馬小淞

林旭輝

劉志成*

劉曉明

歷史名園保護(hù)與發(fā)展的社會(huì)需求包括文化遺產(chǎn)的保護(hù)及相關(guān)內(nèi)容的挖掘、公眾展示及傳播等。2000年起，國(guó)內(nèi)外文化遺產(chǎn)領(lǐng)域引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱AR)，各相關(guān)領(lǐng)域也在推廣此類技術(shù)應(yīng)用。現(xiàn)有國(guó)內(nèi)AR應(yīng)用成果較多搭載娛樂及商業(yè)性內(nèi)容，少見知識(shí)性強(qiáng)、具深度及嚴(yán)肅性的內(nèi)容體系。隨計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、AR的發(fā)展，復(fù)雜知識(shí)體系在信息空間(cyber)的多樣化生成與傳播成為可能。在Gartner2018年新技術(shù)成熟度評(píng)估曲線中，AR處于期待復(fù)蘇期開端[1]；2019年AR相關(guān)技術(shù)包括：處于技術(shù)萌芽期的AR云、沉浸式工作空間、處于期待峰值的5G、圖分析、進(jìn)入低谷期的三維傳感攝像機(jī)[2]。伴隨技術(shù)成熟，AR搭載內(nèi)容的廣度與深度將大幅提升。對(duì)AR產(chǎn)品的探索開發(fā)也是全球電子信息產(chǎn)業(yè)未來(lái)10年的重要內(nèi)容。2020年后，5G的商用將改善網(wǎng)絡(luò)性能，在傳輸速率、時(shí)延、連接數(shù)密度和移動(dòng)速度等方面產(chǎn)生革命性提升，未來(lái)AR設(shè)備有望擺脫笨重外設(shè)，實(shí)現(xiàn)輕便穿戴。以上新技術(shù)為中國(guó)歷史名園多源數(shù)據(jù)融合的AR研究創(chuàng)造了條件。

將文化遺產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)空間進(jìn)行數(shù)字化構(gòu)建是AR應(yīng)用中的必要環(huán)節(jié)，分逆向與正向建模2種方式。1)逆向建模有：環(huán)秀山莊采用傾斜攝影結(jié)合三維掃描，進(jìn)行了精度較高的數(shù)字化建模，并據(jù)此分析假山石及古建等[3]；“數(shù)字故宮”采用3D掃描建模的古建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)[4]；國(guó)外包括對(duì)古羅馬劇院斷裂石柱及巴爾米拉的古羅馬遺跡貝爾廟的研究，通過傾斜攝影對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行3D重建，用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及物理引擎復(fù)原倒塌遺跡，均采用物件回歸技術(shù)[5-6]；瑪雅研究用Lidar技術(shù)建模，光譜分離模型的樹木層露出地表結(jié)構(gòu)，為古城遺址研究提供新視角、新依據(jù)[7]。2)正向建模在文化遺產(chǎn)中的應(yīng)用有數(shù)字復(fù)原研究。以上研究將現(xiàn)實(shí)空間數(shù)字化，目的或是作為AR本身的虛擬呈現(xiàn)內(nèi)容，或是獲得精準(zhǔn)的模擬及動(dòng)態(tài)圖形鎖定而作為AR的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。“再現(xiàn)圓明園”[8]以建筑學(xué)視角在圓明園的AR研究及其保護(hù)利用上具寶貴價(jià)值。因其對(duì)象為現(xiàn)狀遺存較少的歷史名園，故AR搭載內(nèi)容以建筑及建筑空間復(fù)原成果為主、其他園林要素為輔，因研究對(duì)象所限，缺乏進(jìn)一步對(duì)造園文化、藝術(shù)手法等內(nèi)容的分析解讀。文化遺產(chǎn)的AR研究包括北京理工大學(xué)及西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)根據(jù)其相應(yīng)AR搭載需求開發(fā)底層技術(shù)探索和引擎，在文化遺產(chǎn)的AR技術(shù)開發(fā)上具創(chuàng)新性[9-11]。而對(duì)于含較強(qiáng)專業(yè)性內(nèi)容的中國(guó)傳統(tǒng)園林綜合信息管理平臺(tái)建設(shè)相關(guān)研究，目前尚屬空白。

