周興海 李榮

摘要：廣西欽州坭興陶是中國“四大名陶”之一，廣西坭興陶也通過了國家地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)技術(shù)審查。研究從虛擬仿真技術(shù)的坭興陶非遺文化活態(tài)記錄和傳承角度切入，以交互式的虛擬燒制技藝為平臺，達(dá)到“安全保護(hù)、廣泛傳播、體驗(yàn)教育、全面展示”的預(yù)期效果。以此，希望能夠?qū)枧d陶燒制非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的活態(tài)記錄和傳播的形式進(jìn)行新的探索和補(bǔ)充，并且可以總結(jié)出數(shù)字化虛擬仿真交互技術(shù)在非遺文化中運(yùn)用的一般規(guī)律為其它的非遺文化提供參考。

關(guān)鍵詞：窯變燒制;虛擬仿真;教學(xué)平臺

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺實(shí)驗(yàn)原理

利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，真實(shí)還原窯變燒制實(shí)驗(yàn)室場景，通過坭興陶窯變燒制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的高仿真度，學(xué)生學(xué)習(xí)正確的窯爐操作方法，掌握四種坭興陶窯變燒制的原理、工藝特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)操作方法（如圖1所示）。

坭興陶傳統(tǒng)電窯窯變燒制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)原理：通過電窯加溫加熱方式對坭興陶坯品進(jìn)行烘烤。經(jīng)過排水階段、低溫階段、中溫階段、高溫階段將窯內(nèi)溫度升至1150℃，在保溫階段將煤塊、松香投入窯內(nèi)，不充分消耗窯內(nèi)氧氣，使窯內(nèi)既有氧化氣氛又有還原氣氛，即中性氣氛。處在氧化氣氛下的坭興陶會生成磚紅色、古銅色或黃褐色，并留下火焰燎過的痕跡;而處在還原氣氛下的坭興陶坯體中的高價鐵會還原變成氧化亞鐵，同時濃煙中的碳元素會吸附到坭興陶表面，形成黑灰色、深青色或深藍(lán)色等暗色調(diào)，所以坭興陶會呈現(xiàn)出一邊紅一邊黑的窯變現(xiàn)象，窯內(nèi)冷卻后開窯，燒制工藝和窯變效果仿真度達(dá)98%以上。整個工藝流程為：打開窯門→裝窯（裝泥坯）→關(guān)閉窯門→打開電源→設(shè)定升溫曲線→燒制→熏窯（投放可燃物）→保溫→降溫→出窯（如圖2所示）。

坭興陶定點(diǎn)窯變燒制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)原理：用匣缽遮蓋住不需還原的坭興陶坯品，通過電窯加溫加熱方式對坭興陶坯品進(jìn)行烘烤。經(jīng)過排水階段、低溫階段、中溫階段、高溫階段將窯內(nèi)溫度升至1150℃，在保溫階段將煤塊和松香燃燒消耗窯內(nèi)氧氣，產(chǎn)生少量火焰和大量濃煙，使窯內(nèi)缺氧形成還原氣氛，處在還原氣氛下的坭興陶坯體中的高價鐵會還原變成氧化亞鐵，同時濃煙中的碳元素會吸附到坭興陶表面，形成黑灰色、深青色或深藍(lán)色等暗色調(diào)，而有匣缽覆蓋的地方，因有匣缽的遮擋而無法被碳元素附著，形成古銅色或深紅色，燒制工藝和窯變效果仿真度達(dá)96%以上。

坭興陶鹽燒窯變燒制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)原理：通過電窯加溫加熱方式對坭興陶坯品進(jìn)行烘烤。經(jīng)過排水階段、低溫階段、中溫階段、高溫階段將窯內(nèi)溫度升至1150℃，在保溫階段關(guān)閉電源，帶上防毒面具，打開投料口，將海鹽投入窯內(nèi)，海鹽在高溫中分解出的鈉化合物與二氧化硅結(jié)合形成薄薄釉面，同時也會與胚體中的氧化鋁產(chǎn)生排斥現(xiàn)象，造成"桔皮"的玻璃質(zhì)感的窯變效果，燒制工藝和窯變效果仿真度達(dá)95%以上。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺實(shí)驗(yàn)基本功能

