王星儒 王瑋莉

集安數(shù)字高句麗遺址虛擬再現(xiàn)技術(shù)

王星儒 王瑋莉

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)民間的文化生態(tài)正在加速破壞，民族的“文化記憶”出現(xiàn)中斷的概率大為增加，吉林省很多精美的古建筑或歷史遺址正面臨著被遺忘、破壞甚至逐漸消失的嚴(yán)重威脅，對(duì)吉林省古建筑的搶救和保護(hù)已刻不容緩。因?yàn)楣沤ㄖ幕z產(chǎn)不可再生，而修繕保護(hù)方法可以是多樣的，選擇最佳的古建筑和歷史遺址修繕保護(hù)方案顯得尤為重要。應(yīng)用虛擬技術(shù)對(duì)吉林省集安市高句麗遺址的全面三維虛擬再現(xiàn)，在現(xiàn)實(shí)意義上，它所生成的動(dòng)畫影片對(duì)修繕、保護(hù)吉林省歷史文化遺產(chǎn)及古建筑有極大的促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)旅游、城市規(guī)劃等相關(guān)領(lǐng)域也有示范和促進(jìn)作用。

一、概述

吉林省基于古建筑遺址虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)旅游僅限于較低淺的層次，實(shí)現(xiàn)真正意義上的古建筑虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合、深層次的互動(dòng)和規(guī)?；?、專業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)情景旅游運(yùn)作尚處于嘗試階段。就目前而言，仍存在許多尚未解決的理論問題和尚未克服的技術(shù)障礙。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的成就，在我們吉林省還沒有得到很好的發(fā)展，僅僅是在房地產(chǎn)和城市規(guī)劃方面略有應(yīng)用。但是我們相信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在吉林省歷史文化遺址與古建筑或網(wǎng)絡(luò)旅游方面有著巨大潛力以及其廣闊的應(yīng)用前景。

虛擬技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)參觀、手機(jī)客戶端游歷、現(xiàn)場(chǎng)連接互媒體對(duì)歷史遺址的集成。虛擬技術(shù)的基本模式是：參數(shù)測(cè)量、CAD制圖、數(shù)據(jù)模型制作、鏡頭語言、渲染、數(shù)字剪輯包裝、加密媒體信息，通過網(wǎng)絡(luò)上傳媒體信息到互聯(lián)網(wǎng)和流媒體服務(wù)器。

二、高句麗遺址

高句麗（公元前37年至公元668年）是中國地方少數(shù)民族政權(quán)中持續(xù)最久的政權(quán)，存世長達(dá)705年，前后經(jīng)歷了28位君王。而集安作為高句麗政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心有425年之久，保留了大量遺跡。其中最具代表性的是國內(nèi)城、丸都山城兩座高句麗早中期(公元1至5世紀(jì))都城，以及14座王陵、26座貴族墓葬，和一塊詳細(xì)記載高句麗政權(quán)歷史的文字碑刻“好太王碑”。這些遺跡距今已有2000多年歷史，從不同側(cè)面反映了高句麗的歷史，為全世界都留下了彌足珍貴的文化遺產(chǎn)。2004年7月，高句麗王城、王陵及貴族墓葬被列入《世界遺產(chǎn)名錄》。

高句麗王城、王陵及貴族墓葬國家考古遺址公園包括國內(nèi)城、丸都山城、將軍墳、好太王碑、禹山貴族墓地、高句麗采石場(chǎng)6處核心區(qū)，麻線626號(hào)墓、西大墓、千秋墓、麻線2100號(hào)墓、麻線2378號(hào)墓、七星山211號(hào)墓、七星山871號(hào)墓、王字墓、臨江墓、角觝墓、舞踴墓、馬槽墓、散蓮花墓、禹山992號(hào)墓等10余處遺址展示區(qū)。其中國內(nèi)城核心區(qū)占地面積約5萬平方米，丸都山城核心區(qū)占地面積約280萬平方米，將軍墳核心區(qū)占地面積約10萬平方米，好太王碑核心區(qū)占地面積約16.5萬平方米，禹山貴族墓地核心區(qū)占地面積約5萬平方米，高句麗采石場(chǎng)核心區(qū)占地面積約165萬平方米。

三、虛擬技術(shù)

虛擬技術(shù)，簡稱VR技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。應(yīng)用于旅游、房地產(chǎn)、景點(diǎn)展示、觀光游覽、園林景觀公園展覽展示、博物館，地鐵、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭等行業(yè)項(xiàng)目展示、宣傳。虛擬現(xiàn)實(shí)的最大特點(diǎn)是用戶可以與虛擬環(huán)境進(jìn)行人機(jī)交互，將被動(dòng)式觀看變成更逼真的體驗(yàn)互動(dòng)。應(yīng)用360度實(shí)景、虛擬漫游技術(shù)在網(wǎng)上瀏覽房產(chǎn)建筑動(dòng)畫片、虛擬現(xiàn)實(shí)演播室、虛擬現(xiàn)實(shí)舞臺(tái)、虛擬場(chǎng)景、虛擬商業(yè)空間、三維虛擬選房、虛擬環(huán)境表現(xiàn)等諸多項(xiàng)目中采用。

虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造出一個(gè)形象逼真的模型。人與該模型可以進(jìn)行交互，并產(chǎn)生與真實(shí)世界中相同的反饋信息，使人們獲得和真實(shí)世界中一樣的感受。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能達(dá)到的環(huán)境或構(gòu)造純粹虛構(gòu)的環(huán)境，以取代需要耗資巨大的真實(shí)環(huán)境時(shí)，就可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域可包括：建筑物模擬、室內(nèi)設(shè)計(jì)模擬、城市景觀模擬、會(huì)展設(shè)計(jì)、施工過程模擬、歷史性建筑模擬等。

虛擬技術(shù)數(shù)字藝術(shù)作品作為保護(hù)物質(zhì)文化的載體是本課題創(chuàng)新的又一亮點(diǎn)。伴隨著虛擬技術(shù)作品所推出的衍生產(chǎn)品，將推動(dòng)?xùn)|北文化產(chǎn)業(yè)，旅游產(chǎn)業(yè)及其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

四、制作流程

根據(jù)實(shí)際制作流程，一個(gè)完整的影視類三維動(dòng)畫的制作總體上可分為前期制作、動(dòng)畫片段制作與后期合成三個(gè)部分。

以高句麗遺址虛擬再現(xiàn)技術(shù)為例：

第一，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)古建筑遺跡再現(xiàn)研究。古跡有保存較完好的，有破壞嚴(yán)重的，有歷史、考古資料齊全的，有歷史、考古資料稀少的，有人們公認(rèn)的，有飽受爭議的等?？脊?、歷史研究、保護(hù)以及開發(fā)等領(lǐng)域?qū)沤ㄖz跡產(chǎn)生濃厚的興趣，但同時(shí)也面臨很多困難。對(duì)那些保存完好、資料齊全的古建筑遺跡進(jìn)行研究比較容易，但是對(duì)于資料稀少、破壞嚴(yán)重、存在爭議的古建筑遺跡進(jìn)行研究、開發(fā)就很困難。面臨困難，必須尋求解決的方法，特別是進(jìn)行虛擬古建筑遺跡漫游動(dòng)畫的時(shí)候，為了保證虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性、科學(xué)性，就要充分、科學(xué)、合理地運(yùn)用辯證思維方法作指導(dǎo)?；谌斯ぶ悄芎蛣?dòng)畫技術(shù)的古代建筑營造過程的動(dòng)畫，反映該建筑從無到有的搭建過程。對(duì)各種類型的古建筑三維重構(gòu)。同時(shí)，建立古代建筑保護(hù)修復(fù)信息服務(wù)平臺(tái)把古代建筑知識(shí)庫信息錄入管理，提供古代建筑知識(shí)庫查詢服務(wù)和古代建筑多媒體知識(shí)檢索服務(wù)。

第二，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)現(xiàn)存古建筑修復(fù)研究。運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)手法精確的把古建筑設(shè)計(jì)的模型內(nèi)容，施工工藝，搭接手法很好的呈現(xiàn)在人們的眼前。把各種古老的制作方法、所需的材料、制作的步驟用三維圖像軟件進(jìn)行精確的實(shí)體建模。把現(xiàn)實(shí)中的每一個(gè)部位的數(shù)據(jù)虛擬下來，然后在三維軟件中進(jìn)行模擬施工動(dòng)作調(diào)試，加上準(zhǔn)確的程序定位，完整的把施工的每一個(gè)細(xì)節(jié)模擬出來，再在三維中用真實(shí)的燈光進(jìn)行烘焙，再到程序中做實(shí)時(shí)的光影效果，力求真實(shí)模擬出當(dāng)時(shí)的施工工藝、制作流程和方法。利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)字化圖形圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)木結(jié)構(gòu)古代建筑關(guān)鍵部件的典型病害計(jì)算機(jī)輔助修復(fù)；利用實(shí)驗(yàn)過程中獲取的古代建筑油飾彩畫修復(fù)材料配比數(shù)據(jù)，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)配比模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油飾彩畫的虛擬修復(fù)。

第三，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)利用古建筑研究。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境。具體地說，就是以虛擬現(xiàn)實(shí)三維軟件平臺(tái)為基礎(chǔ)，將真實(shí)的古建筑主體、地形全貌精確的虛擬到顯示屏上，觀看者可以通過鍵盤、鼠標(biāo)、方向盤等控制工具以自然的方式與虛擬環(huán)境中的古建筑進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)，在這片虛擬環(huán)境中模擬行走、飛行，也可以直觀的查看各個(gè)古建筑、物品的詳細(xì)信息。是建筑，景區(qū)，城市，園林，交通橋梁等行業(yè)出現(xiàn)的一種較新的表現(xiàn)形式，因?yàn)橛锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。

五、結(jié)語

虛擬古建遺址再現(xiàn)應(yīng)用是歷史遺址保護(hù)發(fā)展方向革命趨勢(shì)，它突破了時(shí)間和空間的限制，在更大范圍內(nèi)服務(wù)于社會(huì)，但不能代替真實(shí)遺址的存在。數(shù)字展示的信息化建設(shè)將最終打破傳統(tǒng)遺址保護(hù)形式的壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)字展示在高句麗遺址再現(xiàn)研究中的重要性。

（作者單位：王星儒，吉林藝術(shù)學(xué)院；王瑋莉，長春星創(chuàng)意科技有限公司）