武亞紅

(鄭州市藝術(shù)工程學(xué)校，河南 鄭州 450000)

豫劇源于中原，是我國具有較大影響力的地方劇種之一。作為一所藝術(shù)類的中等職業(yè)學(xué)校，學(xué)生應(yīng)具有一定的欣賞我國傳統(tǒng)的戲曲文化的素養(yǎng)。本文研究的意義在于，將豫劇這一古老的地方劇種以現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實技術(shù)重現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的虛擬場景中，以一種全新的形式使人們身臨其境，有更大的沉浸感和娛樂功能，同時也將進(jìn)一步借助網(wǎng)絡(luò)傳播和發(fā)揚(yáng)我國傳統(tǒng)戲劇文化。

1 設(shè)計思想

戲曲作為我國傳統(tǒng)文化的重要代表，有著悠久和輝煌的歷史。各地各民族的戲曲無一不體現(xiàn)著先民對生活的高度熱情，對藝術(shù)的高度創(chuàng)造，對鄉(xiāng)土的高度眷戀，對生命的高度智慧。

豫劇是源于中原的全國性劇種，在我國戲劇的百花園里享有很高的地位。豫劇愉悅身心的社會功能有目共睹，然而上世紀(jì)80年代以后，隨著文藝領(lǐng)域里呈現(xiàn)的多元化發(fā)展態(tài)勢，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)中發(fā)展、成熟起來的戲曲劇種，日漸失去統(tǒng)領(lǐng)城鄉(xiāng)文化娛樂的主流地位，傳統(tǒng)戲曲在全球經(jīng)濟(jì)一體化過程中出現(xiàn)了前所未有的危機(jī)。尤其是在青年學(xué)生中，他們思維活躍，喜愛流行音樂，對于傳統(tǒng)文化藝術(shù)接觸不多。

日前，很多地區(qū)已經(jīng)啟動了“保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，弘揚(yáng)民族傳統(tǒng)戲曲文化”工程，也出現(xiàn)了一些二維的戲曲動畫片，有力的保護(hù)和弘揚(yáng)了我國的戲曲文化。如果能讓古老的豫劇在網(wǎng)絡(luò)中立體的呈現(xiàn)在人們的眼前，必將為更多的人們和青年學(xué)生所喜聞樂見。

為此，本文提出了基于虛擬環(huán)境的豫劇表演片段重建技術(shù)的研究，建立了一個“豫劇大舞臺”，通過網(wǎng)頁，將豫劇舞臺的VRML場景鏈接到網(wǎng)上，用戶可以瀏覽舞臺場景，觀賞豫劇表演片段，在網(wǎng)上欣賞3D豫劇人物的表演。

為了能夠?qū)⒃”硌萜沃亟ㄓ诨诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬場景中，要通過三個方面來表現(xiàn)虛擬的戲劇場景:首先，三維建模技術(shù)是建立虛擬場景的基礎(chǔ)，對舞臺中對象進(jìn)行建模，包括舞臺、道具等，對一些對象賦予交互能力，如幕布、燈光的開啟都可以通過用戶的交互完成;其次，通過一些文字、圖片等資料介紹豫劇相關(guān)的知識，以達(dá)到深入了解豫劇，并喜歡豫劇的目的;最后，通過將VRML虛擬場景與數(shù)據(jù)庫相連，使用戶快捷的調(diào)用對應(yīng)的虛擬豫劇表演片段場景來進(jìn)行觀賞。

2 需求規(guī)定

本文研究的主要目的是在于利用三維動畫的簡練形式，以現(xiàn)代技術(shù)手段包裝豫劇唱段，使得豫劇文化在網(wǎng)絡(luò)中以全新的面貌呈現(xiàn)在人們面前，讓人們身臨其境，在欣賞豫劇的同時愛上豫劇，在時代發(fā)展的浪潮中仍舊可以以時代發(fā)展的節(jié)奏煥發(fā)青春。主要有以下幾個方面的功能:(1)網(wǎng)站介紹、用戶登錄和注冊。(2)豫劇片段查詢及展播。(3)豫劇相關(guān)知識介紹。

3 基于虛擬環(huán)境的豫劇表演片段重建的實現(xiàn)

3.1 豫劇表演虛擬舞臺環(huán)境的建立

豫劇表演舞臺虛擬環(huán)境的建立選用建模。3ds Max是國內(nèi)PC機(jī)上最流行的一種三維建模及動畫軟件，使用起來非常直觀快捷。而且3ds Max與VRML結(jié)合得非常好，可以把三維模型和動畫輸出為.wrl格式的VRML文件，而且信息丟失不多。以下是我建立的豫劇舞臺的圖片如下圖1、2所示。