本研究重點(diǎn)為探索中國(guó)歷史名園的歷史、文化、藝術(shù)內(nèi)涵分析的AR內(nèi)容搭載及其相應(yīng)的新技術(shù)流程，以逆向建模為起點(diǎn)，在中國(guó)歷史名園增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)上，對(duì)從信息采集層到技術(shù)實(shí)現(xiàn)層提出了具體技術(shù)構(gòu)建模式，為其系統(tǒng)平臺(tái)注入新內(nèi)容、搭建新場(chǎng)景、探索新技術(shù)流程、探索新應(yīng)用，有助文化科技新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式的形成與發(fā)展。以遺存較完整的歷史名園北海中濠濮間、春雨林塘景點(diǎn)的典型場(chǎng)景為對(duì)象，研究園林場(chǎng)景多源數(shù)據(jù)融合的AR構(gòu)建，分別得到2套以中國(guó)歷史名園知識(shí)體系為基礎(chǔ)、針對(duì)具體場(chǎng)景的AR內(nèi)容與技術(shù)的創(chuàng)新性流程。

1 濠濮間、春雨林塘增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的架構(gòu)

北海東岸的濠濮間、春雨林塘是乾隆二十二年(1757年)至乾隆二十四年(1759年)增設(shè)的景點(diǎn)，具備豐富的歷史文化藝術(shù)內(nèi)涵。基于中國(guó)歷史名園多源數(shù)據(jù)融合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)框架，本文對(duì)北海濠濮間和春雨林塘景點(diǎn)中的2個(gè)代表性場(chǎng)景進(jìn)行了從數(shù)據(jù)層到內(nèi)容層的探討(圖1)。

圖1 研究?jī)?nèi)容在中國(guó)歷史名園增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)多源數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)平臺(tái)框架中的位置

其中，對(duì)技術(shù)中臺(tái)的框架構(gòu)建主要基于AR引擎構(gòu)建中國(guó)歷史名園AR內(nèi)容體系，利用場(chǎng)景識(shí)別及內(nèi)容呈現(xiàn)功能，對(duì)北海春雨林塘、濠濮間結(jié)合真實(shí)場(chǎng)景的園林歷史文化藝術(shù)內(nèi)涵分析信息進(jìn)行再現(xiàn)。AR引擎提供了以下4個(gè)模塊：1)場(chǎng)景檢測(cè)；2)攝像機(jī)反求模塊；3)虛擬模型渲染；4)融合顯示(圖2)。目標(biāo)檢測(cè)追蹤技術(shù)是AR領(lǐng)域公認(rèn)使用頻繁的技術(shù)之一[11]。而Vuforia引擎(以下簡(jiǎn)稱Vulforia)通過圖像目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)及圖像目標(biāo)的物理特性檢測(cè)等技術(shù)，高效準(zhǔn)確識(shí)別并跟蹤多種類型的3D對(duì)象，是主流AR開發(fā)引擎之一。研究使用Vuforia進(jìn)行開發(fā)。在場(chǎng)景識(shí)別功能中，利用場(chǎng)景檢測(cè)模塊，通過將照片信息上傳至Vuforia服務(wù)器，對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別并提取圖像特征，生成許可證編碼，同時(shí)將生成后的數(shù)據(jù)包導(dǎo)入U(xiǎn)nity引擎(以下簡(jiǎn)稱Unity)中。在內(nèi)容呈現(xiàn)功能中，Unity可基于該許可證編碼調(diào)用Vuforia讀取攝像機(jī)回傳的視頻流信息。再基于引入的識(shí)別數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確識(shí)別出真實(shí)世界中的場(chǎng)景信息，將信息回傳至信息空間中，并利用攝像機(jī)視角反求模塊，對(duì)視頻流進(jìn)行攝像機(jī)定位，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界與數(shù)字世界攝像機(jī)視角的匹配。流程完成后，基于中國(guó)歷史名園中場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的知識(shí)體系，在信息空間中對(duì)視頻流中的物件進(jìn)行標(biāo)注及分析，并將該信息通過虛擬模型渲染模塊及融合顯示模塊映射到視頻流中，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的信息增強(qiáng)。

圖2 AR引擎工作流程

以下探討如何以技術(shù)構(gòu)建搭載中國(guó)歷史名園知識(shí)體系。其主要方式是在數(shù)字世界中對(duì)視頻流中的物件進(jìn)行基礎(chǔ)標(biāo)注與分析。在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)標(biāo)注與分析功能之前，需要利用Unity作為主要技術(shù)引擎，解析回傳的攝像機(jī)視頻流；同時(shí)，將標(biāo)注、分析內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景結(jié)合，利用數(shù)字化內(nèi)容解釋現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。

