陳　旺，朱米娜

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徽雕虛擬重建中動畫技術(shù)的應(yīng)用

陳旺1, 2，朱米娜2

（1. 安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽蕪湖 241000；2. 武漢理工大學(xué)，武漢 430070）

徽雕是具有徽派風(fēng)格的漢族雕刻工藝，是徽州古建筑中的精華，也是我國燦爛文化的重要組成部分，徽雕制作技藝已被列入國家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。保護徽雕技藝已成為建筑界關(guān)注的焦點。利用虛擬技術(shù)，可以宣傳、推廣徽雕技藝，達到保護的目的。

建筑；動畫；徽雕藝術(shù)；虛擬重建

一、引言

建筑動畫通常指為了宣傳和表現(xiàn)建筑特征所進行的有藝術(shù)性創(chuàng)造的動畫影片。[1]建筑動畫會根據(jù)二維建筑圖紙規(guī)劃制作出虛擬場景空間，如地貌、方位、建筑外立面、建筑內(nèi)部裝飾裝修、園林景觀、自然景象（四季、雨雪、晝夜）等等。該技術(shù)已在地產(chǎn)廣告宣傳、歷史景觀再現(xiàn)、古建筑保護與復(fù)原等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。大型紀錄片《中國古建筑》真實再現(xiàn)了中國古代建筑的發(fā)展歷程，運用專業(yè)三維動畫還原消失的古建筑，不僅展現(xiàn)了中國建筑的細部和魅力，還表現(xiàn)出了中國古建筑大氣渾然的氣勢，對促進中國古建筑的傳承與保護，在知識普及、創(chuàng)新與推廣等方面都將產(chǎn)生重要影響。

二、虛擬重建的目的和意義

徽雕藝術(shù)的多數(shù)載體在古建筑中，栩栩如生木雕、雄渾有力的石雕、古拙樸素的磚雕的圖案寓意，是在建筑內(nèi)外通過窗花、斗拱、門墻、門樓、門罩、廊柱、庭院樓閣等呈現(xiàn)出來的，目前只能夠通過實地參觀來欣賞，宣傳和推動作用單一，如果能通過互聯(lián)網(wǎng)和建筑動畫技術(shù)來突破空間、時間限制，學(xué)習(xí)者足不出戶地欣賞非遺，這將成倍地提高地域性非遺的認知度，更能推動旅游行業(yè)的發(fā)展，例如數(shù)字化《圓明園》項目，再現(xiàn)了歷史風(fēng)貌，讓更多人產(chǎn)生了認同感和親近感。[2]

建筑動畫的制作流程和技術(shù)目前已經(jīng)成熟，尤其是計算機處理技術(shù)大幅度提高了三維可視化的制作效果，建筑動畫技術(shù)推動了古建筑的數(shù)字化復(fù)原工作，那么成果在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一的徽雕藝術(shù)方面的應(yīng)用和推廣、技術(shù)與藝術(shù)融合工作就是本文要解決的主要問題。建筑動畫的應(yīng)用在徽雕藝術(shù)保護、修復(fù)、復(fù)原展示、傳承等方面更加科學(xué)，也更能符合信息化、互聯(lián)網(wǎng)+時代的特征與要求。通過建筑動畫技術(shù)和虛擬漫游、虛擬交互技術(shù)將古建筑數(shù)字化構(gòu)建，徽雕藝術(shù)在各載體中復(fù)原和重現(xiàn)，就實現(xiàn)了徽雕藝術(shù)這一非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保存，成果在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用推廣，實現(xiàn)數(shù)字化傳承。[3]

三、項目實例分析

（一）背景介紹

1. 徽雕藝術(shù)

徽雕是具有徽派風(fēng)格的漢族雕刻工藝，它是徽州古建筑中的精華，徽州“三雕”（木雕、磚雕、石雕）的制作技藝，已經(jīng)被列入國家首批非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。[4]

