虚拟仿真技术助力南阳玉雕创作与创新设计人才培养
摘要：虚拟仿真技术的发展，为艺术学科提供了重要的契机，本文以国家艺术基金项目南阳玉雕创作与创新设计人才培养为例，首先，分析虚拟仿真技术在玉雕创作中的应用优势，其次，讨论目前虚拟仿真实验平台的建设中存在的共性问题，最后，探讨虚拟仿真技术辅助南阳玉雕创作的路径及解决方案。
关键词：南阳玉雕、智能虚拟仿真技术、路径研究
南阳玉雕艺术历史悠久，是中华优秀传统文化的重要组成部分。玉雕产业基础雄厚，是河南南阳的一大特色优势产业，从传统手工艺人的传承，到南阳师范学院珠宝玉雕学院的成立，人才培养一直围绕着特色产业的需求，精准供给不同层次的玉雕人才。国家艺术基金南阳玉雕创作与创新设计人才培养项目，改变了传统玉雕人才的培养模式，提升传统玉雕人才的培养层次，开设了现代生态美学、形象设计、现代产品设计、网络营销等课程，还开设有虚拟仿真雕刻等现代技术辅助玉雕设计的课程，学院作品的创新程度有了很大的提升，也为虚拟仿真技术辅助玉雕创作探索了线的路径。玉雕创作始于夏商，兴于汉唐，精于明清，盛于当今，距今已经有5000多年的历史，俗话说“玉不琢，不成器”，玉器同所有的工艺器一样，一件好的玉器作品，一定离不开料、工、艺三个方面。尤其是工艺，决定了整个创作的灵魂。玉石价格昂贵，可挖掘的面积越来越少，也就决定了利用一块好料出精品的成本在升高，对于学生而言，利用虚拟仿真技术模拟学习玉雕创作技艺，可以解决控制成本的问题。
我国自2018年开始，从教育管理者的层面推广虚拟仿真技术辅助本科教学，主要解决实验成本昂贵、实验危险性高、实验较为复杂难以实现的问题，从 1998-2021 年间 1350 篇相关文献理论研究中分析，结果发现，高校虚拟仿真实验教学研究经历了从缓慢到快速的发展阶段，目前年发文量持续增长，但大多的理论研究成果集中在实物实验成本及危险性较高的理工学科中，而对于文科类的虚拟仿真实验教学研究理论相对比较少，而且研究的层度与深度比较低。现有研究理论中缺少针对高校虚拟仿真实验平台管理层面、运行机制低成本、高效能等方向的路径研究。对于虚拟仿真技术辅助玉雕创作的研究也处在空白阶段，亟待研究者逐步探索。
《虚拟仿真雕刻》课程是由南阳师范学院，珠宝玉雕学院王征老师讲授，王征老师讲述了VR.AR.MR的相关技术特征和区别，并以最前沿的科技视角解读每项技术介入玉雕行业的可能性，先以虚拟空间的造型科技引发大家的危机意识，再引导大家如何借助先进科技灵活运用。王征老师为大家展示了多角度拍摄构建立体模型的建模软件的使用方法，学员们逐一进行了实操体验，见证了拍摄照片替代高精度扫描的建模手段，为大家拓宽了科技最前沿的视野，提升了构建个人模型库的可行性。通过课程的学习，大家对虚拟仿真雕刻这种科技手段方法从陌生到有一定的认识，并认为虚拟仿真雕刻技术是很重要的一种新兴学习方式。
利用虚拟仿真技术进行玉雕创作，具有沉浸性（immersion）、交互性（interaction）和想象力（imagination），使人们能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多维化的信息环境，可以有效的帮助初学者学习玉雕创作，也可以辅助玉雕传承人进行大型创作的预刻。
第一、虚拟仿真技术辅助下对于南阳玉雕的“沉浸性”体验
虚拟仿真技术的沉浸性主要体现在教学中，首先体现在全模拟沉浸式的教学模式。学生可以感受到雕刻场景中的温度、气味、以及雕刻的力量，可以看到模拟教师雕刻的全过程，学生也可以根据自己专业能力进行虚拟空间的构思和搭建，然后将自己玉雕设计的放入虚拟场景中，智能生成雕刻的过程，360度观察和检验设计的效果。另外，通过虚拟仿真实验，能极大的消除传统玉雕教学过程中的死角和盲点，提高创作实践的成功率，使学生的创作思路得到有效成型⑴。