2 濠濮間對(duì)外借景場(chǎng)景、春雨林塘南假山場(chǎng)景園林考證研究及其增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建技術(shù)路徑

中國(guó)歷史名園多源數(shù)據(jù)融合AR系統(tǒng)框架的內(nèi)容層構(gòu)建離不開對(duì)研究對(duì)象歷史文化藝術(shù)內(nèi)涵的考證與分析。

2.1 濠濮間對(duì)外借景場(chǎng)景

2.1.1 云岫廠借景場(chǎng)景的園林考證與研究

濠濮間始建于乾隆二十二年，建成于乾隆二十四年?！秶?guó)朝宮史》載：“過陟山門、簃門……路東，門三楹，西向入門，循廊躡山而北，有堂據(jù)山巔，北向者曰云岫”[12]369。位于濠濮間山頂?shù)脑漆稄S前通后達(dá)，因山構(gòu)室；其西北及東南2處全園制高點(diǎn)為“遠(yuǎn)峰便宜借景”[13]51。云岫廠借景景山及瓊?cè)A島設(shè)計(jì)意圖文獻(xiàn)證據(jù)有：1)《御制云岫廠》：“一縷欲飛何處去，定知瓊島作春陰”[12]369；2)《御制云岫軒》：“林木已蔽虧①，騁望通兆朕。是地鄰瓊島，春陰冀其引”[16]；3)《御制賦得濠濮間》：“俯仰得天趣，沖融散遠(yuǎn)襟”[12]369；4)云岫廠下聯(lián)：“水天朗徹繞三洲”[12]369。后世學(xué)者對(duì)此借景觀點(diǎn)一致：1)《北京名匾》描述“云岫廠門前有假山疊石，西望波光塔影，盡收眼底”[17]；2)劉曉明提及云岫廠借景景山與瓊島[18]。經(jīng)2020年初春實(shí)地考察，研究明確云岫廠東南平臺(tái)即濠濮間制高點(diǎn)現(xiàn)狀中可見景山及西麓三亭；瓊島則被樹遮蔽。此外，明確云岫廠西北平臺(tái)同樣借景瓊島，現(xiàn)狀雖有針葉樹遮蔽，然白塔依稀可辨(圖3)。在下山蹬道引導(dǎo)的60°視野中，白塔位于西南238°，屬垂直30°及水平45°的最佳視場(chǎng)范圍[19]。故明確云岫廠的2處遠(yuǎn)借：東南角山頂平臺(tái)向東南借景景山，向西借景瓊?cè)A島；云岫廠西北角山巔及向西南的下山蹬道借景瓊?cè)A島。

圖3 自云岫廠西北望瓊島白塔視野場(chǎng)景

歷史名園作為活態(tài)遺產(chǎn)，對(duì)植物生長(zhǎng)周期問題最好是在維護(hù)中保留園林重要設(shè)計(jì)初衷，乾隆帝在時(shí)隔多年后游覽濠濮間的御制詩(shī)中提及該問題(見上段)，《園冶》及《佛羅倫薩憲章》對(duì)此觀點(diǎn)也較一致(“礙木刪椏”[13]43)。然而現(xiàn)實(shí)中可能的各種問題導(dǎo)致在部分歷史名園中此類維護(hù)不易實(shí)現(xiàn)，AR為公眾及管理者對(duì)該問題的認(rèn)知與溝通提供契機(jī)，因而借景被現(xiàn)狀樹木遮擋的問題是本文3.1.2節(jié)討論AR技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容。

2.1.2 云岫廠借景場(chǎng)景增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)路徑

基于以上，在該場(chǎng)景AR構(gòu)建中重要的是標(biāo)注出白塔的位置，實(shí)現(xiàn)御制詩(shī)里的場(chǎng)景還原。為實(shí)現(xiàn)該功能，需對(duì)該位置定位獲得經(jīng)緯度坐標(biāo)，同時(shí)拍攝場(chǎng)景照片。將場(chǎng)景照片上傳至Vuforia開發(fā)者端口，獲取許可證編碼及生出的圖像特征數(shù)據(jù)包，導(dǎo)入U(xiǎn)nity。為避免園林中類似場(chǎng)景混淆，采用經(jīng)緯度及海拔坐標(biāo)保證濠濮間云岫廠空間位置的準(zhǔn)確性和唯一性。完成定位與視野項(xiàng)后，再進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)及界面開發(fā)。