2. 選擇宏村樹人堂的原因

皖南古村落宏村擁有“民間故宮”之稱的承志堂，又名“眾家廳”的樂敘堂，寓意豐富的樹人堂，雕刻精湛的桃源居和古代書院——南湖書院等等，而“承志堂”是一幢保存相對完整的大型民居建筑，也是黟縣境內(nèi)保護最完美的古居之一，不僅知名度高，易于成果展示推廣，同時現(xiàn)存資料豐富，前期調(diào)研更充分，還有重要的原因是建筑本身不用進行任何改動，實現(xiàn)虛擬復(fù)原難度相對較小，倘若在繪制過程中發(fā)現(xiàn)有偏差失真，方便糾正，無需擔(dān)心盲目制作帶來的缺憾，如圖1。

圖1 承志堂內(nèi)景

（二）虛擬重建工作流程規(guī)劃

交互式建筑動畫技術(shù)的項目是一個多類工序開發(fā)過程，包含有調(diào)研取材，史料查詢整理、模型制作、材質(zhì)紋理貼賦、后期渲染、非線編輯等（如圖2），可以安排成以下開發(fā)流程。

圖2 虛擬重建工作流程規(guī)劃圖

（三）虛擬重建設(shè)計

1. 收集整理工程測繪圖紙等資料

收集與工程相關(guān)的設(shè)計、測繪圖紙，進入實地調(diào)研比對，并對重要表現(xiàn)區(qū)域進行拍攝取景（如圖3）。

2. 數(shù)字化三維模型構(gòu)建

根據(jù)收集梳理后的平面圖紙，運用三維制作軟件進行1:1建模復(fù)原（如圖4），為了讓細節(jié)能夠更詳盡展現(xiàn)，需要進行大量的展UV工作，運用UVlayout展平工具配合PS圖象處理軟件，增強木雕模型層次效果和凹凸細節(jié)。

圖3

圖4

3. 實時渲染系統(tǒng)

（1）引擎選擇

我們把MAX制作的最終模型導(dǎo)入到OGRE中，導(dǎo)出mesh格式文件，由Octupus插件完成。光照、非主要植物和其他特殊效果等等都在OGRE中通過程序進行設(shè)置完成。如果需要提高繪制效率，可以選擇適合戶外場景的場景管理系統(tǒng)，如八叉樹存儲、處理場景。

（2）實時渲染過程中的環(huán)境效果

戶外場景多以天空、水景、天氣、地貌為主。天空設(shè)置一般以“穹頂”為佳；水景效果在軟件中通過發(fā)射、折射來控制水體的明混、通透程度；OGRE中的粒子形狀、材質(zhì)、重量、數(shù)量值、粒子發(fā)射器、粒子影響器來改變雨雪霧等天氣；地貌的灰色程度反映地形起伏變化，深色代表地坪以下，淺色代表地坪以上，OGRE可根據(jù)灰度圖像自動匹配并繪制出有地府變化的地形網(wǎng)格，之后再貼圖來實現(xiàn)地形地貌復(fù)原；渲染過程完全由計算機CPU來處理，基本原則是處理好Fresnel 反射法則和現(xiàn)實世界的真實度。

4. 漫游系統(tǒng)

虛擬重建在模型、材質(zhì)、烘焙、渲染后提供觀看者三種室內(nèi)漫游模式：導(dǎo)游、受限、自由模式。漫游系統(tǒng)可以在各類配置的平臺上流暢運行，視覺效果與電影接近。

（1）導(dǎo)游漫游

此模式下，系統(tǒng)會讓用戶根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的參觀路線引導(dǎo)觀看，能使其獲得最佳視覺構(gòu)圖。參觀路線是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計師設(shè)置的關(guān)鍵幀位置、參觀路徑和觀察視角確定的，除了有自身視覺高度位置、視覺推拉、旋轉(zhuǎn)、放縮之外，還保存有參觀時間提醒，這些功能系統(tǒng)能自動完成路線連接，充分保證參觀游覽時間分配更合理，最適合成果應(yīng)用的實際推廣。

（2）受限漫游

在導(dǎo)游漫游的基礎(chǔ)上對用戶開放了一定權(quán)限，能讓觀看者在室內(nèi)的廳堂處、書房、后廳、排山閣、吞云軒，室外的八字門樓、后花園等空間自行觀看，因為前期制作時加入了系統(tǒng)自測設(shè)置，所以在漫游中能規(guī)避穿墻、越界觀看、飛行觀看、限制觀看和場景物體碰撞等不合理現(xiàn)象。