圖1所示的是傳統(tǒng)的戲劇表演的舞臺，圖2所示的是虛擬的戲劇場景舞臺。它們是兩種風(fēng)格的舞臺形式。

(1)建立舞臺場景模型。本例中就采用了專業(yè)三維軟件3ds Max9來創(chuàng)建基本的舞臺場景的幾何模型。對于建筑物的建模一般采用多邊形建模方法，在3ds Max建模時最好用米為單位，因為3ds Max建模輸出的時候，VRML默認(rèn)物體的單位為米。在3ds Max中建立豫劇舞臺虛擬場景的方法為:按照設(shè)計圖紙的要求，在3ds Max中對要創(chuàng)建的虛擬現(xiàn)實對象，按一般制作三維動畫模型的方法進(jìn)行建模。在3ds Max中建立場景時，場景中的物體要注意不宜過于復(fù)雜。

(2)場景的美化。為了增強(qiáng)模型的美感和真實感，要為各個模型賦予材質(zhì)使模型具有顏色、反光度、透明度等光學(xué)特性，在部分模型上使用紋理(Texture)貼圖，以增加真實感。增加、修改場景中的燈光設(shè)置，使整個場景能表現(xiàn)出比較好的立體感和層次感。建立攝像機(jī)，通過攝像機(jī)的取景角度，從各種視角觀察模型和場景。

最后在輸出前要對模型優(yōu)化(Optimize)，即在模型表面具有同樣平滑度的情況下，盡量減少頂點數(shù)及面數(shù)。

將在3ds Max中處理好的豫劇舞臺虛擬場景數(shù)字化模型輸出為*.wrl格式的VRML文件。為了避免在輸出后在3DS MAX中設(shè)置的材質(zhì)貼圖找不到，在VRML97導(dǎo)出設(shè)置對話框中“位圖URL前綴”欄中，“使用前綴”復(fù)選框必須取消選擇，并且在后面的文本框中要輸入紋理貼圖文件的URL鏈接地址，或者將場景中用到的所有紋理貼圖文件整理后，統(tǒng)一保存VRML場景文件的同一個目錄的下面。

3.2 人物造型的創(chuàng)建及人物動畫的設(shè)置

人物造型的創(chuàng)建分為幾何建模，加入骨骼，設(shè)置動作幾個步驟。本文建立的是一個卡通的花木蘭人物造型，采用的是表面模型，造型完成后，要為模型加入骨骼，然后通過“蒙皮”將骨骼與模型建立聯(lián)結(jié)，為骨骼設(shè)置動作人物才能動起來。

3ds Max自身具有一套骨骼系統(tǒng)。全能的蒙皮骨骼動作插件“Character Studio”，有著完整的兩足動物骨架，并且有自己一套獨特的IK鏈，調(diào)整起來非常方便快捷。它創(chuàng)作速度快，而且還有強(qiáng)大功能的動作融合器，復(fù)雜的群集動畫場景。本文所用到的花木蘭戲曲卡通人物就是采用了Character Studio為其創(chuàng)建骨骼系統(tǒng)，并設(shè)計動作，創(chuàng)建花木蘭戲曲卡通人物的模型。如下圖3所示。

圖3 花木蘭人物模型

動畫調(diào)整完成后，將其導(dǎo)出為 WRL格式文件，在“VRML97導(dǎo)出器”對話框中，要把“坐標(biāo)插補(bǔ)器”選項勾選上，才能保證動畫的輸出。用3ds Max建立的模型，導(dǎo)出WRL格式文件后，文件會比較大，可以用VRMLPad提供的publish功能進(jìn)行壓縮。本文的花木蘭人物模型未壓縮前文件有14MB，壓縮后僅有3MB左右。

3.3 聲音的加入和動畫控制

VRML通過各種聲音節(jié)點引入外部的聲音文件，在VRML中有效的聲音文件格式包括MIDI文件、MP3格式文件和WAV文件。而MPEG文件作為一種高效的音頻和視頻壓縮存儲格式，同樣可以作為一個外部的聲音文件引入。

動態(tài)就是某些對象會隨著時間的變化而變動位置、方位和大小等，所以控制一個動態(tài)的虛擬對象，需要兩個重要的控制因素，第一個是控制動態(tài)對象的時間，例如開始時間、結(jié)束時間以及循環(huán)周期:另一個是描述動態(tài)對象改變的方式，如移動、旋轉(zhuǎn)或縮放等。連接這些節(jié)點的指令是ROUTE(路由)，它會將某個節(jié)點的event0ut事件傳遞給某個節(jié)點產(chǎn)生的eventIn事件，從而達(dá)到動態(tài)目的。在VRML中，Inline節(jié)點可以用來從任意地方讀取VRML造型文件，若URL域為空，則沒有任何動作。

