探討虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)模型可視化中的應(yīng)用。首先對古建筑文化遺產(chǎn)和虛擬引擎技術(shù)進(jìn)行簡要概述；然后分析虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的積極應(yīng)用。同時指出虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的潛在挑戰(zhàn)和限制。以承德避暑山莊云帆月舫為例，介紹虛擬引擎技術(shù)在古建筑模型可視化中的應(yīng)用實(shí)踐過程，這個案例充分展示了虛擬引擎技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價值，為人們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。最后，展望虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)模型可視化中的應(yīng)用前景，并強(qiáng)調(diào)在綜合應(yīng)用、技術(shù)更新和環(huán)境融合等方面的重要性，總結(jié)虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)、傳承和教育方面的潛力和機(jī)遇。

古建筑作為文化遺產(chǎn)的重要組成部分，承載著豐富的歷史和文化內(nèi)涵。然而，由于時間的流逝和自然因素的侵蝕，許多古建筑正面臨著嚴(yán)重的破壞和衰退。為了保護(hù)和傳承這些寶貴的文化遺產(chǎn)，我們需要采用先進(jìn)的技術(shù)手段來保存和展示它們的獨(dú)特魅力。虛擬引擎技術(shù)作為一種強(qiáng)大的數(shù)字化工具，具有模擬和重現(xiàn)真實(shí)場景的能力。通過結(jié)合古建筑的歷史資料和遺跡信息，利用虛擬引擎技術(shù)可以創(chuàng)建出高度精確的古建筑模型，還原其原貌和環(huán)境。

古建筑文化遺產(chǎn)

古建筑是指被保存下來并且具有一定研究意義或價值的歷史文化遺產(chǎn)，代表了一個地區(qū)甚至整個國家的歷史和文化傳承。這些古建筑體現(xiàn)了當(dāng)時的建筑技術(shù)、藝術(shù)風(fēng)格、宗教信仰、社會制度等方面特征，對于研究歷史、文化、藝術(shù)等學(xué)科具有重要意義。古建筑文化遺產(chǎn)可以包括宮殿、寺廟、故宮、城墻、園林等各種建筑類型。世界各地都有許多著名的古建筑文化遺產(chǎn)，如中國的長城、避暑山莊，印度的泰姬陵，埃及的金字塔等。這些矗立千年，旁觀著歷史變遷的古建筑是古代民眾的藝術(shù)創(chuàng)造，也承載了古代先進(jìn)的建造技術(shù)，見證了民眾生活習(xí)俗的代代相傳。

虛擬引擎技術(shù)

虛擬引擎技術(shù)是一種強(qiáng)大的軟件開發(fā)工具，提供完整的開發(fā)環(huán)境，幫助開發(fā)者創(chuàng)建和運(yùn)行VR和AR應(yīng)用。技術(shù)依賴圖形、物理、音頻引擎和用戶交互模塊，構(gòu)建逼真的虛擬環(huán)境，模擬真實(shí)效果和用戶互動。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括游戲、虛擬旅游、教育、培訓(xùn)、建筑、醫(yī)學(xué)模擬到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。它增強(qiáng)用戶沉浸式體驗(yàn)，并賦予開發(fā)者無限創(chuàng)意空間。虛擬引擎技術(shù)是利用各種操作系統(tǒng)層、服務(wù)器，以及存儲硬件實(shí)現(xiàn)可視化模型構(gòu)建的技術(shù)。

利用虛擬引擎技術(shù)進(jìn)行古建筑保護(hù)，是科技突破，代表了歷史文化遺產(chǎn)的藝術(shù)性和空間性探索，有助于保護(hù)和呈現(xiàn)歷史遺跡，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀歷史文化的傳承和弘揚(yáng)。虛擬引擎技術(shù)也為多個領(lǐng)域的研究人員提供強(qiáng)大工具，促進(jìn)古建筑文化遺產(chǎn)的多元化發(fā)展和深入研究。

虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)

保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的積極應(yīng)用：可視化的呈現(xiàn)。通過三維建模和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將古建筑以更直觀、生動的方式展現(xiàn)給觀眾，增強(qiáng)空間感、逼真感，并且可實(shí)現(xiàn)多種交互方式，為觀眾提供了一種沉浸式體驗(yàn)。可視化呈現(xiàn)古建筑，不僅有助于增強(qiáng)人們對古建筑的理解和欣賞，還能更好地保護(hù)和傳承古建筑文化。

