青铜器VR作品开发技术与实践

杨艳萍 傅骏 魏灵玥 戴旺 傅馨竹 蔺虹宾

摘 要：【目的】国家提倡使用虚拟现实技术为文化强国建设提供有力支撑。开发青铜器VR作品是弘扬传统文化的重要体现。【方法】在开发青铜器VR作品的素材准备阶段，首先，选用光影魔术手、录音专家、BBFlash等软件处理文本、图片、声音和视频等素材。其次，选用FreeCAD、3DSmax、Scultrips来绘制场馆、青铜器三维模型，导出为fbx、babylon等格式备用。最后，使用Unity3D、万维引擎来开发作品，分别发布成.exe和网页版。【结果】开发出的青铜器VR作品达到预期效果，让青铜作品借助虚拟现实技术“活起来”，有效践行了传统文化创新发展的理念。【结论】开发青铜器VR作品是系统性工作，需要多方面支持，要严格遵循素材准备、三维建模、开发与发布的流程，结合具体设计方案选择相应的设计软件。

关键词：青铜器；
VR作品；
开发技术

中图分类号：TP391.9；
TS934   文献标志码：A   文章编号：1003-5168（2023）09-0027-04

Abstract：
[Purposes] The state advocates the use of virtual reality technology to provide strong support for the cultural power. The development of bronze VR works is an important embodiment of carrying forward traditional culture. [Methods] In the material preparation stage of developing VR works for bronze ware， firstly， software such as NEO iMAGING， sound recording expert and BBFlash were used to prepare materials such as text， pictures， sound and video. Secondly，FreeCAD， 3DSmax and Scultrips were used to draw the stadium and bronze three-dimensional model ，which were used to export to FBX， Babylon and other formats for backup. Finally， we choose Unity3D and the world dimension engine to developed works which were published as EXE and web version. [Findings] It was proved that the VR bronze ware works achieved the expected effect， which made the bronze ware works“Come to life” with the help of virtual reality technology， and effectively promoted the innovation and development of traditional culture. [Conclusions] The development of bronze ware VR works is a systematic work， which needs support from many aspects. The process of“Material preparation-3d modeling-development and release” should be strictly followed， the corresponding design software system is selected according to the concrete design scheme.

Keywords：
bronzes; VR works;develop technology

0 引言

2022年11月，工业和信息化部、教育部等五部委联合发布《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》（以下简称《行动计划》）。《行动计划》重点任务“加速多行业多场景应用落地”中的“虚拟现实+文化旅游”领域提出，推动文化展馆、旅游场所、特色街区开发虚拟现实数字化体验产品，让优秀文化和旅游资源借助虚拟现实技术“活起来”。

本研究以省级大学生创新创业课题“你好，青铜器”流程为依托，可选用不同软件，利用虚拟现实技术将青铜器融入VR环境中，丰富作品文化内涵，助力弘扬中国传统文化。

1 素材准备

开发VR作品所需素材有图片、文字、声音、视频等，对收集到的素材处理后才能使用。Everything可在秒级甚至毫秒级对全盘资料文件名进行查找，TextSeek可对多种格式的正文内容实现关键词快速查找。

1.1 文字

文字素材在VR作品中既可纯文字展示，也可在图片中展示。在aconvert.com中将pdf文档转化为可编辑文本。使用字体时不要侵犯版权，“字由”提供免费字体，可供选择。对中文和汉语翻译时，选用DeepL翻译，可实现多种语言的相互转换。利用百度AI开放功能制作了“人工智能图像识别小帮手软件（2019SR0504972）”，通过OCR技术将图片转换为文字，正确率接近100%。

1.2 图片

可选用“亿图脑图”或“知犀”来制作思维导图、流程图。“光影魔术手”拥有自动曝光、亮度对比度、饱和度等调图参数，能轻松实现背景虚化、局部上色、褪色旧相等数码暗房特效，还提供海量精美边框素材。“光影魔术手”的“抠图”功能包括自动抠图、手动抠图、形状抠图、色度抠图等。在使用自动抠图功能时，用户可使用“自动笔”在需要保留的部分画线、用“删除笔”在需要删除的部分画线，经过细节整理后进行保存，就可获得无背景的png格式图片。利用“光影魔術手”的自动抠图功能对照片进行处理，处理前后的对比如图1所示。