虛擬仿真交互技術(shù)是一門綜合性的學(xué)科技術(shù)，它包含了數(shù)字圖形、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互、藝術(shù)等多個學(xué)科的綜合技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對人類的學(xué)習(xí)和生活都產(chǎn)生了巨大的影響，打破了我們學(xué)習(xí)時間和空間的局限性，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺構(gòu)建的虛擬仿真展示場景，利用傳感設(shè)備對人的視、聽、觸、味、嗅等進(jìn)行感知，體驗(yàn)者可以根據(jù)自己的知識結(jié)構(gòu)和興趣，利用空余時間在虛擬場景中對非遺文化進(jìn)行了解，從而更好的喚醒人們對非遺文化保護(hù)和傳承的認(rèn)知、觀念和創(chuàng)造力（如圖3所示）。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的仿真功能系統(tǒng)，可以創(chuàng)建出虛擬的三維空間和一個真實(shí)的動態(tài)環(huán)境，使用戶的可以在這樣的虛擬空間和環(huán)境中更好的認(rèn)識和了解坭興陶窯變技藝，在體驗(yàn)上和接受程度上得到愉悅，改變了以前通過計算機(jī)單向獲取的知識的枯燥乏味的局面。虛擬交互環(huán)境技術(shù)使人們可以直接觀察到事物的運(yùn)動方式;過程數(shù)據(jù)的可視化提供了新的方式;為人類探索宏觀和微觀世界提供了新的途徑;為人機(jī)交流開辟了一個新的研究領(lǐng)域。

根據(jù)體驗(yàn)者、虛擬場景與現(xiàn)實(shí)世界三者之間的關(guān)系，虛擬現(xiàn)實(shí)可以分為三種形式：分別為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR），虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）（如圖4所示）。這三種虛擬現(xiàn)實(shí)的方式主要目的就是將虛擬場景與現(xiàn)實(shí)世界兩個不同的場景進(jìn)行互動，讓用戶可以在這樣的環(huán)境中獲取到坭興陶窯變燒制的更多真實(shí)可靠的信息。

數(shù)字化虛擬仿真采集與處理為坭興陶燒制工藝的虛擬交互體驗(yàn)提供了有力保障;數(shù)字化虛擬仿真將素材轉(zhuǎn)換與設(shè)計為坭興陶燒制工藝的虛擬交互體驗(yàn)提供了有效資源;數(shù)字化虛擬圖形軟件與三維制作軟件都為燒制工藝的虛擬體驗(yàn)提供了可靠媒介。數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)有別于傳統(tǒng)的數(shù)字化保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)字化素材再次轉(zhuǎn)換與設(shè)計，并且通過三維空間的建立將素材進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，可以起到調(diào)配保障數(shù)字虛擬設(shè)計體驗(yàn)的作用。數(shù)字化虛擬交互技術(shù)為坭興陶燒制非遺的文化體驗(yàn)提供了技術(shù)支持，將坭興陶燒制數(shù)字化素材使用三維交互Unity3D軟件進(jìn)行拼接組合，通過適當(dāng)?shù)慕换ゼ夹g(shù)和數(shù)字化設(shè)計方式實(shí)現(xiàn)加工全過程的虛擬體驗(yàn)。

坭興陶燒制技藝可視化交互平臺可以針對固定的目標(biāo)用戶，是在PC終端上針對有一定坭興陶專業(yè)和坭興陶愛好者人群，這些受眾目標(biāo)的需求性很強(qiáng)，他們可以在虛擬交互平臺上對燒制環(huán)境、工具、窯內(nèi)情況等完整坭興陶燒制流程加工中獲得虛擬交互技術(shù)演練，使坭興陶設(shè)計者可以將設(shè)計思路在虛擬交互平臺先實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過對設(shè)計數(shù)據(jù)的多次修改和嘗試，得到一套較為滿意的方案最終指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)的燒制過程。

三、設(shè)計軟件整合與創(chuàng)新平臺的建構(gòu)

