混合現(xiàn)實MR設計《文心構法》創(chuàng)作分析內容摘要當下互聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)字基礎設施實現(xiàn)跨越發(fā)展，各領域數(shù)字化轉型加速推進，并且現(xiàn)代展示模式由實體物質開始轉向虛擬數(shù)字化。《文心構法》以一款基于Unity3D的混合現(xiàn)實技術設計出不僅有與虛擬和現(xiàn)實物體融合并可以顯示在大眾的同一視野之中，還能實現(xiàn)實時交互，即用戶與現(xiàn)實世界和虛擬物體進行實時的自然交互與三維空間交互，虛擬物體可與現(xiàn)實世界精準對準的操作系統(tǒng)。通過MR混合現(xiàn)實設計，希望在顯示用戶的操作行為的同時看到真實世界和虛擬成像，加上虛擬世界中手勢操作拆解、視覺同步等方式的結和實現(xiàn)兩者互動，從而完善虛擬與現(xiàn)實之間的對話?！段男臉嫹ā芬悦鞔揖咧薪?jīng)典的家具為例，在三維軟件設計建模展示的基礎上增加裝配技藝、拆解方式，結和MR混合現(xiàn)實設計，深入了解和展示明代家具的榫卯結構和古代匠人的天人合一地造型感覺。關鍵詞：MR混合設計明式家具Unity3DMixedRealityMRDesign"WenxinConstruction"CreationAnalysisAbstractInthecurrentInternetera,digitalinfrastructurehasdevelopedbyleapsandbounds,digitaltransformationinvariousfieldshasaccelerated,andmoderndisplaymodehasshiftedfromphysicaltovirtual.BasedonamixedrealitytechnologybasedonUnity3D,WenxinConstructisdesignedtonotonlyintegratewithvirtualandrealobjectsanddisplaytheminthesamefieldofvisionofthepublic,butalsorealizereal-timeinteraction,thatis,userscaninteractwiththerealworldandvirtualobjectsinrealtimeandinteractinthree-dimensionalspace,andvirtualobjectscanbeaccuratelyalignedwiththerealworld.ThroughMRmixedrealitydesign,itishopedtoseetherealworldandvirtualimagingwhiledisplayingtheuser'soperationbehavior,plustheknotandinteractionbetweenthetwointhevirtualworldintheformofgestureoperationdisassemblyandvisualsynchronization,soastoimprovethedialoguebetweenthevirtualandthereal.TheauthortakestheclassicfurnitureintheMingDynastyasanexample,andaddsassemblyskills,dismantlingmethods,knotsandMRmixedrealitydesignonthebasisofthree-dimensionalsoftwaredesignmodelinganddisplay,soastodeeplyunderstandanddisplaythemortiseandtenonstructureofMingDynastyfurnitureandthesenseofunityofheavenandmanbyancientcraftsmen.Keywords:MRhybriddesign,Ming-stylefurniture,Unity3DTOC\o"1-3"\h\u一、引言 [6]?！段男臉嫹ā非捌诮Ｖ饕ㄟ^UnrealEngine4（虛幻引擎4）以及Cinema4DR21（C4D建模軟件）進行初期建模設計，通過設計兩款模型進行綜合分析。由于軟件的特性不同，導致渲染的效果也不同。