該測(cè)試場(chǎng)景的內(nèi)容設(shè)計(jì)包括：1)乾隆描述云岫廠借景瓊島及瓊島春陰的御制詩(shī)；2)白塔輪廓的高亮及其對(duì)應(yīng)的方位角、視角范圍；3)云岫廠建筑和假山石標(biāo)簽。上文提及的此地借景瓊島的其他證據(jù)收入“歷史”版塊的頁(yè)面折疊詳細(xì)考證內(nèi)容中。該場(chǎng)景AR內(nèi)容設(shè)計(jì)的原因?yàn)椋哼@是該場(chǎng)景中國(guó)傳統(tǒng)造園的核心內(nèi)容，涉及借景、游線上的視野視角、古建筑、疊山置石及相關(guān)歷史文化藝術(shù)內(nèi)涵。對(duì)內(nèi)容3，未來(lái)可據(jù)中國(guó)歷史名園AR內(nèi)容體系進(jìn)一步細(xì)化。

2.2 春雨林塘南假山場(chǎng)景

2.2.1 春雨林塘南假山主峰瀑布場(chǎng)景的園林考證與研究

濠濮間北臨春雨林塘。二景與畫舫齋同期始建于乾隆二十二年。以往學(xué)界對(duì)三景范圍界定不明，多認(rèn)為春雨林塘僅指春雨林塘殿而將其歸為畫舫齋[20]；或?qū)⒋河炅痔辽介T以南歸為濠濮間。經(jīng)文獻(xiàn)考證結(jié)合實(shí)地調(diào)研，研究提出：1)春雨林塘是完整一景而非單座建筑或建筑群，既包括春雨林塘山門與春雨林塘殿，又包括其南部的林谷假山；該景是畫舫齋和濠濮間的重要過渡，起到將建筑圍合方池、人工意味較濃的畫舫齋，與突出自然山林氣氛的濠濮間有機(jī)聯(lián)系的作用；2)濠濮間北假山與春雨林塘借雨主旨相符，且濠濮間小石牌坊標(biāo)識(shí)以北、樣式雷圖中摛錦軼云牌坊以南均屬春雨林塘地界(圖4)；3)春雨林塘為乾隆二十二年至二十四年?yáng)|岸新增景點(diǎn)中立意體現(xiàn)艮位內(nèi)涵特征的景點(diǎn)。

