王凯 张搴
摘 要：本文从荥阳故城遗址的现状入手，追溯荥阳故城丰富的历史文化背景，通过虚拟现实展示荥阳故城遗址，并对文化遗产的保护、继承和传播寻找新方案。在新的时代背景下，通过虚拟现实展现荥阳故城遗址的汉代文化遗产，增强民族文化自信和文化自豪。
关键词：文化遗产;虚拟现实;荥阳故城遗址
1 荥阳故城遗址的介绍
荥阳故城遗址位于河南省郑州市北部惠济区古荥镇，从春秋开始就是中原地区重要的政治经济文化活动中心。荥阳故城遗址西临世界文化遗产丝绸之路起点洛阳，南临世界文化遗产中国大运河通济渠郑州段，北临黄河，东临黄河湿地，中国大运河与黄河交汇于此。荥阳故城遗址从公元前六七世纪开始就是郑国当时的政治经济文化中心，汉代是荥阳故城遗址发展的黄金时期，形成了汉代官办冶铁中心。
2 荥阳故城遗址的现状
荥阳故城遗址，现存城墙、汉代冶铁遗址、汉代城池、汉代居民、汉代运河遗址。通过虚拟现实人机交互展現考古发掘的汉代碎片化遗址，在还原现存的汉代残垣断壁的同时，虚拟现实交互设计可以对场景进行交融性的整合并清晰展现出来。
3 还原荥阳故城遗址的难度和意义
荥阳故城遗址位于黄河和大运河的交汇处，大运河的前身是荥阳故城遗迹西的鸿沟。大运河和黄河带来便捷交通往来的同时，也让位于交通枢纽的荥阳故城遗址成为兵家必争之地和洪水泛滥之地。战乱和洪水使得荥阳故城现今保存的多为明清建筑。荥阳故城汉代冶铁遗址是汉代中原地区最大的官办冶铁机构，它也是推动农业发展的重要保障。
4 应用虚拟现实人机交互实现文化遗产保护的意义
在虚拟现实广泛应用的今天，虚拟现实艺术有了更多的展现可能。交互艺术是艺术家与工程师通过一个技术平台，为观众创造一个虚拟的互动体验空间。交互活动在不同的领域中进行，指引访问者通过不同的方式进行自我创造。[1]荥阳故城虚拟现实交互设计通过虚拟现实营造出真实的自然环境和历史场景，再通过人机交互技术创新和交互方式设计创新让用户获得全新的体验。
4.1 荥阳故城虚拟现实的历史沉浸感
沉浸是使用户感觉完全置身于虚拟世界中，被虚拟世界所包围，沉浸感来自真实的历史还原，并在现代审美的基础上进行再创造，荥阳故城虚拟现实对于图像的制作，渲染以及艺术再创造上力图还原历史，营造汉代古城自然逼真的画面，让体验者感受到汉代生活的立体场景画面。
4.2 荥阳故城虚拟现实的自然交互感
荥阳故城虚拟现实采用多通道的语音指令、手势操作和动作捕捉的自然人机交互设计，让体验者获得自然交互感的同时，实现对未知世界的探索和对汉代历史文化的了解。多模态自然交互让用户在虚拟环境可即时交互并产生与真实世界一样的感觉。
4.3 荥阳故城虚拟现实的艺术想象感
荥阳故城虚拟现实场景根据考古发掘的现场数字信息，结合汉代文物的数据，通过大数据的收集和分析把汉代荥阳故城遗址描绘得更形象生动。教授兼作家Donald Norman说：“当技术满足了基本需求，用户体验便开始主宰一切。”[2]在学习和体验的过程中虚拟现实不仅满足人们对于虚拟世界的好奇，在游走于汉代荥阳故城的虚拟世界的同时满足人们对未知的好奇，对文化遗产的学习，增强人们对文化遗产的认识。
5 荥阳故城遗址虚拟现实人机交互实现的方法
5.1 荥阳故城遗址资料搜集，建立荥阳故城汉代建筑模型
从荥阳故城遗址的实地考察与测绘入手。从分析现有考古现场，联系考古发掘的几处遗址之间的关系，重建考古遗址的单个外部格局，内部形式，从建筑材料和建筑装饰技法进行数据记录，并以中原地区其他汉代考古发掘作为参考，为荥阳故城虚拟现实重建打下坚实的数据基础。
5.2 荥阳故城模型制作，建立模型贴图数据库
利用相关软件进行计算机建模，创建荥阳故城城墙、汉代冶铁、运河、汉代民居的场景，还原汉代荥阳故城，复原汉代的历史场景画面，搭建荥阳故城城门、西城门内外的生活场景和自然景观。将单体建筑模型导入相对应的空间位置，营造出完整的荥阳故城生态画面。
5.3 场景渲染，创建汉代荥阳故城的自然历史场景
通过地理数据收集，汉代古城的自然选址分析，在尊重历史真实的背景下，创建古城的自然背景，在模型制作后需要提前利用烘焙技术对贴图进行优化处理再渲染。借助虚幻4强大的实时渲染功能，不同于其他三维软件的单一视角渲染模式，虚幻4可以在编辑器中提供所见即所得的模型实时渲染效果。[3]
荥阳故城虚拟现实交互设计加入音效来增强现场感。真实环境中音效至关重要，由于声音的传播有助于人们获得较强的空间感，在虚拟场景中加入鸟声、叫卖声等自然声音，可以增强场景的立体空间感，强化体验的真实感。
5.4 荥阳故城虚拟现实交互设计制作
虚拟现实目前主流的设备是依靠手势识别、语音交互、动态捕捉，通过最新的多模态人机交互方式，实现汉代荥阳故城场景的真实还原，让人们获得更多的体验感和沉浸感。
6 结语
荥阳故城遗址虚拟现实交互设计，通过荥阳故城遗址的复原和艺术再创造，发挥虚拟现实的想象性，结合虚拟现实交互设计的自然交互方式让体验者获得真实的沉浸体验，荥阳故城遗址的虚拟现实交互设计向人们展示了神秘的汉代古城，还原这座汉代丝绸之路，运河上的汉代政治经济文化古城，展现中华文化魅力，增强民族文化自信，向世界传播中华民族优秀的文化遗产的魅力。
参考文献：
[1] 李涵.信息时代的蜕变——新媒体艺术的交互性及其市场发展[J].美与时代，2013.
[2] Stephen P.Anderson .怦然心动——情感化交互设计指南[M].侯景艳，译.北京：人民邮电出版社，2015.
[3] 赵康.基于GIS的虚拟景观平台设计与实现[J].测绘科学，2017.
作者简介：王凯（1985—），河南郑州人，2016级研究生，研究方向：数字媒体与动画。
指导老师：张搴
