樊強(qiáng)強(qiáng)　高路

摘 要：以廣東省汕頭市風(fēng)崗村為例，探索了利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)古村落進(jìn)行保護(hù)的方法。在現(xiàn)場調(diào)研、實(shí)地測繪的基礎(chǔ)上，將已知信息與數(shù)據(jù)數(shù)字化，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選、幾何建模，對(duì)鳳崗村進(jìn)行了虛擬重建，建立了一個(gè)虛擬漫游系統(tǒng)，并提供了含多種漫游方法的人機(jī)交互方式，加入外圍設(shè)備加深沉浸感，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于古村落保護(hù)進(jìn)行了有益的嘗試。

關(guān)鍵詞：3D全景現(xiàn)實(shí)技術(shù)；古村落保護(hù)

目前，利用3D全景現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人文歷史和自然地理遺產(chǎn)瀏覽漫游的虛擬遺產(chǎn)理念，因其在研究、保護(hù)、介紹人文歷史和自然地理方面都能起到非常重要的作用，已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同。本文嘗試采用3D全景現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以鳳崗古村落為例展開研究，建立風(fēng)崗村虛擬漫游系統(tǒng)，不僅保留了風(fēng)崗村的原始數(shù)據(jù)，并且重建已被毀壞的建筑，恢復(fù)了風(fēng)崗村原始風(fēng)貌，為其保護(hù)與發(fā)展提供科學(xué)而直觀的依據(jù)。

1 運(yùn)用3D全景現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬遺產(chǎn)保護(hù)思路

3D全景現(xiàn)實(shí)技術(shù)是基于全景圖像的真實(shí)場景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過使用三維全景拼接技術(shù)在計(jì)算機(jī)中全方位互動(dòng)式觀看的真實(shí)場景還原展示。基于傳統(tǒng)村落保護(hù)的特殊性和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢，我們在研究中運(yùn)用現(xiàn)代建筑技術(shù)進(jìn)行定量檢測、科學(xué)分析，并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把取得的信息進(jìn)行數(shù)字化重建，從而在不破壞聚落自然生態(tài)與人居生活的情況下，使傳統(tǒng)聚落的原始資料得以保存，流傳于世，同時(shí)也提供了直觀而科學(xué)決策的依據(jù)，幫助設(shè)計(jì)和管理人員做出決策。

2 調(diào)研與信息采集

2.1 調(diào)研

選取廣東省汕頭市風(fēng)崗村作為研究對(duì)象。鳳崗古村落，因腹地偏小，土地資源匱乏，民居地多選擇在山之西麓，依山錯(cuò)落，格局固定，古樸簡約，巷道也順勢而建，未能經(jīng)緯分明?，F(xiàn)存位于鳳崗山西麓的古民居群多為清、民國期間所建，一般而言，越靠鳳崗山的民居，其建設(shè)年代越久遠(yuǎn)。目前正面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和旅游開發(fā)的巨大壓力，并且伴隨著外出務(wù)工人員曾多，村落老齡化嚴(yán)重的問題，村落正處于巨大的生存危機(jī)中，保護(hù)迫在眉睫。

2.2 信息采集

為了信息的準(zhǔn)確性和采集第一手資料，分三次深入鳳崗村進(jìn)行了為期一個(gè)月的信息采集工作。同時(shí)還拍攝大量照片，包括全景照片。運(yùn)用現(xiàn)代建筑物理設(shè)備對(duì)傳統(tǒng)建筑的居住環(huán)境進(jìn)行了實(shí)測，為虛擬仿真提供了充分的數(shù)據(jù)。

3 3D全景村落的構(gòu)建

三維全景，是基于全景圖像的真實(shí)場景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用專業(yè)的攝像設(shè)備及鏡頭進(jìn)行高清拍攝，經(jīng)過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算及模型投影后，可以在計(jì)算機(jī)中全方位互動(dòng)式觀看的真實(shí)場景還原展示。

3.1 基于幾何建模技術(shù)的手工建模

將物理的造型轉(zhuǎn)化成數(shù)字模型，一般通過兩種手段實(shí)現(xiàn)——自動(dòng)建模技術(shù)和手工建模技術(shù)。鑒于實(shí)際情況，使用的建模方式是基于幾何建模技術(shù)的手工建模方法，采用Sketchup、AutoCAD與3D MAX軟件把采集的物理造型轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型。

3.2 數(shù)字化復(fù)原風(fēng)崗村聚落原貌

風(fēng)崗古村落保存的較為完好，但還是遭到了一定程度的破壞。因此，在數(shù)字化過程中，在恢復(fù)風(fēng)崗村原貌的同時(shí)，對(duì)于毀壞了的建筑物進(jìn)行了修復(fù)處理，對(duì)于已經(jīng)拆除但又有一定歷史地位的重要建筑物，通過調(diào)查研究，根據(jù)實(shí)地測繪數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)記載進(jìn)行了重建。