數(shù)字保護(hù)。通過最新的虛擬引擎技術(shù)，文化遺產(chǎn)可以在數(shù)字世界中被完整地保存下來。這種技術(shù)可以模擬現(xiàn)實(shí)世界的物體和環(huán)境，將文化遺產(chǎn)以數(shù)字化的方式儲存起來，以備未來使用。這樣做可以有效防止自然災(zāi)害、人為破壞等因素對文化遺產(chǎn)的損失，從而最大限度地保護(hù)文化遺產(chǎn)的完整性和永久性。

教育和傳承。虛擬引擎技術(shù)可構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)平臺，方便大眾深入了解古建筑歷史文化內(nèi)涵，推動傳承與教育。虛擬環(huán)境使用者身臨其境漫游古建筑，了解其各層面細(xì)節(jié)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)與教育元素結(jié)合，可輕松愉快地學(xué)習(xí)古建筑文化，提升對古建筑文化的理解和認(rèn)識。

虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的潛在挑戰(zhàn)和限制：獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。古建筑歷史悠久，富含歷史信息，但很多古建筑淵源已模糊，需要深入收集數(shù)據(jù)，研究歷史文獻(xiàn)、考古發(fā)現(xiàn)和實(shí)地考察以確保準(zhǔn)確性。古建筑并非不變，受時間、自然和地震等因素影響，采集數(shù)據(jù)困難。古建筑有獨(dú)特風(fēng)格、裝飾和結(jié)構(gòu)，需專業(yè)知識精確記錄和呈現(xiàn)。虛擬引擎技術(shù)需專業(yè)人士參與指導(dǎo)，用于保護(hù)和傳承古建筑，讓更多人領(lǐng)略優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。

虛擬引擎技術(shù)的復(fù)雜性。虛擬引擎技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用需專業(yè)知識和技術(shù)，涉及數(shù)據(jù)采集到互動環(huán)節(jié)，要求保護(hù)機(jī)構(gòu)具備專業(yè)人才和技術(shù)設(shè)施。技術(shù)更新和改進(jìn)是持續(xù)滿足要求的關(guān)鍵，保護(hù)機(jī)構(gòu)需關(guān)注新技術(shù)進(jìn)展并積極掌握，提高保護(hù)工作水平。

還原建筑的真實(shí)性。古建筑往往具有復(fù)雜而獨(dú)特的構(gòu)造和細(xì)節(jié)，虛擬引擎技術(shù)在再現(xiàn)這些細(xì)節(jié)時面臨一定的困難。再先進(jìn)的虛擬引擎技術(shù)，也很難真實(shí)還原建筑原有的風(fēng)貌。特別是對于那些已經(jīng)遭受了自然磨損和人為破壞的古建筑來說，再現(xiàn)其原貌更加困難。

建筑與周圍環(huán)境的融合性。古建筑之美在于構(gòu)造、設(shè)計(jì)與環(huán)境的和諧。重建古建筑遺址時，需要收集自然環(huán)境信息，以還原古建筑原始風(fēng)貌及準(zhǔn)確的環(huán)境背景。目前，虛擬引擎技術(shù)主要關(guān)注主體建筑的復(fù)原，忽視周圍環(huán)境，影響整體景觀風(fēng)貌。未來研究應(yīng)注重虛擬引擎技術(shù)在古建筑重建中的綜合應(yīng)用，融合主體建筑與環(huán)境，營造完整風(fēng)貌和獨(dú)特魅力，以保護(hù)和傳承古建筑文化遺產(chǎn)。

虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)模型可視化中的應(yīng)用實(shí)例——以避暑山莊云帆月舫為例

承德避暑山莊是清代皇家園林，是世界文化遺產(chǎn)之一。云帆月舫，位于避暑山莊如意洲的西岸，是康熙三十六景中的第二十六景，也是承德避暑山莊唯一的一座舫型建筑?？滴鯐r的云帆月舫是二層樓閣，樓上有觀景平臺。但經(jīng)過如意洲的大型改建，后來的云帆月舫變成了只有一層的“殿”。云帆月舫毀于民國初年，現(xiàn)僅存基址。

