黨海濤 吳曉釩 孫明典 王世委 王濤

關(guān)鍵詞：3Ds Max；Unity 3D；交互設(shè)計(jì)；輪胎

1引言

在小說(shuō)《雪崩》一書(shū)中就已經(jīng)描繪出互通現(xiàn)實(shí)的虛擬世界，人們只要用各種通信手段與終端網(wǎng)絡(luò)相連，便可以在虛擬世界中擁有數(shù)字身份，白此之后人類(lèi)打開(kāi)了元宇宙的認(rèn)知大門(mén)。1999年，一部科幻風(fēng)的電影《黑客帝國(guó)》風(fēng)靡全球，電影中人們的大腦神經(jīng)連接著巨大的AI系統(tǒng)母體，母體模擬出真實(shí)的人類(lèi)世界，超前的科技思想正是我們現(xiàn)在正在探索的技術(shù)。2003年，虛擬平臺(tái)“第二人生”被美國(guó)林登實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出來(lái)，這是第一個(gè)現(xiàn)象級(jí)的虛擬世界，用戶(hù)可以在虛擬空間實(shí)現(xiàn)社會(huì)交流和經(jīng)濟(jì)交易，這被認(rèn)為是元宇宙的初期形態(tài)[1]。如今，通過(guò)VR設(shè)備我們可以前往一個(gè)同現(xiàn)實(shí)世界一樣真實(shí)的虛擬世界。FaceBook主要?jiǎng)?chuàng)始人馬克·扎克伯格在2021年3月更是將其改名為Meta。其意味深長(zhǎng)，Meta正是Metaverse（元宇宙）的前綴。

不同類(lèi)型的博物館，記錄著自然歷程與人類(lèi)文明活動(dòng)的多元信息，承載著各個(gè)國(guó)家與民族的社會(huì)記憶與美學(xué)風(fēng)范，包含著厚植家國(guó)情懷、促進(jìn)文明交流的力量。

近年來(lái)，有許多文化產(chǎn)業(yè)通過(guò)創(chuàng)新的技術(shù)手段展開(kāi)跨界融合，深度發(fā)掘中國(guó)文化的價(jià)值、實(shí)現(xiàn)線上讀中華的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化，從而探索“人文+科技+商業(yè)”的新模式，可以助推文化領(lǐng)域的便捷性發(fā)展。結(jié)合自身專(zhuān)業(yè)特色并融合信息技術(shù)建立虛擬仿真的輪胎博物館，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)“以具有包容性、多樣性和參與性的方式與公眾交流”，讓人們足不出戶(hù)進(jìn)行線上展覽、線上導(dǎo)覽、線上教育課程等，開(kāi)發(fā)有深度、有個(gè)性的科普文化產(chǎn)品，提供更具思想性和內(nèi)涵性的文化服務(wù)[1-2]。

元宇宙輪胎博物館作為新時(shí)代文化融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)物，不僅可以讓更多年輕人線上了解中國(guó)輪胎文化，也能夠吸引越來(lái)越多的年輕人從線上走人實(shí)體企業(yè)，了解我國(guó)輪胎行業(yè)的發(fā)展，從而進(jìn)一步增強(qiáng)文化獲得感和大國(guó)工匠自豪感。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)功能

元宇宙輪胎博物館系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了讓更多的人了解輪胎的發(fā)展歷程，特別是中國(guó)輪胎從無(wú)到有再到現(xiàn)在遍地開(kāi)花的現(xiàn)貌。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，為了讓使用者身臨其境，設(shè)計(jì)之初在多個(gè)輪胎工廠進(jìn)行游覽采樣，然后在博物館系統(tǒng)中加入了視頻介紹、圖文介紹、語(yǔ)音播放、模型拆解的功能，以及在系統(tǒng)中加入知識(shí)點(diǎn)過(guò)關(guān)的環(huán)節(jié)。系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)如圖1所示。

點(diǎn)贊評(píng)論子系統(tǒng)：在登錄系統(tǒng)中有實(shí)名認(rèn)證和注冊(cè)登錄功能，進(jìn)行注冊(cè)和實(shí)名認(rèn)證的游客可以在每張圖片或鏈接視頻中發(fā)表自己的想法，也可以與其他游客進(jìn)行留言互動(dòng)，相互探討，進(jìn)行思維的碰撞，在看到精彩的內(nèi)容后也可以點(diǎn)贊。

圖文介紹子系統(tǒng)：輪胎的發(fā)展史悠久、豐富，每個(gè)階段都有里程碑式的紀(jì)念，在每個(gè)大廳中都有精彩瞬間被定格成圖片，并且點(diǎn)擊圖片之后會(huì)配上簡(jiǎn)潔的文字介紹。

視頻鏈接子系統(tǒng)：進(jìn)入現(xiàn)代輪胎發(fā)展史，簡(jiǎn)單的圖片無(wú)法全面記錄發(fā)展全過(guò)程，通過(guò)鏈接形形色色的視頻讓游客更加真實(shí)地感受輪胎的變化。

模型拆解子系統(tǒng)：對(duì)于輪胎的結(jié)構(gòu)，大部分人是不太了解的，在經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的拆分之后，將輪胎分為各個(gè)部件，通過(guò)拆裝子系統(tǒng)，把輪胎的組成分布進(jìn)行清晰地展示，操作者可以按部就班地組裝輪胎。