1.3 聲音

声音素材的处理包括从视频中提取、合成片段及声音格式的转换。使用录音专家可将视频中的文字提取出来，实现格式转换，还可将文字转化为音频，甚至可将某一部分声音素材提取出来。本研究利用百度AI人工智能技术制作的小程序“人工智能技术利器软件（2020SR0453598）”，实现文本到语音的转换，并生成MP3文件。

1.4 动画

ScreenToGif可实现录制gif动图，支持录制屏幕、摄像头录制。编辑器对录制的导入动画逐帧进行编辑，能编辑画面，也能调整帧数。

1.5 视频

可选用PotPlayer软件观看下载的视频素材，界面简洁，兼容多种格式，支持字幕切换、音轨切换、倍速播放等。录制的视频选用英国Blueberry Software公司开发的BBFlashBackPro软件，帮助用户录制屏幕中的所有动态图像。只要录制、编辑时，可添加片头、片尾、字幕、高亮、指示灯，发布的格式要满足设计需要。

2 三维建模

利用AIGC技术设计青铜器园区。选用开源软件FreeCAD绘制场馆、凉亭等建筑物及门窗、展柜、画框等模型场。选用开源软件Scultrips绘制鼎、簋、匜、三星堆面具等青铜器。完成模型贴图后，输出为fbx或babylon格式备用。

2.1 园区设计

利用AIGC技术对园区进行设计。Artificial Inteligence Generated Content（AIGC）是利用人工智能技术生成文字、图像、视频、音频、游戏等内容的［1］。研究团队利用AIGC技术设计的青铜器园区初稿如图2所示，后期在此基础上进行详细设计。

在手机上应用AIGC技术，可选用Dream by WOMBO（梦境生成）、梦幻AI画家。

2.2 场馆模型绘制

青铜器展馆、亭台楼阁等建筑物及门窗、展柜、画框等模型有确定尺寸，可选用机械类三维软件进行绘制，常用的商业机械三维软件有Solidworks、UG、Creo等，开源软件有DesignSpark、FreeCAD等。FreeCAD是法国Matra Datavision公司开发的、基于OpenCASCADE的开源CAD/CAE工具，常用于机械、建筑、船舶等行业的绘图，生成、进入需要绘制草图的平面，创建相对于当前图形距离或角度的平面，绘制的基本形状有点、直线、多线段、圆、圆弧、矩形等，只能对封闭图形（所有点都有连接）进行拉伸、旋转操作［2］。

2.3 青铜器模型

绘制艺术类三维模型建模可选用3DSMax、Maya、Zbrush等商业软件。开源艺术类三维软件有Sculptris、Blender等。Scultrips是从一个球体或平面开始，用Crease折痕、Rotate旋转、Scale缩放、Draw雕刻、Flatten抚平等笔刷工具绘制各类艺术三维模型，使用Reduce Brush降低网格密度、Subdivide All细分模型、Mask绘制遮罩、Symmetry对称开关等，实现精细绘制。利用开源艺术类软件 Scultrips绘制三星堆面具模型如图3所示。

3 VR作品开发

用Unity和万维分别制作“你好，青铜器”VR作品。当用户靠近青铜器时，触发激活文本、语音、图片和视频等素材，进行深入学习，通过“知识问答”来检验学习效果。

3.1 开发引擎

VR作品的原生开发引擎有Unity3D、UnrealEngngine、CryEngine、VRPlatform等，要求开发者具

有良好的编程能力和较高的英语水平，能熟练安装

SDK，以适应不同的硬件或发布成各种版本。OpenVR是由 Valve公司开发的VR设备通用API，不关注硬件设备造成的差异。

3.2 利用Unity3D开发

Unity3D开发流程如下，素材导入、场景布置、编写脚本并调试、发布，要求电脑配置较高，保证编辑过程流畅［3］。

3.2.1 素材导入 。①导入Unity3D素材。右键Project/Assets，选择Import Package，导入标准包Standard，分类在Favorites中。点击菜单“Window/Asset Store”，导入商城资源。②导入项目收集和制作的素材。音频可直接试听，能显示时长，图片导入时默认为Texture格式，选中Texture后在Inspector/TextureType/Apply中转换为Sprite（2DandUI）。要注意的是，模型素材必须为.fbx格式。