關(guān)于該景的始建，畫舫齋、春雨林塘、濠濮間共同且依次記錄于乾隆二十二年奏案及2年后竣工的奏銷檔中[14]。春雨林塘乾隆御制詩(shī)描繪了春雨彌谷、林暗塘明、微寒中雨潤(rùn)枝梢之景，使乾隆聯(lián)想到綠野外的出耕人②。從《清一統(tǒng)志》《清詩(shī)紀(jì)事》、1918年趙元成游歷北海記中可見，春雨林塘從清代設(shè)計(jì)建園至民國(guó)為古跡，始終與畫舫齋區(qū)別，且常與畫舫齋、濠濮間并稱[22-24]。乾隆二十二年奏案同樣提及春雨林塘以西的系列景觀及龍王廟的營(yíng)建：“石橋一座，牌樓二座，西邊出水口山石河一道……龍王廟三間。[25]”《日下舊聞考》載：“水殿之北有龍王廟，廟后小渠亙之，自太液池注水入春雨林塘者也。上有橋，橋南北坊各一。二坊在南者榜曰貯月 ，曰摛錦 ，在北者榜曰軼云 ，曰延春。[26]391”現(xiàn)此橋尚存，二牌坊不存。此外，樣式雷《西苑太液池圖》可見龍王廟與春雨林塘殿位于同一東西軸線上(圖4)。自古有龍能興云致雨之說(shuō)：“以龍致雨”[27]“龍春分而登天”[28]“龍噓氣成云”[29]，中國(guó)傳統(tǒng)文化中龍為水神，各地有修龍王廟祈雨的傳統(tǒng)。春雨林塘立意與龍王廟的相關(guān)性，以及設(shè)計(jì)圖紙中位置的相關(guān)性相呼應(yīng)，且與畫舫齋立意不同，故而春雨林塘不應(yīng)歸為畫舫齋內(nèi)景。以上為春雨林塘立意獨(dú)立于畫舫齋和濠濮間之證。該景之地位于太液池東岸、瓊?cè)A島的東北方向；南接畫舫齋，北接濠濮間，西鄰龍王廟，春雨林塘山門位于山谷南端，南有山谷林木與濠濮間曲池之景。此三景間共有3處牌坊，園林牌坊的主要作用為界定園林之“境”，3處牌坊與山石河、小石橋共同區(qū)隔了自南向北：濠濮間、春雨林塘、畫舫齋3處境界(圖4)。此外，相對(duì)全園中心瓊島白塔，春雨林塘位于后天八卦的東北艮位對(duì)應(yīng)丑艮位及寅位，前者五行為土，后者為木。寅在節(jié)氣上對(duì)應(yīng)“立春”后半與“雨水”前半[30]，景名意指艮卦。景名具體內(nèi)容上，天時(shí)季相為初春，節(jié)氣為“立春”和“雨水”，氣象為雨，春雨屬古人所謂“天泉”；地利要素為“林”“塘”。結(jié)合乾隆御制詩(shī)，該景之北畫舫齋內(nèi)無(wú)“林”無(wú)“塘”。而殿南有大片林木，現(xiàn)存34棵古樹，山門南至濠濮間池邊也有曲折有致的石包土山山谷?！爸炼羲惶痢雹?，“塘”為堤岸、水池，此景前為曲岸、后為方池，景名將景物道盡。春雨林塘殿聯(lián)堪為景名注解：“煙景入疏簾，圖書帶潤(rùn)；波光索曲岸，水木余清。[32]”上聯(lián)描繪雨中，下聯(lián)“曲岸”指濠濮間水池自然式駁岸，道出該景雨后初晴的“余韻”。該聯(lián)處處寫雨卻不提一雨字，寫盡該景“借春雨”之旨。春雨林塘殿內(nèi)原匾“動(dòng)靜交養(yǎng)”[21]，取意白居易《動(dòng)靜交相養(yǎng)賦》?！笆⒇浴敝刑┴詾檎鲁醮?，對(duì)應(yīng)東北方，為坤(地)氣上升、乾(天)氣下降之象，陰陽(yáng)相交順暢通達(dá)。春雨為天泉，即乾氣下降，林塘為坤氣向上生發(fā)，該匾意指景名，也與全園東北方位相應(yīng)。濠濮間北小石牌坊北楹聯(lián)“蘅皋蔚雨生機(jī)滿，松嶂橫云畫意迎”點(diǎn)明“春雨林塘”。春雨林塘以山門和主殿為核心，南擁山林谷地、北坐方塘，雨潤(rùn)山林為池為塘的意境呼之欲出。在《太液池地盤圖》及現(xiàn)狀中，院墻外的春雨林塘假山與院墻內(nèi)春雨林塘殿以南土山均連貫一體，有山脈不絕之意。現(xiàn)狀自春雨林塘殿南望，門框?qū)訉油妇啊盁o(wú)心畫”的內(nèi)容是門外山谷樹林，都暗示該景獨(dú)立于畫舫齋。春雨林塘各方面反映出其范圍南至濠濮間石牌坊，北至摛錦軼云牌坊，其中包含南至濠濮間小石牌坊的山林谷地。春雨林塘前后北塘南池是其與畫舫齋、濠濮間二景的過渡(圖5)。

圖4 東岸《西苑太液池地盤圖》中北海東岸濠濮間、春雨林塘、畫舫齋三景境界范圍(作者改繪自參考文獻(xiàn)[21])

圖5 北海東岸三景及周邊現(xiàn)狀平面圖(扇形標(biāo)注為本文兩場(chǎng)景位置及視角，局部濠濮間和畫舫齋部分底圖改繪自參考文獻(xiàn)[33])