根據(jù)以上的虛擬教學(xué)平臺實(shí)驗(yàn)原理操作流程的研究，體驗(yàn)者可以得到自己所調(diào)參數(shù)的虛擬坭興陶窯變作品，通過交互功能把非遺文化的主體部分的技能和表現(xiàn)形式很好的體現(xiàn)出來。坭興陶窯變燒制流程的展示和加工過程的交互記錄在Unity3D 中完成，利用虛擬引擎 Unity 3D將PhotoShop中的數(shù)字圖像設(shè)計、三維軟件（3Ds Max、Maya）中的三維模型切割和ZBrush中的精雕細(xì)模，所有元素整合構(gòu)建出新的可視化虛擬仿真交互平臺，保留原始軟件中創(chuàng)造的各個細(xì)節(jié)和功能也通過整合到達(dá)全流程的沉浸體驗(yàn)。

坭興陶窯變產(chǎn)品加工平臺中最重要的步驟就是坭興陶的燒制，虛擬玉器加工平臺中最重要的步驟當(dāng)屬坭興陶雕刻，常用陶器加工工具由于有尺寸大小和種類不同的區(qū)別，所以使用工具數(shù)量繁多，其主要類別可分為切割片和各類磨頭。不同工具的反復(fù)切換、使用，大大降低了加工的效率。虛擬玉器加工可以利用 ZBrush 軟件強(qiáng)大筆刷功能，用來模擬真實(shí)雕刻工具所能達(dá)到的雕刻效果。每款筆刷都有 Draw Size 用來調(diào)節(jié)畫筆大小，Z Intensity 用來調(diào)節(jié)畫筆強(qiáng)度，雕刻繪制時按住ALT鍵時強(qiáng)度變?yōu)樨?fù)值，實(shí)現(xiàn)反相雕刻，按住 SHIFT 鍵則切換到 Smooth 平滑筆刷，可替代拋光效果，通過筆刷大小的調(diào)節(jié)以取代真實(shí)工具大小磨頭的切換。

“教”、“學(xué)”、“用”的虛擬仿真交互模式可以有效的記錄和傳承非遺窯變燒制的過程，激發(fā)人們?nèi)チ私夂腕w驗(yàn)非遺文化的魅力，將所學(xué)的理論知識在虛擬平臺上應(yīng)用得到虛擬技藝的產(chǎn)品，創(chuàng)新了傳統(tǒng)坭興陶窯變工藝的教學(xué)方法和教學(xué)手段。使傳統(tǒng)的坭興陶窯變技藝在虛擬交互平臺的支持下，形成創(chuàng)新性的坭興陶窯變燒制流程數(shù)字化資源，有效的降低了燒制過程中的浪費(fèi)，縮短了教學(xué)的周期，大大提高了坭興陶非遺文化傳承與傳播的效率。

結(jié)語：

坭興陶窯變燒制工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是信息技術(shù)與坭興陶窯變燒制工藝的深度融合產(chǎn)物，坭興陶窯變燒制工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，開創(chuàng)了線上線下教學(xué)相結(jié)合的個性化、智能化、泛在化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，將基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教學(xué)和基于翻轉(zhuǎn)課堂的引導(dǎo)式、開放式教學(xué)相結(jié)合，從而激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，極大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作的技能。通過坭興陶窯變燒制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，讓每一位學(xué)生都能在獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下完成各自的研究和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而且這種虛擬仿真教學(xué)改變了教師傳統(tǒng)的注入式教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，將學(xué)習(xí)資源開放，學(xué)習(xí)空間開放，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，教師尊重學(xué)生的想法，鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，教師與學(xué)生融合成一體，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目而使學(xué)生獲取知識和技能，為學(xué)生今后從事坭興陶行業(yè)和科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)，也為其他陶瓷工藝教學(xué)提供重要參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]祁慶富.存續(xù)“活態(tài)傳承”是衡量非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)方式合理性的基本準(zhǔn)則[J].中南民族大學(xué)學(xué)報，2009，29（3）.

第一作者簡介：周興海，男，漢，北部灣大學(xué)陶瓷與設(shè)計學(xué)院副教授;研究方向：數(shù)字化陶瓷

項(xiàng)目基金：2020年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（GXGZJG2020B007）《基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的坭興陶燒制技藝技能傳承創(chuàng)新平臺開發(fā)與應(yīng)用》