3.2.2 场景布置。根据AIGC设计的园区初稿，在Unity3D中利用地形Terrian绘制园区的三维模型，添加花草树木、湖泊波浪。添加风区Wind Zones组件，导入绘制好的5个青铜器展馆三维模型，布置在园区模型内，为灯具添加Light组件。检查模型位置是否正确，调整优化布局，完成场景布置。在 Unity3D中布置的“专题馆”展馆如图4所示。

3.2.3 脚本与调试。目前，Unity3D只支持C#语言。为实现靠近“虢季子白盘”时电视墙dsq自动播放“虢季子白盘.mp4”，离开青铜器时电视墙dsq停止播放，触发代码如下。

private void OnTriggerEnter（Collider other）

{

if （other.tag == "Guojizibaipan"）

dsq.VideoClip=“虢季子白盘.mp4”;

dsq.gameObject.SetActive（true）;

}

private void OnTriggerExit（Collider other）

{

dsq.gameObject.SetActive（false）;

}

在Visual Studio中编写脚本并调试。若脚本有修改，保存后再次运行。

3.2.4 发布。Unity3D项目发布成.exe的步骤如下，选择File/Build Settings，点击Add open scene添加场景，将启动场景放在第一个。选择需要发布的平台，点击Build，在弹窗中设置路径、名称后點击保存。

3.3 利用万维引擎开发

万维引擎开发VR作品的一般流程如下，素材导入、场景布置、填写Excel表格并调试、发布。上述过程是在www.cool360.com中直接完成。

3.3.1 素材的导入。导入图片、声音和视频素材后，万维引擎为每个素材赋予一个ID号，以便调用。导入园区、场馆等模型的格式必须为.babylon。在万维引擎的“资源面板”中，右键点击“上传”，导入三维模型。

3.3.2 场景布置。在万维引擎的“资源面板”中选中babylon，右键选择“加载”，导入园区、场馆等模型，放置青铜器，同时调整位置、比例、优化。

3.3.3 脚本与调试。万维引擎不用编写脚本，只用填写Excel表格，就可实现复杂的逻辑和各种功能。为实现青铜器“知识问答”功能，在Excel表中D列和H列填写的内容见表1。

[D列 H列 GUI事件， 2D画布.知识问答.下一题， 点击 *题干=“所谓“藏礼于器”体现了青铜器的哪种功能：” *选项1=“A.装饰功能” *选项2=“B.文化功能” *选项3=“C.社会功能” *选项4=“D.宗教功能” *正确答案=C ]

由表1可知，“知识问答”的正确答案为“C”。用户选择答案C时，答案C按钮将变灰，提示“答对啦！”。万维引擎中设置的青铜器知识问答如图5所示。

万维引擎的Excel表格每3 s自动保存一次。当用户修改Excel表格内容时，不用采取保存操作，避免因未保存而出现丢失的情况。

3.3.4 发布。在万维引擎中点击“发布”，将获得一个网址，用户可通过网址来访问VR作品。

4 结语

《行动计划》提出“以虚拟现实新业态推动文化经济新消费，为制造强国、网络强国、文化强国和数字中国建设提供有力支撑，不断满足人民群众对美好生活的需要”。应用虚拟现实技术开发文旅产品具有广阔的发展前景。

“你好，青铜器”VR作品成功研发后，用户可自主控制游览顺序及文本、语音、图片和视频等一个或多个方式，适用于不同年龄阶段人群，让用户在沉浸式环境中学习青铜器的知识和制造技术，充分体现现代VR作品的特色和优势，弘扬传统文化，增强民族自豪感。

在开发制作VR作品的各个环节中，均有多个软件和技术可供选择，应综合考虑功能和价格，作出恰当的选择，对收集到的素材和免费试用软件一定要注意知识版权保护范围。

参考文献：

［1］翟尤，李娟.AIGC发展路径思考：大模型工具化普及迎来新机遇［J］.互联网天地，2022（11）：22-27

［2］李振广.基于FreeCAD的粒子模拟三维建模软件平台研究［D］.成都：电子科技大学，2021.

［3］孔吉宏，丘恩华，吕毅松，等.基于Unity的水电站安全操作仿真平台设计［J］.电子设计工程，2022（23）：66-70.

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