關(guān)于春雨林塘的疊山掇石，其南假山反映了中國(guó)山水畫的理論與實(shí)踐。此假山與園林同期而成：《國(guó)朝宮史》記載④，《濠濮間地盤圖》及《太液池地盤圖》對(duì)該假山有所描繪[22]。謝國(guó)楨說(shuō)：“若北海之濠濮間、鏡清齋，蒼翠幽邃，清逸淡遠(yuǎn)，兼而有之，其疊石之法尤奇。[34]”園林疊山，大致可借鑒畫理[35]。此假山主峰做法精妙：主、客峰之交有水口，其上峰石參差交錯(cuò)，以畫論中“計(jì)白當(dāng)黑”“留白”手法為水口曲折之態(tài)；形成的2條瀑布處于凹入山體而較暗的“窄峽”之中，擬山水畫中高山瀑布之意態(tài)(圖6)——山水畫中常將瀑布兩側(cè)山石加深作窄峽，以突出瀑布水流湍飛潔白，是常用留白手法之一。清代笪重光和唐岱都強(qiáng)調(diào)疊山與理水一體兩面的辯證關(guān)系，因而“山到交時(shí)而水口出，山脈之通，按其水徑；水脈之通，理其山形”[36]；都論述了夾水口兩旁山石的體勢(shì)轉(zhuǎn)折和掩映[37-38]。以上在郭熙、唐岱山水畫中體現(xiàn)(圖7)，主峰瀑布做法與《園冶》瀑布理法也相符⑤。上述均為由實(shí)景結(jié)合畫論、造園論著的證據(jù)，該景是山水畫論對(duì)造園深刻影響的生動(dòng)實(shí)例。核心證據(jù)為直指該局部為“瀑布”的乾隆御制詩(shī)“會(huì)心濠濮間……其北乃假山，巉巖何磊碦……其上掛瀑布，結(jié)構(gòu)儼盧霍。飛沫雜冰流，玉牙排龂?”⑥。綜上，此處疊石一符合春雨林塘最初設(shè)計(jì)建造的立意；二作為中國(guó)山水畫論、園論在園林中的實(shí)例而具較高藝術(shù)性；三作為園林假山工程而言的“水簸箕”山石排水溝，有防止局部水土流失的實(shí)際功用，因此認(rèn)為蘊(yùn)含較高研究及保護(hù)價(jià)值。

圖6 春雨林塘南、濠濮間池北假山主峰視野場(chǎng)景及瀑布標(biāo)注

對(duì)春雨林塘為畫舫齋、濠濮間中間的第三景論證有以下6點(diǎn)：1)用相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合實(shí)地調(diào)研明確該景立意是借“春雨”潤(rùn)“林塘”體現(xiàn)“仁德”，區(qū)別于畫舫齋與濠濮間；2)西側(cè)同期建成的龍王廟、石橋、2座牌坊、出水口山石河與該景立意及邊界相關(guān)；3)乾隆御制詩(shī)為濠濮間池北假山即春雨林塘地界內(nèi)有“瀑布”的明確文獻(xiàn)記載；4)《園冶》有瀑布理法依據(jù)；5)現(xiàn)存假山雨天瀑布景觀。考慮到對(duì)于此景之境的認(rèn)知受限于天氣時(shí)節(jié)，研究提出第6種論證，即在假山數(shù)字化建?；A(chǔ)上，利用AR模擬雨天水流情境。通過以上研究判斷該瀑布局部為乾隆朝疊石原作，說(shuō)明此處疊山的造園藝術(shù)價(jià)值，無(wú)疑對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)園林傳承具積極意義。上述考證內(nèi)容及各類證據(jù)也將作為AR搭載的知識(shí)內(nèi)容。

2.2.2 春雨林塘南假山主峰瀑布的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

基于以上，該場(chǎng)景AR構(gòu)建內(nèi)容為圖8，其中重要的是對(duì)雨天假山瀑布的模擬。因簡(jiǎn)單主觀性標(biāo)注難以重現(xiàn)雨天假山瀑布時(shí)的狀態(tài)，因此結(jié)合上述內(nèi)容設(shè)計(jì)，利用物理引擎對(duì)假山進(jìn)行水流模擬，以還原更真實(shí)的雨天場(chǎng)景。

