使得观众难以随时游览。现在，随着虚拟现实技术的兴起，（虚拟现实简称VR,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机软件生成一种多信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的仿真沉浸式环境。）使得虚拟现实博物馆（简称VR博物馆）的创建成为可能， VR博物馆中陈列着展品的高清数字化3D模型，用户不但可以通过文字、图片来浏览展品，还可以全方位地看到馆内藏品的各个角度及细节。展示理念发生了深刻的变化,展馆不仅体现在展示内容上的更新,更体现在展示方式上的嬗变,即从以注重展品为主转向以关注人类自身发展为主,从以分类陈设展示为主转向以营造体验式环境为主。

2.2 虚拟现实博物馆相比传统博物馆的优势

（1）虚拟现实博物馆可以存在于数字网络的平台上，有效地打破了时空界限，观众通过互联网技术就可以从世界任何地方随时访问VR博物馆。（2）虚拟现实博物馆具有极好的交互性。传统博物馆基于对展品的保护目的，观众普遍只能透过厚厚的玻璃来观赏展品。而用虚拟现实技术将数字世界和真实世界结合在一起，可以自动地为进入VR博物馆的访客优化照明，观众可通过自身动作控制虚拟环境的视角，在360度立体空间中从各个角度来观赏展品，甚至可以使视线进入展品的内部来仔细研究展品的结构关系。（3）虚拟现实博物馆可以给观众提供身临其境体验活动。比如观众在虚拟现实的陶瓷博物馆里，不仅可以参观传统陶器的生产工序，还可以采取制作虚拟陶器的游戏形式参与体验活动。观众可以通过VR工具来制作陶器，或对现有陶器进行改造，最终通过屏幕打印的方式拥有自己所做陶器的照片。（4）虚拟现实博物馆具有丰富的升级拓展空间。博物馆的管理者可以定期对虚拟现实博物进行优化和内容的更新，同时观众也可以在互联网上下载博物馆的更新模组，通过网络上传自己对博物馆的个性化改造，使VR博物馆的内容更加丰富和有趣。

3.岳州窑虚拟现实博物馆的构建实践

3.1 博物馆的场景搭建

笔者首先利用全景相机采集岳州窑古址的实景数据，然后在用UE4引擎软件和一些优化插件及动作模组来搭建VR博物馆。UE4引擎是用来制作虚拟现实场景的主要平台软件，其出色的画面效果、强大的材质编辑器、全面的蓝图程序系统可以完美胜任开发虚拟现实陶瓷博物馆的任务。虚拟现实陶瓷艺术博物馆的制作过程主要分为两个阶段：前期的3D模型制作与后期在UE4引擎内进行搭建渲染，通过UE4自带的材质编辑器，将贴图赋予至模型的表面，并通过调整各类参数值来达到逼真出色的材质效果。

3.2 虚拟现实陶瓷展品的制作

笔者使用3DSMAX建模软件制作出陶瓷展品模型，由于展品各个部分的形状及材质都有不同，需拆分成多个独立部分制作。制成基础模型后，对模型表面进行区域划分及编号，以便于后期添加不同效果的材质。因为用3DSMAX建模软件只能制作出带有表面贴图的“白模”，所以还需运用Photoshop图像处理软件为每一个模型制作基础颜色贴图，以及带有凹凸的数值信息的法线贴图，将完成的模型与贴图整理归纳导入至UE4引擎中，利用UE4引擎的材质编辑器对模型的颜色贴图和肌理质感进行设定与调整，以达到最为逼真的效果。

3.3 展馆灯光氛围的设置调整

在博物馆的建设当中，灯光的运用和气氛的渲染无疑是非常重要的一环。在完成了陶瓷展品模型的制作后，笔者使用UE4引擎生成虚拟展馆场景，将所有模型导入场景中进行布置。在展厅外部，笔者通过全局光照和天空球的编辑，营造出夜晚神秘环境效果，烘托出带有科技感的艺术气息。在展厅内，笔者使用不同亮度和光色来布置灯光，拉开展品与环境的主次关系。因为线光源主要通过发光材质贴图制作，发光强度较弱且调节范围小，总体上对场景的亮度贡献较少，更多的是起到装饰和引导视线的作用，所以为了完成照明的任务，笔者在场景顶部添加了适当数量的高亮度点灯光，由顶部结构面反射成面光源再反馈到场景中，通过这一处理，让原本生硬突兀的点光源变得柔和，同时可控制了灯光的亮度，有助于维持场景中的氛围基调（图1）。

图1 虚拟现实展厅小品效果 黄亚鹰

3.4 为岳州窑虚拟现实陶瓷艺术博物馆设计虚拟讲解员

笔者利用UE4引擎的机器人功能，制作了虚拟博物馆讲解员，当观众点击展品时，可以激活讲解或者演示该陶瓷展品的制作过程等。这种讲解员可根据不同时代展品的历史背景，伴随着特效声音用最适合的语调讲述展品的历史渊源。这样的讲解形式，有效地吸引了观众的注意，使其更能体会展品的艺术价值。

4.在构建岳州窑VR博物馆过程中所遇到的主要困难和具体解决方法

（1）在陶瓷模型贴图的过程中，刚开始用基础贴图对陶瓷模型做贴图效果，完成以后笔者发现这并不能很好地表现出陶瓷的材质，使用基础贴图的陶瓷模型看起来很粗糙，于是笔者试着采用了其它方法来做贴图。首先，把贴图导入在ue4的材质蓝图中进行调整，导入原始贴图basecolor，然后进行multiply加法混合，加上向量调节贴图亮度，在multiply通道给贴图加上颜色倾向，再加上desaturation节点和向量节点控制饱和度调整材质信息，但在此过程中，笔者又发现材质的一些高度信息和高光粗糙度表现不明显，于是又在PHOTOSHOP图像编辑软件里面把贴图导入，根据红色通道做出高光，根据绿色通道做出粗糙度，根据蓝色通道做出金属质感，然后把这3张贴图合在一起再进行导入，在ue4里面进行合成multiply加上向量调整相关的粗糙度，最后再在模型中导入法线贴图，一张完美的贴图就做成了，而且采用了通道贴图，改进了以往需要大量调试出现的贴图问题，提高了制作效率。

（2）在天空的贴图中，因为是ue4自带的效果是没有晚上的效果，所以笔者把自带的directional light actor 给清除了，让天空贴图为主体，调整天空贴图的sun height 来实现，改变一下clound 和stars brightness 的含量，然后笔者又找来了天空星球的图片，在ps中做了一些处理，把不要的部分变成透明图层。随后新建一个材质球，并且把blend mode 改成additive模式，让贴图自己变成自发光体，让图片不显示透明图层，然后赋予在一个box上当做贴图，让box经过变形变成面片后铺在天空上，形成了完美的星球效果。

5. 结语

虚拟现实技术创造了一种崭新的视觉体验和人机交互方式，将观众带到不可触及的虚拟环境中，它代表着信息产业重要的发展方向。将虚拟现实技术应用于VR博物馆的搭建，发挥VR博物馆的优势来改善传统实体博物馆的缺陷，极大限度地拓展了博物馆的空间，以一种更为有效的方式让中国优秀传统文化在互联网平台上进行快速传播。

[1]孙元欣,高维和.中国2010年上海世博会各国展示科技与应用前景[M].上海:上海科学技术出版社,2010.

[2]吴予敏.传播与文化研究[M].北京:北京大学出版社,2007.