在借助虛幻引擎軟件渲染便捷快速的特點，《文心構法》在軟件重點測試建模模型與貼圖匹配程度（圖3-2）在三維模型的設計中，《文心構法》通過與榫卯元素設計的結合，以及交互程序組件的配合，以經(jīng)典的明式家具進行設計，以此在最終的展示系統(tǒng)中完整呈現(xiàn)出其獨特中式家具韻味。在虛幻引擎中，渲染面數(shù)較多，在模型導出時存在分件錯誤、貼圖位置錯亂等BUG，最終導入至unity中效果不太好，所以《文心構法》改用C4D軟件進行建模設計，在考量建模面數(shù)對最終運行軟件的匹配程度下，盡量從簡設計，通過建模減面的手段，從而令軟件運行更為流暢。通過實驗對比發(fā)現(xiàn)，運行快慢與建模精密度導入有很大關系?！段男臉嫹ā方Ｒ哉鎸嵉拿魇郊揖叱霭l(fā)，從比例結構和其榫卯結構進行解構計算，盡量做到1：1還原。其難度在于對其部分榫卯結構的計算，牽一發(fā)而動全身，一組布線的錯位，容易導致整體位置的偏移，這是難點也是挑戰(zhàn)。（圖3-3）圖3-2圖3-3明式家具建模布線圖圖片來源：作者自繪《文心構法》MR混合現(xiàn)實的材質貼圖設計《文心構法》采用了寫實藝術。根據(jù)建模軟件的功能，通過對材質球的選取和貼圖的選取，進行設計。基于C4D軟件的材質編輯器，通過對著色器屬性中采樣和貼圖文件選擇，從而選取紅木的貼圖樣式對其進行控制。再通過材質編輯器中顏色的調整，通過RGB進行顏色鮮艷度的調整，使建模盡可能還原木質質感的家具。（圖3-4）圖3-4材質編輯器界面圖片來源：作者自繪《文心構法》交互程序的設計交互程序設計主要通過AR眼鏡識別與手柄結合。首先，前期的定位互動，目的是確保模型的位置與受眾主體的協(xié)調。其次，體驗者對明式家具進行拆解和復位。最后，體驗者也可以通過平板等第三視角進行觀看（即以旁觀者的視角同時觀察戴上頭顯佩戴者以及他正在操作的虛擬場景的畫面，即虛實融合的畫面效果。）此過程多以Unity軟件進行設計。作為開發(fā)者在創(chuàng)作前期，先要對電腦進行環(huán)境部署，因為軟件是Android平臺進行開發(fā)，所以需要部署AndroidSDKPlatform-Tools。（圖3-5）《文心構法》通過VisualStudio2019進行代碼腳本撰寫從而達到對RhinoX硬件的控制，主要包括ARCamera頭顯、TrackingProfile定位信標，使用默認的Beacon滿足前期的定位功能、Trackableidentity組件定義跟蹤定位信標的ID信息、DynamicTarget、GroundPlane中心坐標等硬件設備的配置。（圖3-6）此代碼能夠確保軟件在運行時實現(xiàn)定位校準與穩(wěn)定運行，并對設計交互程序的寫入與第三方直播呈現(xiàn)提供便捷，可以很好的避開BUG沖突。圖3-5Android環(huán)境部署圖3-6《文心構法》SDK架構圖片來源：作者自繪首先，在開發(fā)者網(wǎng)站（/#/sdk?id=2）（SDK-Ximmerse開發(fā)者平臺）選擇UnitySDK，下載最新版SDK。并通過2020.3.21f1c1的編輯器進行創(chuàng)建3D模板項目，導入SDK進行RhinoXSDK/Initialize完成初始化。（圖3-7）在完成后，打開Plugins/RhinoX/OpenSource文件夾，此文件夾存放著交互程序代碼，是開源文件，《文心構法》主要對開源文件進行配置編寫，以達到交互拆解功能。在軟件設計過程中，通過代碼腳本的撰寫進行MR混合現(xiàn)實交互功能的設計，主要包括：Touchable&TouchableUnityEvent（Touchable代表一個可以被觸摸的物體。）、Grabable&GrabableUnityEvent（Grabable代表一個物體可以被抓取的行為。）、FrontDocker（FrontDocker組件用于將Canvas錨定在用戶眼前，需要將某個UI固定在用戶視野前方，跟隨頭顯的轉到而移動。）其中最重要的是交互程序中抓取與釋放的腳本編寫，在導入明式家具建?？山换ube對象后，在其Inspector下進行添加腳本。（圖3-8）其中，Touchable（Script）代表一個可以被觸摸的物體。觸摸是通過物理射線（也就是RxController上的raycaster）與被交互模型上的碰撞體接觸實現(xiàn)。Grabable代表一個物體可以被抓取的行為。圖3-8《文心構法》軟件組件圖片來源：作者自繪設計作品的呈現(xiàn)手法實現(xiàn)混合現(xiàn)實的現(xiàn)實空間準備基于上述準備,以《文心構法》為畢業(yè)設計作品。