第一，需對(duì)假山場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)字化建模，采用照片建模。照片建模是近年出現(xiàn)的逆向建模技術(shù)，即通過解析數(shù)碼設(shè)備拍攝的照片進(jìn)行特征及深度信息提取與數(shù)字模型重建，克服了傳統(tǒng)建模設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜等問題。第二，局部數(shù)據(jù)采集建模完成后，用Zbrush優(yōu)化模型，再導(dǎo)入U(xiǎn)nity中模擬和輸出。在該測(cè)試場(chǎng)景中，內(nèi)容設(shè)計(jì)包括：1)乾隆春雨林塘御制詩(shī)；2)假山石澗壑輪廓與天溝留白的高亮及其對(duì)應(yīng)的方位角、視角范圍；3)假山石標(biāo)簽；4)雨天及瀑布水流。該場(chǎng)景屬春雨林塘的證據(jù)收入“歷史”版塊考證內(nèi)容。該場(chǎng)景AR內(nèi)容設(shè)計(jì)所涉專業(yè)核心有：疊山置石、山水畫論在園林中的實(shí)踐、園林造景與排水、游線上的視野視角等。第三，需將AR內(nèi)容統(tǒng)一在界面設(shè)計(jì)中，因此利用有限狀態(tài)機(jī)完成對(duì)每一種模擬狀態(tài)綜合管理，實(shí)現(xiàn)各種模擬結(jié)果快速觸發(fā)，再進(jìn)行深層模擬與分析，包括碰撞模擬、水流模擬及邊緣檢測(cè)分析等。

圖7 中國(guó)古代山水畫中的瀑布局部圖7-1 (宋)郭熙《溪山行旅圖》圖7-2 (宋)郭熙《早春圖》圖7-3 (清)沈源、唐岱《圓明園四十景圖》圖7-4 (清)唐岱《仿范寬秋山瀑布軸》

圖8 基于中國(guó)歷史名園AR多源數(shù)據(jù)融合內(nèi)容體系的春雨林塘主峰瀑布場(chǎng)景內(nèi)容

上述技術(shù)為構(gòu)建歷史名園AR系統(tǒng)的主要流程：以AR引擎為載體將數(shù)字世界與真實(shí)世界聯(lián)結(jié)，利用歷史名園知識(shí)體系對(duì)現(xiàn)實(shí)事物解析再現(xiàn)，將中國(guó)歷史園林的價(jià)值和內(nèi)涵呈現(xiàn)眼前而非停留紙面(圖9)。

圖9 春雨林塘南假山主峰場(chǎng)景AR呈現(xiàn)效果

以往AR搭載內(nèi)容多為復(fù)原3D模型直觀展現(xiàn)。本文結(jié)合中國(guó)歷史名園知識(shí)體系做了園林內(nèi)涵上多源數(shù)據(jù)分析的呈現(xiàn)，重點(diǎn)在于中國(guó)傳統(tǒng)園林歷史文化藝術(shù)內(nèi)涵分析。以往歷史園林AR路徑多為：正向建模-模型置入-模型展示，搭載內(nèi)容以建筑為主體，對(duì)園林藝術(shù)內(nèi)涵分析展示較少。本研究AR路徑為：逆向建模-模型置入-相關(guān)園林內(nèi)涵多源數(shù)據(jù)內(nèi)容分析結(jié)果整合-綜合界面展示。區(qū)別于建筑學(xué)視角中文化遺產(chǎn)的AR路徑，從風(fēng)景園林學(xué)視角出發(fā)構(gòu)建技術(shù)路徑。因文化遺產(chǎn)中園林要素(如山石、道路、植物等)的形態(tài)、材質(zhì)等方面構(gòu)成的非線性、不規(guī)則特征，正向建模難以真實(shí)、完整地將上述園林要素?cái)?shù)字化建模；而以逆向建模有利于相對(duì)準(zhǔn)確地完成對(duì)此類要素的記錄。以往文化遺產(chǎn)AR相關(guān)研究的重點(diǎn)是以建筑為主體的數(shù)字化復(fù)原模型及其可視化，本文重點(diǎn)是對(duì)對(duì)象場(chǎng)景的數(shù)字化再現(xiàn)模型及其園林內(nèi)涵分析成果的綜合可視化。