Anchor錨鏈節(jié)點相當(dāng)于HTML語言中的超級鏈接，使用Anchor錨鏈節(jié)點能實現(xiàn)Internet上任意位置、任意文件之間的互聯(lián)、互動及感知。Anchor節(jié)點能實現(xiàn)VRML場景之間、VRML場景與HTML網(wǎng)頁之間以及與其它3D虛擬場景之間的調(diào)用和互動，同時利用 Anchor節(jié)點還可以直接上網(wǎng)，使VRML三維虛擬場景更加豐富、生動。

3.4 與場景的交互

VRML支持開發(fā)人員設(shè)計出現(xiàn)實感極強(qiáng)的三維世界，而體現(xiàn)其現(xiàn)實性的一個重要方法就是允許用戶和三維對象進(jìn)行直接的交互。交互性是指用戶可以在希望的時候控制各個對象，改變運(yùn)行的方向和結(jié)果，實現(xiàn)動畫，并真正參與到整個過程中。實現(xiàn)交互的一個基本方法就是使用各種傳感器節(jié)點。為了使虛擬空間具有動感，構(gòu)造指令可以包含綁定指令，綁定指令描述如何將節(jié)點綁定在一起。VRML綁定包括:綁定在一起的節(jié)點和在節(jié)點之間綁定的路由或者叫做路徑。綁定兩個節(jié)點之后，第一個節(jié)點通過這樣的路徑傳送給第二個節(jié)點的信息叫做事件。事件包含一個值。當(dāng)一個節(jié)點接收到一個事件時，它將根據(jù)節(jié)點的特征開始動畫或者其它事情。通過綁定多個節(jié)點，用戶可以創(chuàng)建許多路由，從而使空間更加具有動感。這就要求不僅獲取用戶動作，而且還要使場景實時發(fā)生變化?；镜慕换C(jī)制由傳感器節(jié)點加上路由即可實現(xiàn)。

4 應(yīng)用

本人就職于一所藝術(shù)類的中等職業(yè)學(xué)校，學(xué)校開設(shè)有戲曲欣賞課，在課堂上我將作好的基于虛擬場景的豫劇表演動畫顯現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生有身臨其境的感覺，極大的調(diào)動了學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)的積極性。

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到多媒體教學(xué)中，能更好地解決以往教師語言描述與由學(xué)生知識儲備不足而引起的教師、學(xué)生對問題的理解假設(shè)不一致的難題，尤其對于藝術(shù)欣賞課程更是如此，說得再多不如親眼所見，親耳所聽。讓學(xué)生在虛擬的三維環(huán)境中，以動態(tài)和交互的方式對戲曲文化對象進(jìn)行全方位地審視和了解。

前面將虛擬的豫劇表演片段已經(jīng)建立起來了，那么如何將其呈獻(xiàn)于人們面前，最有效的方法當(dāng)然是通過網(wǎng)絡(luò)。通過網(wǎng)頁建立了一個“豫劇大舞臺”，將豫劇舞臺的VRML場景鏈接到網(wǎng)上，用戶可以瀏覽舞臺場景，觀賞豫劇表演片段，在網(wǎng)上欣賞3D豫劇人物的表演。通過一些文字、聲音、圖片資料等介紹戲曲知識，我國戲曲中一影響很大的地方劇種——豫劇的相關(guān)知識。另外，實現(xiàn)了VRML三維場景文件與數(shù)據(jù)庫的連接，在虛擬豫劇舞臺場景和表演片段查詢中，可以根據(jù)用戶的需求實現(xiàn)VRML舞臺場景及豫劇片段的輸出。

系統(tǒng)建成后，通過IIS用Web站點發(fā)布，其中包括虛擬舞臺的漫游、戲曲知識介紹、戲曲名家、戲曲文化、戲曲音樂、戲曲論壇等相關(guān)內(nèi)容以及用戶登錄和注冊、豫劇表演片段查詢等項目。

將VRML虛擬舞臺場景文件嵌入網(wǎng)頁方法是:通過＜embed＞標(biāo)簽來完成。在網(wǎng)頁文檔體中放入如下語句:

＜embed width="600"height="400"src="wutai.wr1"style ="HEIGHT:400px;WIDTH:600px"vrml_dashboard=false＞

