【计算机科学与应用】砚文化虚拟博物馆的Unity3D设计

基金项目：

山东省社科规划专项研究项目(23CLYJ14)：基于摄影测量和虚拟博物馆的砚文化遗产及数字化保护探索研究

作者信息：

陈 瑛, 刘洪云, 范 迪：山东科技大学电子信息工程学院，山东 青岛；陈玉杰, 郭瑞姝, 孙农亮：黄海学院智能制造学院，山东 青岛

导读：

本文针对科技发展导致砚文化传承发展受阻的问题，设计并实现了砚文化虚拟博物馆，使用3DsMax搭建中式文化风格的博物馆场景，设计基于MVC架构下的背包系统来实现博物馆馆藏砚台总体展示，设计ScriptableObject存储列表对馆藏砚台的具体信息及砚台模型进行轻量化存储，根据虚拟现实的碰撞检测技术、人机交互技术、动画系统设计实现了博物馆内场景漫游、人机交互、数据管理、文创游戏内容，从用户使用角度进行界面的交互设计，增加游戏化文创内容，实现砚文化数字化保护与传承。

正文

本文针对砚台使用急剧减少、新时代砚文化传承与发展的问题，结合新技术手段提出了砚文化虚拟博物馆的设计，设计框架如图1所示，采用虚拟现实技术，设计并搭建一个具有中国传统文化风格的虚拟博物馆空间，将砚台三维模型和相关历史文化信息嵌入其中，720˚全面逼真展示砚台，富媒体展现其起源、发展历程、制作工艺、种类、文化内涵等各方面，能够实现博物馆空间的自由浏览及砚台的细致观察，同时编写录制符合砚台文化历史特点和展示目的的解说语音和文字，来增强虚拟博物馆的教育功能与沉浸感，进行砚文化内容再创作，设计砚台DIY制作及砚台连连看游戏等。根据搜集资料设计博物馆整体展示框架为砚文化导入、演变、文创展区三个主体区域，对馆藏砚台及相关内容进行设计展示，实现砚文化的传承及数字化保护。

1. 博物馆场景搭建

博物馆场景设计主题风格定位为徽派建筑，突出高低错落的马头墙和整体的水乡色系。具体实现流程如图2所示。

场景建造之后添加碰撞Collider确保人物不会穿模，并设计第一人称控制器实现场景漫游（见图3）。

2. 博物馆声音设计

虚拟博物馆中，添加背景音乐能够营造出中式传统的文化氛围，提升参观的沉浸感，本博物馆的音频体系主要由背景音乐、互动音效以及视频播放声音三大元素构成，为了实现对这些音频元素的有效管理，构建了一套完整的沉浸式音频体验方案。

3. 砚文化虚拟博物馆展区的Unity3D设计

博物馆结构介绍是由卷轴特效来展示的，具体UI设计如图5所示。

砚文化背景引入采用的是对话系统方式，砚台对话系统引入逻辑设计如图6所示。

为进一步丰富砚文化虚拟博物馆的内容展示，特别设计了砚文化发展历程长廊，作为砚文化相关内容引入的起点。

使用改进的MVC背包系统思想实现砚文化菜单栏，主要进行用户界面、后台存储和逻辑设计三个方面。具体展示三个层级如图8所示，通过菜单栏设计用户可以点击查看馆内现有的砚台样式，也可以初步了解不同朝代砚台名称、样式信息，寻找自己喜欢的砚台风格去着重了解、观察。

本文所设计的砚文化虚拟博物馆采用的人机交互技术主要是按键交互，获取用户的鼠标、键盘等输入实现与虚拟现实中对象的交互。主要通过“文物级砚台”的三维展示设计实现，包含放大、缩小、720˚旋转砚台文物模型，同时系统采用文字、音频、视频等多媒体手段进行砚文化相关的展示。博物馆内展台上添加了查看按钮，点击即可查看具体砚台介绍信息及细节模型，具体实现流程如图9所示 。

砚文化文创展区自然融入自我决定理论的核心需求，运用数字化技术打造沉浸式体验，包含三大核心模块：砚制技艺工坊通过Unity VideoPlayer组件实现高清视频展示；砚台DIY游戏提供个性化创作平台；特色砚台连连看游戏。

4. 砚文化博物馆效果及测试

具体实现效果如图11所示。

调查问卷的设计是依据虚拟博物馆的内容呈现效果、设计功能是否实现和用户使用感受进行的。从内容、功能、用户使用感受三方面来测试用户的使用并针对问题进行改进，砚文化虚拟博物馆内容呈现及功能设计评价结果如图13所示，从内容呈现的调查结果来看，有83.33%的用户满意当前内容呈现效果，75%的用户认为当前砚台的3D模型展示逼真效果好；从功能设计及用户使用感受测试结果来看，77.78%用户满意当前虚拟漫游的体验，88.89%用户满意当前砚台展示的互动功能体验。由此可以看出，砚文化虚拟博物馆整体表现出色且用户认可度高，具有很强的实用性和可行性。

结论

本文通过综合运用虚拟现实技术及人机交互理论，成功构建了一个具有高度互动性和沉浸感的砚文化虚拟博物馆，实现了砚文化藏品的数字化展示与交互体验。通过Unity脚本调度实现图文、音频与砚台三维模型联动展示，使用UGUI界面技术、碰撞检测技术、ScriptableObject数据管理及MVC框架架构，实现了博物馆导览、砚文化演变展示、文创互动等多功能分区。砚文化虚拟博物馆不仅丰富了砚文化的传播方式和途径，还为博物馆管理者提供了便捷的管理工具，具有较高的应用价值和社会意义。未来，将继续优化和完善系统功能，推动砚文化虚拟博物馆的进一步发展和应用。

原文链接：https://doi.org/10.12677/csa.2025.159226