呂 峰，左早雪，田瑛琪

（云南中醫(yī)藥大學(xué)，昆明 650500）

《滇南本草》是一部記述西南高原地區(qū)藥物，包括民族藥物在內(nèi)的珍貴著作，全書共3 卷，載藥458 種，作為我國一部地方本草專著，早于李時珍的《本草綱目》140 多年，不僅全書所載許多藥物為《本草綱目》未載之藥，而且書中所載的云南地方草木蔬菜可入藥的情況、云南少數(shù)民族醫(yī)藥與漢族中醫(yī)藥相互結(jié)合的實例及多種民族醫(yī)藥的療效經(jīng)驗和民間驗方是本書獨具的特色，不僅具有極其珍貴的文物價值，而且具有十分重要的研究價值[1]。然而，《滇南本草》就像我國其他中醫(yī)藥古籍文獻(xiàn)一樣也存在“藏”與“用”的問題，雖然經(jīng)典古籍保存的目的是為了利用，但利用就會損耗，且不利于保存。中醫(yī)藥是一門繼承性很強(qiáng)的學(xué)科，經(jīng)典古籍更是傳承和發(fā)展中醫(yī)藥的主要載體，如何利用現(xiàn)代信息技術(shù)，在有效保護(hù)古籍文獻(xiàn)的同時，將古籍文獻(xiàn)蘊含的信息表現(xiàn)形式以數(shù)字化、多媒體化和虛擬化呈現(xiàn)是擺在我們中醫(yī)藥工作者、圖書文獻(xiàn)信息工作者和計算機(jī)專業(yè)人員面前的重要課題。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在古籍《滇南本草》數(shù)字化知識服務(wù)平臺中的應(yīng)用概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）是指利用計算機(jī)生成一種可對參與者直接施加視覺、聽覺和觸覺感受，并允許其交互地觀察和操作虛擬世界的技術(shù)，其包含計算機(jī)技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)交互理論、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)、高速并行的實時計算技術(shù)及人類行為學(xué)、人體工程學(xué)等多項關(guān)鍵技術(shù)[2]。在古籍文獻(xiàn)的保護(hù)和研究中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在全方位逼真還原古籍原貌的同時，對古籍的研究和利用提供了一個全新的虛擬“時空世界”，使人們能夠更好地接觸古籍、感知古籍和認(rèn)識古籍，在古籍《滇南本草》數(shù)字化知識服務(wù)平臺的建設(shè)過程中，主要采用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維全景虛擬仿真技術(shù)、三維虛擬幾何建模技術(shù)和虛擬交互集成技術(shù)來實現(xiàn)對《滇南本草》古籍原貌的“還原”和信息表現(xiàn)形式的全景“重現(xiàn)”。

1.1 三維全景虛擬仿真技術(shù)

三維全景虛擬仿真技術(shù)是使用數(shù)碼相機(jī)等圖像采集設(shè)備連續(xù)采集序列圖像，然后通過軟件對圖像進(jìn)行拼接組合完成虛擬場景的三維重現(xiàn)。這種方法以真實場景為基礎(chǔ)，可以包含和生成現(xiàn)實世界中存在的各種復(fù)雜景觀，不受到場景對象的限制，能表達(dá)更多的圖像信息，并可以任意控制，交互性能好，設(shè)計制作成本低，能最大程度上接近真實的自然環(huán)境，使瀏覽者獲得較好的沉浸感和體驗感。目前主流的三維全景虛擬仿真設(shè)計軟件有Unity 3D、PTGuiPro、Pano2VR 等[3]，在平臺設(shè)計中主要采用了Unity 3D，利用Unity 3D 來為平臺搭建虛擬云南省地圖和16 個州市的主場景。

1.2 三維虛擬幾何建模技術(shù)