“src="wutai.wrl"”，指當(dāng)前鏈接的VRML文檔的路徑及文件名(wutai.wrl)。應(yīng)保證當(dāng)前鏈接的VRML文檔與該網(wǎng)頁文檔在同一目錄下;否則要寫清VRML文檔的詳細(xì)絕對路徑?！皐idth="600"height="400"”，則分別指定了VRML瀏覽器顯示的寬和高的參數(shù)值?！皏rm l_dashboard=fals”的作用是將VRML瀏覽器的工具欄隱藏。

系統(tǒng)中涉及到的數(shù)據(jù)庫有兩個，一是用于存放用戶信息的數(shù)據(jù)庫，二是用于存放虛擬舞臺場景和表演片段查詢的數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)選用Microsoft Access 2000來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。

用Access 2000建立user.db數(shù)據(jù)庫，內(nèi)建一個usertable表，表中數(shù)據(jù)類型如下表1所示，建立一個查詢文件數(shù)據(jù)庫search.db，包含一個vrm l表，結(jié)構(gòu)如表2所示。

表1 用戶信息數(shù)據(jù)庫user.db中的usertable表結(jié)構(gòu)

字段 數(shù)據(jù)類型 說明Password 文本 密碼Sex 文本 性別Birthday 日期/時間 出生日期Address 文本 住址Email 文本 電子郵箱

表2 用于存放VRML模型文件名的數(shù)據(jù)庫search.db中的vrml表

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立起來后，用戶通過瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問，而數(shù)據(jù)庫通過Web服務(wù)器把信息發(fā)布出去。在基于Web環(huán)境的網(wǎng)站建設(shè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫的訪問是一個關(guān)鍵問題。與數(shù)據(jù)庫的通信要通過打開的連接來進(jìn)行。在網(wǎng)站的首頁，用戶點擊注冊后，系統(tǒng)通過ADO中的Conection對象建立數(shù)據(jù)庫并將其連接到網(wǎng)頁。

打開注冊頁面，在頁面中輸入相應(yīng)信息后，點擊確定，此時用戶信息數(shù)據(jù)庫中會增加了輸入的信息。

圖4 網(wǎng)站調(diào)用舞臺場景后的頁面

只有注冊用戶才可以使用搜索功能，查詢并顯示虛擬舞臺場景及表演片段，經(jīng)過search.db數(shù)據(jù)庫找到相應(yīng)的VRML場景文件，經(jīng)數(shù)據(jù)庫調(diào)用到ASP，然后ASP與VRML文件之間通信，“戲曲大舞臺”的主頁面上會出現(xiàn)對應(yīng)的虛擬舞臺場景及相應(yīng)表演片段。最終效果如圖4所示。

5 總結(jié)與展望

本文主要研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)在豫劇表演片段重建方面的應(yīng)用。著重研究了3D建模軟件3ds Max和VRML語言相結(jié)合，在創(chuàng)建動態(tài)虛擬舞臺表演場景過程中涉及到的技術(shù)，并取得了一定成果，主要包括以下幾個方面:

(1)采用3D軟件與VRML語言相結(jié)合，創(chuàng)建了豫劇舞臺虛擬場景。

(2)采用3ds Max三維軟件建立人物模型，并為其創(chuàng)建骨骼系統(tǒng)，使用骨骼“蒙皮”技術(shù)，為人物設(shè)計舞臺表演動作。

(3)通過研究在虛擬舞臺場景中添加聲音，并與表演動作相結(jié)合，實現(xiàn)豫劇表演片段在虛擬環(huán)境下的重建。

(4)利用VRML語言提供的交互功能，實現(xiàn)了人機(jī)簡單的交互，如點擊按鈕，控制表演的停止和開始。

用現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實技術(shù)將豫劇重現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的虛擬場景中，本文有了初步的研究，但是還可以從以下幾個方面進(jìn)一步展開更深入的研究和探索:擴(kuò)大規(guī)模，建立虛擬舞臺場景庫、戲曲人物模型庫及戲曲人物表演動作庫;人物動畫方面還有待進(jìn)一步細(xì)化，包括人物的臉部表情與口型動畫，人物動作與音樂節(jié)拍的配合等都還有很多有待進(jìn)一步研究;進(jìn)一步完善系統(tǒng)的交互功能，使系統(tǒng)能夠達(dá)到用戶點播，隨意切換舞臺場景和表演人物，觀看不同的演出的效果。

［1］劉艷.三維虛擬人行為控制關(guān)鍵技術(shù)的研究［D］天津大學(xué)，2004

［2］曹彤.虛擬博物館的三維場景構(gòu)造及交互漫游實現(xiàn)［J］計算機(jī)工程與設(shè)計，2007.12

［3］馮啟蒙.王振輝.基于數(shù)據(jù)庫的XML存儲技術(shù)設(shè)計和實現(xiàn)［J］計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2006，9:32－38.