3.3 數(shù)據(jù)信息的管理

前期采集的各類數(shù)據(jù)信息和虛擬模型的一致性是數(shù)據(jù)信息管理的核心。根據(jù)測繪建立CAD圖庫；根據(jù)CAD圖建立單體模型庫（Max模型）；然后再與照片進(jìn)行比對(duì)，在此基礎(chǔ)上完成初稿。有計(jì)劃地對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行回訪，在現(xiàn)場修改草圖；隨后修改CAD圖，修改草模，形成較精確的模型；最后建立虛擬漫游系統(tǒng)。

4 3D全景村落的虛擬

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）為人機(jī)交互界面的發(fā)展開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域；為智能工程的應(yīng)用提供了新的界面工具；為各類工程的大規(guī)模的數(shù)據(jù)可視化提供了新的描述方法。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三度空間，或是把其他現(xiàn)實(shí)環(huán)境編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”，從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。虛擬漫游體驗(yàn)包括：

4.1 漫游模式。

在3D全景展示效果中，從人文環(huán)境與建筑構(gòu)造兩個(gè)方面來加深沉浸感，可以設(shè)定線路指引，提供優(yōu)質(zhì)的展示線路和實(shí)景體驗(yàn)。在鳳崗村虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，為使用者提供三種漫游方式：飛行漫游、行走漫游、旅游地圖導(dǎo)航。（1）飛行漫游。在高空的所見的任意場景中飛行漫游，從任何一個(gè)角度觀看建筑。例如，使用者可以飛行到高空中鳥瞰整個(gè)村落，也可以飛到祠堂的房頂觀察建筑細(xì)節(jié)。（2）行走漫游模式。以普通人的視角，漫游整個(gè)村落。為保證虛擬環(huán)境的真實(shí)性，使用者不僅能從視覺上如實(shí)看到虛擬環(huán)境中的虛擬物體，而且能夠身臨其境的與其進(jìn)行各種交互。（3）旅游地圖導(dǎo)航。繪制精美的地圖展現(xiàn)效果，并標(biāo)注相應(yīng)的景點(diǎn)及展示線路，提供優(yōu)質(zhì)的展示建議及旅游導(dǎo)覽服務(wù)。

4.2 智能語音導(dǎo)游。

提供各方位的優(yōu)質(zhì)語音講解服務(wù)，講述當(dāng)?shù)氐奈幕?、歷史、傳說等，同時(shí)結(jié)合各方位特定區(qū)域的點(diǎn)播式講解，豐富村落文化宣傳，給人以身臨其境的優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)。

4.3 全景嵌入圖片、視頻。

在全景內(nèi)嵌入圖片、視頻，使新的宣傳手段與老的宣傳手段相結(jié)合，在全景內(nèi)直接觀看，視覺效果更震撼。提供多樣性的操作體驗(yàn)，如展示視角控制、語音播放控制、景點(diǎn)快速定位設(shè)計(jì)、方向指示羅盤等特色功能定制。

4.4 豐富的社交媒體結(jié)合。

提供互動(dòng)平臺(tái)，分享三維虛擬旅游的所見所得，為景區(qū)旅游資源及文化帶來爆炸式宣傳效果，通過網(wǎng)絡(luò)新媒體拓寬古村落宣傳途徑。

5 結(jié)束語

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立建筑遺產(chǎn)虛擬漫游系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，在不改變其原始風(fēng)貌的基礎(chǔ)上進(jìn)行重建和修復(fù)，從而在不破壞自然生態(tài)與人居生活的情況下，使建筑遺產(chǎn)的原始數(shù)據(jù)及現(xiàn)狀得以保存；同時(shí)也提供了直觀而科學(xué)決策的依據(jù)，幫助設(shè)計(jì)和管理人員做出科學(xué)的決策。對(duì)風(fēng)崗村所做的探索，就是這樣一個(gè)應(yīng)用研究項(xiàng)目。實(shí)踐證明，鳳崗村虛擬漫游系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用，從數(shù)據(jù)采集、管理到建模、虛擬等，對(duì)建筑遺產(chǎn)的保護(hù)提供了一種行之有效的方法與思路。目前，正在進(jìn)一步研究的是對(duì)古建筑保護(hù)中同方案進(jìn)行分析、比較。在建立總體模型和虛擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)單體建筑根據(jù)不同的保護(hù)方案建立不同的模型，通過數(shù)據(jù)庫調(diào)入系統(tǒng)中，在虛擬場景中進(jìn)行實(shí)時(shí)的比對(duì)，以達(dá)到最佳的保護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 臧克，孫永華，李京，等.微型無人機(jī)遙感系統(tǒng)在汶川地震中的應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010，19（3）.

[2] 張熹，莊凌.遙控?zé)o人飛艇數(shù)字化航空攝影系統(tǒng)的性能和特點(diǎn)[J].地礦測繪，2009，25（2）.

[3] 楊永波，李同升.基于游客心理感知評(píng)價(jià)的西安鄉(xiāng)村旅游地開發(fā)研究[J].旅游學(xué)刊，2007（11）.