第二、虚拟仿真技术辅助下对于南阳玉雕行业的“启发性”
虚拟仿真技术与现在使用中的数控玉雕技术有一定的相似性。CNC数控玉雕技术集计算机辅助设计技术(CAD技术)、 计算机辅助制造技术(CAM 技术)、数控技术(NC 技术)、精密制造技术于一体，利用电脑软件建模，最终使用 CNC雕刻机完成玉石雕刻。数控玉雕技术的设计同样也是前置的，可以提前洞察作品的造型效果。但是虚拟仿真技术更为逼真，可以做到提前洞察作品的造型效果、材质效果及雕刻的过程。对于艺术类学科而言，智能虚拟仿真技术不仅仅是对于学科实验的辅助，更多的对于创作多样性的启发，尤其是玉雕创作。由于玉雕创作的成本较高，玉雕创作的构思和设计阶段尤为重要，经过巧思秒想的设计，利用虚拟仿真技术技术的效果预检验，创作者可以根据三维的效果来判断作品的效果，从而选择付诸于实施、完善修改或放弃该设计。
随着时间的推移，机雕正在以难以想象的速度影响着玉雕行业。杨金鸥老师带领同学们了解了数控雕刻时代的来临对于传统玉雕行业的冲击并详细分析了人工雕刻与数字机雕各自的优劣势所在，提醒大家认识到机雕不是威胁， 而是对玉雕创作者的提醒和激励；它会促使玉雕创作者更加沉下心来钻研技艺，提升自我；数控雕刻时代的来临对传统玉雕行业也带来了新机遇新挑战，将会促进整个玉雕行业更加关注创新、关注原创、关注设计。
第三、虚拟仿真技术辅助下对于南阳玉雕学习的“交互性”
另一种方法是直接使用 ZBrush、Maya、 3dsMax 或 Rhino 等三维软件进行建模，形成创作初稿，在大信息背景下，知识本身变得立体化，呈现出多渠道、多元素、多要素等特征，需要教育者进行全方位的信息传输。虚拟现实技术让操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境的互动，借助人们自身对所接触事物的感知和认知能力，帮助和启发参与者的思维，全方位获取虚拟环境中蕴含的各类空间信息和逻辑信息。这种立体的、全方位的教学方法，使知识以自己的方式传授，从而最大限度地保留了知识本身的形式。
目前虚拟仿真实验教学的建设中，出现了很多共性的问题，如共享资源建设缺乏系统性和规范性、重复建设较多、形式不规范、资源数据整合困难、资源整体质量不高等问题。归纳后主要存在的问题如下：
首先，虚拟仿真平台的技术不统一。当前虚拟仿真实验平台技术手段多元化，地区差、技术差等问题造成了平台建设没有统一标准。造成共享实验插件安装繁琐、运行环境受限等诸多兼容性问题。伴随着5G时代的普及，如何借助新技术做到平台研发技术标准化、统一化，是需要迫切解决的首要问题。由于技术的差异，导致资源共享成为困难，共建共享管理机制推广受阻。
其次，虚拟技术受限导致体验感较差。目前国内的虚拟仿真实验平台，大多是Unity3D，LabVIEW，VirTools 等软件进行虚拟环境制作，由于受到网络传输技术和运行设备的限制，当前国内大部分虚拟实验的空间大小受到限制，从而影响了虚拟环境的精细度和逼真度，以及运行速度和交互体验感。
最后，创作形式的推广模式欠缺。新的创作形式的介入势必会给传统的人才培养模式带来革新。革新后的新模式又如何进行教学推广，使其发展成为能够被社会所广泛接受的人才培养新模式，是虚拟仿真实验辅助玉雕教学的真正目的，也是有待去解决的关键性问题。
针对玉雕人才培养出现的问题，南阳师范学院珠宝玉雕学院积极探索解决方案，多次召开研讨会，与省内及国内专家研讨应对新技术的玉雕人才培养方法。尤其针对虚拟仿真技术辅助南阳玉雕创作与创新设计人才培养的路径，多次反复研究，主要研讨结论如下：
路径一：玉雕虚拟仿真平台开发