語(yǔ)音播報(bào)子系統(tǒng)：在博物館中有很多文字介紹以及一些導(dǎo)言，為了方便游客的游覽，語(yǔ)音播報(bào)功能可以讓游客體驗(yàn)感更強(qiáng)。

知識(shí)闖關(guān)子系統(tǒng)：博物館設(shè)計(jì)了很多的知識(shí)點(diǎn)，在游覽完每個(gè)大廳之后進(jìn)入下一個(gè)大廳之前會(huì)有一道關(guān)卡，涉及一些知識(shí)的問(wèn)答，游客了解之后便可以進(jìn)入下一個(gè)展廳。

3博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與場(chǎng)景搭建

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目是以科學(xué)性、學(xué)術(shù)性為前提，是面向所有人群設(shè)計(jì)的數(shù)字輪胎博物館，因此為了填補(bǔ)大眾對(duì)輪胎認(rèn)識(shí)的空白，展示輪胎的結(jié)構(gòu)、制造和發(fā)展歷程，展覽內(nèi)容分區(qū)規(guī)劃，共設(shè)置5個(gè)展區(qū)：博物館大廳、輪胎發(fā)展史廳、紅色精神廳、中國(guó)工匠廳、走進(jìn)輪胎廳。具體如圖2所示。每個(gè)展區(qū)都有展示重點(diǎn)和亮點(diǎn)設(shè)計(jì)，場(chǎng)景配合內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)建，由淺人深地帶領(lǐng)觀眾了解世界輪胎工業(yè)發(fā)展、中國(guó)輪胎工業(yè)發(fā)展、大國(guó)工匠精神和輪胎相關(guān)知識(shí)。

3.2模型搭建

在建模方面，我們選擇老牌的建模軟件3DsMAX，其功能比較豐富，其中Material Editor（材質(zhì)編輯器）是該軟件中一個(gè)強(qiáng)大的功能板塊，越是生動(dòng)的模型，越需要更好的材質(zhì)。強(qiáng)大的材質(zhì)編輯器可以為我們節(jié)省很多不必要的建模日寸間，達(dá)到事半功倍的效果[3]。

3DMAX建模完成后，點(diǎn)擊“File-yExport”，將模型文件導(dǎo)出為FBX文件，注意彈出的“FBX Export”面板，這里包含模型動(dòng)畫(huà)、骨骼工具、材質(zhì)等一系列的導(dǎo)出設(shè)置。在模型中添加這些內(nèi)容，就需要將不必要的復(fù)選框劃掉。

打開(kāi)Unity 3D，右擊project文件夾，再點(diǎn)擊import package，找到自己存放模型的文件夾，將資源包導(dǎo)人其中，然后將其放置在場(chǎng)景中合適的位置上，在Project中找到剛剛導(dǎo)人的FBX模型資源包，點(diǎn)擊“選中”，用修改模型尺寸的方法來(lái)修改FBX模型的尺寸，這樣3Ds MAX中導(dǎo)出的模型就順利導(dǎo)人Unity3D的場(chǎng)景中。具體如圖3所示。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1虛擬場(chǎng)景搭建

在3Ds MAX軟件中完成建模后，導(dǎo)出FBX格式的文件，模型中包含嵌入貼圖、動(dòng)畫(huà)等，將其導(dǎo)人Unity 3D中會(huì)導(dǎo)致貼圖丟失，使原場(chǎng)景失真[4]。所以，模型導(dǎo)人后，在project面板Assets中創(chuàng)建Models，添加缺失的貼圖等，以完成場(chǎng)景的導(dǎo)人。在場(chǎng)景導(dǎo)人完成后，為了讓場(chǎng)景更加美觀，我們也可以加入高亮的插件放人High Lighting System文件夾中，并完成腳本編寫(xiě)，將其應(yīng)用于我們搭建的博物館系統(tǒng)中。系統(tǒng)的部分場(chǎng)景如圖4所示。

4.2功能實(shí)現(xiàn)

（1）視角交互。

添加漫游攝像機(jī)，用腳本來(lái)控制攝像機(jī)漫游以及攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)的視角，并進(jìn)行碰撞檢測(cè)，以免攝像機(jī)掉出展廳或沖出展廳?？刂埔暯且苿?dòng)的核心代碼能夠使鍵盤(pán)WASD按鍵進(jìn)行前后左右移動(dòng)[5]。

5結(jié)束語(yǔ)

輪胎博物館是我國(guó)輪胎科技文明發(fā)展的歷史記憶和憑證[6]。為了將大國(guó)精神發(fā)揚(yáng)下去，結(jié)合Unity3D和3Ds Max開(kāi)發(fā)出有關(guān)我國(guó)的輪胎博物館。

元宇宙輪胎博物館可以為收藏、宣傳教育和科學(xué)研究做出貢獻(xiàn)，是科學(xué)文化事業(yè)傳播的重要組成部分。基于3Ds Max和Unity 3D的虛擬展示系統(tǒng)，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景[7]，是一款面向所有人群的數(shù)字博物館，用戶(hù)可以打破空間的限制，在任意距離全方位觀賞展品，并打破時(shí)間的限制，足不出戶(hù)就可以輕松觀賞。元宇宙輪胎博物館的建設(shè)對(duì)于大眾了解中國(guó)輪胎工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展，致敬中國(guó)的輪胎工匠，助力民族輪胎企業(yè)的發(fā)展有重大的意義。