它是一款MR混合現(xiàn)實軟件,以Unity引擎制作。在混合現(xiàn)實空間準備上,玩家通過擺放定位信標進行現(xiàn)實世界中的定位，其次再進入到AR頭顯中進行設備與信標的定位，從而達到現(xiàn)實與虛擬的統(tǒng)一。這一過程需要相對封閉的室內環(huán)境，光源為室內自然光，不需要其他燈光輔助。再者，就是需要添加直播專用的平板支架或者手機支架，進行第三視角的設備擺放。這一過程中，需要可以根據(jù)實際場景擺放不同視角不同位置的視角，以此滿足不同角度的觀測。另外，需要穩(wěn)定的WiFi中控系統(tǒng)，保證AR設備與第三視角設備的網(wǎng)絡同步率。（圖3-9）第三視角展示，通過在手機或者PC上安裝一個應用來呈現(xiàn)一個虛實融合的MR畫面。這個主要以三個主要的特點:第一，顯示用戶在頭顯中看到的一樣的虛擬場景；第二，調用攝像頭實時拍攝現(xiàn)場的操作者以及環(huán)境畫面；第三，將虛擬場景跟攝像頭拍攝的畫面進行融合。其中手機或者PC上的虛擬畫面是通過局域網(wǎng)的交互數(shù)據(jù)傳輸。圖3-9RhinoX設備落地項目實況圖片來源：燧光官方公眾號RhinoX軟件的使用RhinoX軟件是由燧光公司自主研發(fā)的一款較為先進的MR設備，作為開發(fā)者，我們需要對其軟件內部進行腳本編寫，以此完成模型與現(xiàn)實的交互設計。軟件的使用主要結和AR頭顯、手柄、定位信標三個最主要的硬件。其中，AR頭顯的硬件主要以OK鍵（用于確認選擇）以及Home/電源鍵（短按回到系統(tǒng)主界面，長按3秒關機）（圖3-10）。手柄是核心交互設備，通過頭顯前方的紅外攝像頭進行跟蹤定位，在使用時需要確保手柄在攝像頭的跟蹤范圍內。按鍵對應Unity輸入鍵，扳機鍵代表RhinoXButton.ContrillerTrigger，菜單鍵代表RhinoXButton.App。（圖3-11）Beacon指的是黑色圓盤（圖3-12），在每一個應用開啟時，都要及時對其進行定位，這樣可以確保場景在現(xiàn)實中點的位置，定位時需要低頭識別，攝像頭的跟蹤范圍大概是1.4M左右。在軟件內部，通過Unity開發(fā)構建的APK進行安裝，并部署platform-tools進行軟件環(huán)境的配置。在第三視角的呈現(xiàn)上也需要結和RhinoX軟件的腳本進行編寫，并通過Unity進行APK的構建，最后在手機、平板等安卓設備上安裝。圖3-10RhinoXAR頭顯主要功能圖3-11RhinoX手柄功能布局圖片來源：燧光官方公眾號圖3-12Beacon定位信標圖片來源：燧光官方公眾號

《文心構法》MR混合現(xiàn)實設計應用分析MR技術應用及發(fā)展結合設計MR混合現(xiàn)實設計，由于2024年美國的蘋果頭顯VisionPro發(fā)售而受廣大的蘋果手機用戶熟知，但由于發(fā)售價格過于昂貴，使得普通人望塵莫及。其實，MR應用領域早在醫(yī)療領域就已經(jīng)出現(xiàn)，人們熟知的磁核共振技術就是混合現(xiàn)實的前輩，并且MRI的技術在醫(yī)療保健領域來說也相對成熟，各市級城市醫(yī)院投入使用。通過MR技術，醫(yī)生可以在虛擬的環(huán)境中進行手術模擬和訓練，提高手術技能和手術成功率。同時，MR技術也可以用于康復治療、疼痛管理、醫(yī)學教育等領域。MR技術可以為教育和培訓提供更加生動、直觀和交互式的體驗。例如，通過MR技術，學生可以在虛擬的環(huán)境中親身體驗歷史事件、探索宇宙、了解生物學等，這種身臨其境的學習方式將極大地提高學生的學習興趣和參與度。同時，對于一些難以在真實環(huán)境中進行的實驗和操作，MR技術也可以提供安全、可靠、經(jīng)濟的解決方案。通過MR技術，觀眾可以在家中就能感受到現(xiàn)場音樂會的氛圍和效果，或者在游戲中扮演更加真實的角色。同時，MR技術也可以用于電影制作、虛擬現(xiàn)實游戲等領域。MR技術也可以為城市規(guī)劃和建設提供更加全面、精準的工具和方法。例如，通過MR技術，規(guī)劃師可以在虛擬的環(huán)境中進行數(shù)字化城市規(guī)劃和設計，實現(xiàn)更加可持續(xù)和人性化的城市發(fā)展。同時，MR技術也可以用于建筑設計和景觀設計等領域。對于《文心構法》來說，是目前對歷史文物進行數(shù)字化的嘗試，通過MR的手段，脫離用眼看的單一局限性，加之交互性，可以讓用戶體驗更加完善。