（3）自由漫游

因為項目制作成游戲沙盒，支持提供給用戶全方位的視覺體驗。在這種自由模式下，觀看者可根據(jù)自己的想法，自由穿梭在虛擬場景中，如可以通過視圖控制器讓第一人稱視角脫離地面飛行在半空中，從高空俯瞰觀察建筑的整體布局和全景景象；也可以在對某一局部產(chǎn)生興趣的同時，移動至近距離觀看三雕藝術(shù)品。但這種游覽方式也存在一定缺點，如用戶會把興趣集中在體驗?zāi)Ｊ缴隙雎粤擞^覽徽雕藝術(shù)品，可能會遺漏某些重要參觀地點，或在自由觀看時會進入到墻體內(nèi)部未設(shè)置空間環(huán)境的場景，再者可能因飛行視角過高觀察到模型以外的場景世界。

5. 成果推廣

徽雕藝術(shù)虛擬重建項目的成果可以在各類博物館、科技館、展覽展示館、民俗館等平臺展示，它對演示環(huán)境、場地的要求不高，普通計算機和輸入設(shè)備即可滿足用戶使用，更能運用互聯(lián)網(wǎng)+新模式進行推廣，如虛擬旅游、文化教學(xué)等方面。

四、結(jié)論及展望

未來將不斷涌現(xiàn)基于建筑動畫技術(shù)的交互式虛擬系統(tǒng)的設(shè)計作品、設(shè)計師、計算機技術(shù)人員、建筑設(shè)計師。學(xué)者的參與會使建筑動畫技術(shù)的可操作性更趨于合理。在互動體驗層面，隨著軟件平臺和硬件設(shè)施的不斷提升，“真假三維結(jié)合”的成果會帶來電影級別的視覺沖擊，徽雕藝術(shù)的展現(xiàn)渠道、互動平臺將越來越多元化，使得建筑動畫技術(shù)運用在徽雕藝術(shù)的數(shù)字化傳承、保護領(lǐng)域更為廣泛。

參考文獻：

[1] 周寧. 基于虛擬現(xiàn)實的中國古建筑虛擬重建[J]. 計算機工程與應(yīng)用, 2006(18): 202-203.

[2] 章立. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護中的應(yīng)用研究[J]. 電子技術(shù)與軟件工程, 2015.

[3] 王仰宇. 建筑動畫的藝術(shù)與技術(shù)特點[D]. 哈爾濱: 哈爾濱師范大學(xué), 2014: 6

[4] 梁永文, 陳天生. 大型場景建筑動畫制作的探索與實踐[J]. 蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2011 (3): 29-31.

（責(zé)任編校：彭 萍）

Application Study on Virtual Carton Technique Reconstruction in Anhui Style

CHEN Wang1,2, ZHU Mina2

（1. Anhui Electro-mechanic Collge Technology College, Wuhu, Anhui 241000, China; 2. Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070, China）

The Anhui carvel is of the carvel art with Anhui style of the Han nationality carvel art which is the essence of old architecture in Huizhou, it is also important part of brilliant culture in China. The cavel-felt art is listed in the non-matter heritage in China. To protect the art of carvel of Anhui becomes focus of the architecture circle. To use the virtual technology of cavel may publicity and extend the Anhui carvel. It is to reach the aim of protection of this art. Taking “Chen-zhi-tang” as an example, it is to research the reconstruction application of architecture cartoon technique. It is to explore the application in the Anhui carvel to protect and spread this art.

architecture; cartoon; Huizhou carvling art; virtual reconstruction

J 30-05

A

10.3969/j. issn. 2096-059X.2016.01.019

2096-059X(2016)01–0075–03

2015-12-15

2015年安徽省高校人文社會科學(xué)研究重點項目（SK2015A614）

陳旺（1984-），男，安徽蕪湖人，主要從事藝術(shù)設(shè)計研究；朱米娜（1984-），女，安徽蕪湖人，主要從事藝術(shù)設(shè)計研究。