3 結(jié)論與展望

以遺存較完整的北京皇家園林中北海濠濮間和春雨林塘景點(diǎn)中的2個(gè)典型場(chǎng)景為對(duì)象，在其園林史考證的基礎(chǔ)上，對(duì)其在歷史、文化、藝術(shù)方面的AR搭載內(nèi)容和技術(shù)構(gòu)建路徑進(jìn)行了討論。研究對(duì)象選取上，濠濮間云岫廠西北借景場(chǎng)景與春雨林塘假山瀑布場(chǎng)景共性是：1)位于游覽路徑上的重要節(jié)點(diǎn)；2)反映了所在景點(diǎn)的設(shè)計(jì)意圖；3)園林歷史、文化、藝術(shù)內(nèi)涵可考。前者考證結(jié)論為云岫廠西北角作為濠濮間一景制高點(diǎn)之一，是對(duì)瓊島春陰的借景；后者考證結(jié)論為春雨林塘在造園境界上為濠濮間和畫舫齋之間獨(dú)立景點(diǎn)，此瀑布屬春雨林塘地界，疊石有較高藝術(shù)價(jià)值，在雨天可形成古代山水畫論中描述的瀑布場(chǎng)景?？甲C方式上，前者為園林史考證傳統(tǒng)的文獻(xiàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研；后者在傳統(tǒng)方式基礎(chǔ)上，采用照片建模及水流模擬等數(shù)字化證據(jù)支撐。

技術(shù)構(gòu)建上，以Unity和Vuforia引擎為核心，將場(chǎng)景信息、使用者信息與虛擬模型渲染模塊整合，研究構(gòu)建了一套基于中國(guó)歷史名園知識(shí)體系的AR創(chuàng)新性流程。兩場(chǎng)景的AR構(gòu)建路徑基于各場(chǎng)景風(fēng)景園林知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)施，探索“術(shù)以載道”的具體思路，讓技術(shù)服務(wù)專業(yè)內(nèi)容，讓AR成為講述園林內(nèi)涵的手段。研究對(duì)中國(guó)歷史名園AR系統(tǒng)從信息采集層到技術(shù)實(shí)現(xiàn)層進(jìn)行了技術(shù)構(gòu)建，首次強(qiáng)化了對(duì)園林場(chǎng)景的歷史、文化、藝術(shù)內(nèi)涵與實(shí)景的關(guān)系認(rèn)知，為具備較完整遺存的歷史名園的AR研究探索思路，探討了園林文化傳播方式的問題。

AR未來(lái)將搭載更豐富的園林本體價(jià)值內(nèi)容信息。對(duì)歷史園林的本體價(jià)值內(nèi)容也有待全面深入的挖掘和研究。AR未來(lái)與其他相關(guān)技術(shù)結(jié)合有望生成更多新應(yīng)用場(chǎng)景。它將不僅作為歷史名園研究與游覽者間的溝通手段，還將在其保護(hù)、研究、管理、利用、展示和傳播中發(fā)揮綜合效益。

本研究也是在5G移動(dòng)通信技術(shù)為社會(huì)發(fā)展賦能、北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)部署全面完成的時(shí)代背景下，對(duì)中國(guó)歷史名園領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景的探討。

注：文中圖片除注明外，均由作者繪制或拍攝。

致謝：感謝薛曉飛、師衛(wèi)華、王江浩、舒建驊、黃曉、郭湧、任羽楠、毛祎月、肖惠丹、鄢虹、王卉媛對(duì)本文的支持與幫助！

注釋：

① “蔽虧”意為因遮蔽而半隱半現(xiàn)?！膀G望”意為放眼遠(yuǎn)眺，有《楚辭·九歌·湘夫人》“登白蘋兮騁望，與佳期兮夕張”[14]；有唐代戎昱《苦哉行》“登樓非騁望”[15]。

② 《御制賦得春雨林塘》乾隆二十五年(1760)：“靄靄才彌谷，凄凄遂灑春。論時(shí)真及節(jié)，稱德乃為仁。林暗輕煙合，塘明細(xì)浪皴。微寒夫豈礙，嘉澤更希均。接上連枝杪，入虛起蘊(yùn)淪。情知綠野外，明日出耕人。[12]370”

③ 《初學(xué)記》卷第六·地部中·總載水第一[31]。

④ 《國(guó)朝宮史》卷之十六·宮殿六：“池三面，纍石為山，東有水洞二，水之來(lái)去所經(jīng)也。[12]370”

⑤ 《園冶》：“瀑布如峭壁山理也……留小坑，突出石口，泛漫而下，纔如瀑布……斯謂‘坐雨觀泉’之意。[13]220-221”

⑥ 《御制過“曲澗花香”，游流杯亭、日知閣諸勝詩(shī)》[26]301-302。