三維虛擬幾何建模技術(shù)是基于圖形的建模方法，通常使用可視化圖形建模軟件，建立場景的三維虛擬幾何模型，然后對建模對象進(jìn)行樣式、材質(zhì)、顏色、文理、光照和交互等特效設(shè)置，并在場景中設(shè)置觀察者的視點和觀察角度，最后通過渲染輸出達(dá)到虛擬場景的建模設(shè)計[4]。這種基于圖形的建模方式可以使設(shè)計出的三維模型逼真、精細(xì)和準(zhǔn)確，在生成的虛擬場景中可以任意地控制視點和視角，具有良好的交互性。渲染輸出結(jié)合紋理映射能夠達(dá)到較好的仿真效果。目前主流的可視化圖形建模軟件有3D Max、Meshmixer、3D Slash、TinkerCAD 等[5]，在平臺設(shè)計中主要采用了3D Max，利用3D Max 來設(shè)計《滇南本草》所記載的458 種中藥材的三維植株模型和第三視角的白族少女人物三維模型。

1.3 虛擬圖文交互技術(shù)

虛擬圖文交互技術(shù)是通過將數(shù)字圖片和文字進(jìn)行文本標(biāo)記，然后將標(biāo)記好的文本通過超鏈接等手段鏈接到可視化的虛擬場景中實現(xiàn)圖文交互的一種技術(shù)，文檔中除常規(guī)的圖片和文本外，還可以是標(biāo)記文本、數(shù)據(jù)集和配置文件等。使用該技術(shù)既可以突出顯示圖片和文本細(xì)節(jié)內(nèi)容，又可以為虛擬場景提供視覺突出顯示、視覺比較、內(nèi)容切換和鏈接等交互功能。在平臺設(shè)計中利用該技術(shù)實現(xiàn)了對古籍版《滇南本草》的原圖和現(xiàn)代翻譯版《滇南本草》的注釋圖片、文字的融合顯示和圖文交互，并實現(xiàn)與場景和各類模型在平臺的有效整合、顯示和交互。

2 古籍《滇南本草》數(shù)字化知識服務(wù)平臺的信息表現(xiàn)形式實現(xiàn)方法

在古籍《滇南本草》數(shù)字化知識服務(wù)平臺的設(shè)計過程中，以信息構(gòu)建理論為基礎(chǔ)，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支撐，將云南中醫(yī)藥大學(xué)圖書館館藏的古籍清光緒十三年（1887 年）昆明務(wù)本堂刻《滇南草本》和2000 年云南科技出版社出版的《滇南本草》作為藍(lán)本（圖1），對古籍《滇南草本》進(jìn)行全文圖像數(shù)字化掃描，并與出版的《滇南本草》進(jìn)行一對一信息比對，將每種中藥材從字、詞，以及所提及的病名、藥名和經(jīng)方等方面內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)引和著錄，建立元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫和三維模型，平臺實現(xiàn)了對古籍原貌的信息表現(xiàn)，中藥材古籍圖像和真實藥材的信息標(biāo)識，中藥材與病名、經(jīng)方等關(guān)聯(lián)信息的導(dǎo)航，以及全文圖像知識信息的綜合搜索等全方位的知識服務(wù)體系的構(gòu)建（圖2）。

圖1 《滇南本草》不同版本

圖2 平臺功能設(shè)計圖

2.1 平臺基于三維全景虛擬仿真的信息表現(xiàn)形式的實現(xiàn)方法

使用Unity 3D 三維全景虛擬仿真軟件搭建虛擬云南省地圖和16 個州市的場景地形圖時，在采集整理云南省地圖圖片、文字和Unity 模型包里FBX 格式的3D 石頭等模型的基礎(chǔ)上，將云南省地圖和16 個州市地形圖進(jìn)行信息標(biāo)注和圖形切割，然后將切割的16 個州市的地形圖導(dǎo)入Unity 3D 中，使用3D Object 工具箱里的Terrain 地形引擎工具進(jìn)行場景信息的三維全景仿真設(shè)計（圖3）。