不足與進步方向《文心構法》的設計靈感來自對歷史文獻的研讀，閱歷尚欠，盡管我嘗試通過混合現(xiàn)實技術來展示明代家具的榫卯結構和造型特點，但在深入研究明代家具的文化內涵、歷史演變以及與現(xiàn)代設計的結合等方面，仍顯得較為淺顯。對于家具設計背后的哲學思想、工匠技藝的傳承與創(chuàng)新等方面的探討不夠深入，未能充分展現(xiàn)出明代家具的藝術價值和文化底蘊。對于如何將混合現(xiàn)實技術更好地應用于家具設計展示，以及如何解決技術實施中遇到的難題等方面，缺乏足夠的分析和探討?？傮w來說，MR混合現(xiàn)實設計在未來的市場的廣闊的，尤其是在未來的數(shù)字化中國的建設上。對于古今文物、文玩等具有歷史意義、商業(yè)價值的項目來說，《文心構法》啟示了MR在歷史文化領域數(shù)字化的市場。在開發(fā)領域上，也啟示了開發(fā)者MR應用的開發(fā)經(jīng)驗。不僅滿足了人們對于文物的觀測，也滿足了市場對于MR混合現(xiàn)實品類的消費需求。

結論隨著MR技術的更新發(fā)展，其市場領域的不斷擴大，MR混合現(xiàn)實設計品類也會基于硬件和軟件的支持下迭代出更多的風格特色，在文物保護、商業(yè)應用領域上有更多風格創(chuàng)新，呈現(xiàn)手法有不一樣的交互思路。在搭配平臺與結和軟件將會更加先進和智能，符合現(xiàn)代中國智能化，智造化進程，并更有效地對歷史文化的挖掘和保護，承上啟下，以此更好地讓中國風引領世界。通過對混合現(xiàn)實（MR）設計在明代家具展示中的應用探索，本文深入研究了MR技術在文化傳承與展示領域的潛力與價值。借助Unity3D平臺，成功設計出了一款能夠實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實融合、實時交互的MR操作系統(tǒng)，為傳統(tǒng)文化元素的現(xiàn)代展示提供了新的可能。本文是對《文心構法》的作品解析，在研究中，以明代家具中的經(jīng)典款式為例，通過三維建模技術還原了家具的真實形態(tài)，并結合MR混合現(xiàn)實設計，實現(xiàn)了對家具榫卯結構、裝配技藝以及拆解方式的全方位展示。這一設計不僅讓用戶能夠在真實世界中看到虛擬成像，還能夠通過手勢操作、視覺同步等方式與虛擬物體進行實時交互，從而更加直觀、深入地了解明代家具的工藝特點和文化內涵。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，MR混合現(xiàn)實設計在提升用戶體驗方面具有顯著優(yōu)勢。通過MR技術，用戶可以在操作中感受到真實世界與虛擬世界的無縫銜接，這種自然、流暢的交互體驗有助于增強用戶對傳統(tǒng)文化的認同感和興趣。同時，MR技術還能夠根據(jù)用戶的需求和反饋進行靈活調整和優(yōu)化，進一步提升展示效果和用戶體驗。綜上所述，MR混合現(xiàn)實設計在傳統(tǒng)文化展示領域具有廣闊的應用前景。未來，可以進一步拓展MR技術的應用范圍，將其應用于更多領域的文化傳承與展示中，為傳統(tǒng)文化的傳承與發(fā)展注入新的活力。同時，也需要不斷探索和完善MR技術的設計理念和實現(xiàn)方式，以更好地滿足用戶的需求和期待。

參考文獻[1]王曉煜.明式家具交互展示系統(tǒng)設計研究[D].蘇州科技大學,2020.DOI:10.27748/d.[2]李國和,張家坤,李少春等.基于混合現(xiàn)實技術的情景構建應急演練仿真系統(tǒng)應用淺析——以抽水蓄能電站邊坡垮塌應急演練為例[J].中國新通信,2022,24(02):88-89.[3]苗美娟,陸曉曦,張皓玨.中國特色公共圖書館事業(yè)十年回顧與展望[J].中國圖書館學報,2023,49(01):22-37.DOI:10.13530/j.[4]王若巖.傳統(tǒng)裝飾紋樣MR游戲化傳播設計研究[D].中國礦業(yè)大學,2022.DOI:10.27623/d.[5]孫遲,金鑫.明式家具的造型與藝術特點研究[J].家具與室內裝飾,2021(05):59-61.DOI:10.16771/j.[6]季娟.基于MR的數(shù)控銑床虛擬仿真教學系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D].山東建筑大學,2024.DOI:10.27273/d.[7]姚陸吉.建筑遺產(chǎn)