随着“互联网+教育”的持续发展，虚拟仿真教学模式也显得越来越重要，关于玉雕虚拟仿真平台的开发旨在为了改善实现环境以及优化教学过程。虚拟仿真技术通过借助3D虚拟环境或3D立体可以使使用者能够获得和真实世界中一样或者相近的实训体验，达到替代或者部分替代实训效果的作用。如 广州华锐互动利用VR虚拟现实、3d仿真技术，将知识点进行形象地直观展示出来，便于学生理解和深刻记忆。模拟各种岗前实操环境，通过高精度低逼真训练，获得整体感知，达到理论与实践结合、知识与技能融合的培训。
那么关于关于玉雕虚拟仿真平台开发在实验教学中可以节约成本，在虚拟系统中训练可以为学生在实验室的实践操作提供一定的基础。其次，虚拟仿真教学系统可以代替传统实验条件下无法完成的实验操作，或由于实验设备昂贵而难以实现的试验训练。打破时间和空间的局限性，为学生提供开放的学习环境，支持多人同时在线学习，让学生随时随地进行实践操作训练。
路径二：虚拟引擎的开发及利用
在虚拟引擎技术与智能设备相互结合的过程中，技术人员依托先进的信息技术，分析和整合环境中的各种因素，通过对整个场景的布局达到真实的效果。当然，仅仅是将玉雕模型进行可视化是远远不够的，我们应该通过虚拟引擎的开发和利用来增加参观者的视觉感受，让学生产生真正的交互感。参观者可以通过点击玉雕的不同部位获取到各类历史资料，包括玉雕的材质特点，历史文化等。
Zero Density虚拟引擎技术主要应用于广播电视虚拟演播室，打破了传统虚拟演播室应用的局限， Zero Density虚拟引擎的摄像机跟踪传感器可以实时监测摄像机的推拉，聚焦等参数通过一系列的设置后可以将前景图像与背景图像合成形成一副图画，给观众带来一种身临其境的感觉，我们也可以将Zero Density虚拟引擎技术运用到玉雕教学中，通过虚拟引擎的技术使学生有更好的体验。
路径三：数字信息的共享及确权
在数字化信息化时代，数字资源日益凸显出它的重要性，数字资源是人类知识的一种特有的表达方式。同时数字信息的共享也是信息资源的一种属性，一方面，信息资源可以通过共享使信息得到高效的利用，那么关于南阳玉雕文化我们可以通过信息共享的方式来使学生更好的学习。另一方面，信息资源具有外部公共性，可以通过数字化平台进行交流和沟通，从而可以得到关于玉雕更多的学习内容，进而降低信息收集成本。
想要加快数据的共享和流动，就需要加快数据权属的确认。从数据的生产者角度，随着个人数据保护相关研究的推进，学界也认识到信息与数据的区别，在此基础上将个人数据权利与个人信息权利区分，而这无疑对数据权属的确认大有裨益。从数字化转型的角度来讲，当数据资产越来越多成为个人资产的一部分，还需要要解决的一个问题就是数据的定价。只有数据更高效、便捷地定价，数据流通才可能畅通无阻。而在这个过程中，个人作为数据资产的持有者，则需要知道数据为谁使用，并且拥有数据的分红权。
国家艺术基金南阳玉雕创作与创新设计人才培养项目以“非物质文化传承人+中国工艺美术大师（玉雕）+现代设计师+创意思维+实习实训”为理念，将新的审美意识、创作理念和制作技术融入教学中，切实提升玉雕艺术创作与创新设计人才的艺术水平和实践能力。共授课29次，大部分为集中授课，其中虚拟仿真技术为玉雕设计师的创意思维及实习实训提供了很好的帮助，基于该项目的成功实践，体现了新技术对于传统工艺美术教学的有力支撑，并提出了虚拟仿真技术辅助南阳玉雕创作与创新设计人才培养的三个路径。在具体的作品创作中，大多数学员利用虚拟仿真技术创作了自己的作品，学员李晓月（青绿系列）、蒙春豪、朱建伟的作品非常具有现代感，作品的创新程度较，相对比学员初期时的作品有了很大的提升，体现了培养的效果和意义！
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中原工学院艺术设计学院
高琳 彭菲菲
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