圖3 州市地形圖三維全景設(shè)計

2.2 平臺基于三維虛擬幾何建模的信息表現(xiàn)形式的實現(xiàn)方法

在用三維模型可視化圖形建模軟件3D Max 設(shè)計平臺里展示的古籍記載的458 種中藥材植株三維模型和白族少女人物三維模型信息中，中藥材植株模型的設(shè)計是從2000 年云南科技出版社出版的《滇南本草》中查找的相關(guān)中藥材的參考樣圖，將樣圖導(dǎo)入3D Max 軟件中，在軟件中利用自帶的圓柱體等三維模型比照樣圖進(jìn)行細(xì)致的三維模型建模，模型建立好后選取樣圖中的各種顏色進(jìn)行模型表面顏色貼圖以完成模型的著色過程（圖4）。白族少女人物三維模型的設(shè)計方法與中藥材植株三維模型類似，不同之處是人物模型的設(shè)計不是通過比照樣圖仿照設(shè)計，而是直接從3D Max 軟件人物模型庫中找到與設(shè)計模型相似的女性靜態(tài)模型，根據(jù)設(shè)計要求對靜態(tài)模型進(jìn)行貼圖操作，并為模型表面添加白族服裝和頭飾，在貼圖完成后，又通過3D Max 軟件為模型綁定骨骼框架、蒙皮和添加動畫操作，使模型除具備服飾等外表外，又具備了運動的屬性（圖5）。

圖4 中藥材植株三維模型設(shè)計過程

圖5 白族少女人物三維模型設(shè)計過程

2.3 平臺基于虛擬圖文交互的信息表現(xiàn)形式的實現(xiàn)方法

在平臺設(shè)計過程中采樣虛擬圖文交互技術(shù)起到的作用就是將設(shè)計制作的全部三維虛擬場景、中藥材模型、人物模型、數(shù)字化的古籍版和現(xiàn)代版《滇南草本》圖文等信息進(jìn)行整合并通過添加按鈕、選項框等觸發(fā)引擎實現(xiàn)各類信息的互動交互呈現(xiàn)，這個技術(shù)的作用就好比將“散落的顆顆珍珠通過線串聯(lián)起來”一樣。為此，在實現(xiàn)平臺信息的互動交互呈現(xiàn)時[6]，主要考慮從第三人稱的視角以白族少女三維模型面對云南省地圖進(jìn)行16 個州市互動場景互動選擇登錄界面入手，以458 種中藥材在云南16 個州市的主要生長和種植為線索，按照“中藥材植株三維模型信息—古籍中記載中藥材的圖片信息—現(xiàn)代版中描述的中藥材的功效主治、藥材性狀、鮮藥植物等圖文信息”進(jìn)行一一對應(yīng)圖文交互設(shè)計，同時在場景中增加了相關(guān)知識信息的互動問答環(huán)節(jié)，使整個平臺在展現(xiàn)古籍的同時融合了知識性、趣味性，從而實現(xiàn)了“古籍與知識”“中藥材與知識”“地形場景與知識”“互動趣味與知識”4 個方面的信息融合表現(xiàn)（圖6）。

圖6 平臺各場景設(shè)計及信息表現(xiàn)形式

3 結(jié)束語

隨著當(dāng)今虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，為古籍的保護(hù)和利用提供了一種有效的方法，古籍《滇南本草》數(shù)字化知識服務(wù)平臺的開發(fā)過程將虛擬現(xiàn)實技術(shù)中有代表性的三維全景虛擬仿真技術(shù)、三維虛擬幾何建模技術(shù)和虛擬圖文交互技術(shù)進(jìn)行了深入應(yīng)用和有效整合，使古籍的“藏”與“用”問題得到有效解決的同時，使古籍實現(xiàn)了從單純的資源服務(wù)向虛擬化、立體化、互動化的知識服務(wù)轉(zhuǎn)變。