虛擬引擎技術(shù)在云帆月舫模型可視化中的應(yīng)用實(shí)踐：數(shù)據(jù)的收集與整理。我們對云帆月舫遺址進(jìn)行了實(shí)地考察和測量，收集了建筑數(shù)據(jù)，為建立數(shù)字模型奠定基礎(chǔ)。同時進(jìn)行文獻(xiàn)研究和資料收集，獲取遺址的歷史、文化和建筑風(fēng)格信息。資料來源包括歷史文獻(xiàn)、研究報告、照片和繪畫等。與專家深入交流和討論，獲得專業(yè)見解和建議，為研究提供支持和幫助。云帆月舫遺址現(xiàn)場勘測照片如圖1所示。

平面制圖與模型構(gòu)建。使用AutoCAD繪制古建筑云帆月舫的平面圖、立面圖、剖面圖及結(jié)構(gòu)分析圖等詳細(xì)圖紙，直觀展示建筑內(nèi)部布局與外部結(jié)構(gòu)。平面圖展示功能分區(qū)，立面圖展示外觀和高度，剖面圖揭示內(nèi)部空間關(guān)系和層次感，結(jié)構(gòu)分析圖呈現(xiàn)承重結(jié)構(gòu)和穩(wěn)固性。

然后，使用SketchUp軟件將平面圖轉(zhuǎn)化為三維模型，真實(shí)呈現(xiàn)云帆月舫的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并根據(jù)建筑特點(diǎn)和文化背景增添細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)模型真實(shí)感和藝術(shù)性。云帆月舫模型如圖2所示。

精細(xì)模型打印。3D打印云帆月舫模型，轉(zhuǎn)化數(shù)字模型為實(shí)體。使用高質(zhì)量打印材料，精密打印機(jī)確保精度和質(zhì)量。展示實(shí)體模型，方便觀眾直觀了解建筑結(jié)構(gòu)和形態(tài)，進(jìn)行互動探索特點(diǎn)和設(shè)計(jì)理念。

場景搭建及渲染。使用Lumion軟件重建云帆月舫場景，調(diào)整模型位置、大小和旋轉(zhuǎn)角度，確保外觀準(zhǔn)確。添加自然元素，如水面、樹木和花草，增強(qiáng)場景真實(shí)感。選擇合適天氣和光照條件，營造歷史氛圍環(huán)境。調(diào)整材質(zhì)和紋理，使建筑物和周圍環(huán)境更協(xié)調(diào)。室內(nèi)渲染根據(jù)內(nèi)部布局和設(shè)計(jì)，再現(xiàn)每個房間細(xì)節(jié)。設(shè)置合適照明和材質(zhì)，營造舒適溫馨氛圍。成功渲染高質(zhì)量場景圖像和動畫，展示云帆月舫在不同視角、光照條件，以及室內(nèi)外環(huán)境下的真實(shí)外觀和氛圍。

交互設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)建用戶界面設(shè)計(jì)，包括一個“開始參觀”按鈕，允許用戶進(jìn)入云帆月舫模型的參觀模式，可以自由探索模型的各個部分。需要實(shí)現(xiàn)兩種漫游模式（行走和飛行），在虛幻引擎5中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，控制角色的移動和速度。在飛行模式下，還要實(shí)現(xiàn)角色的跳躍和降落動畫。制作了建筑的漫游，通過創(chuàng)建兩個不同的場景并使用藍(lán)圖實(shí)現(xiàn)平滑的場景切換效果。制作了一個時間軸，允許通過拖動時間軸來改變場景的時間。制作了一個天氣變化面板，允許選擇不同的天氣模式，包括晴天、雨天和多云。交互程序如圖3所示。

通過虛擬引擎技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)古建筑云帆月舫的模型可視化，包括收集整理數(shù)據(jù)、平面制圖與模型構(gòu)建、精細(xì)模型打印、場景搭建及渲染、交互設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等步驟。這種模型可視化應(yīng)用為觀眾提供更直觀、生動的建筑展示，也支持古建筑的保護(hù)、研究和教育。云帆月舫的成功應(yīng)用實(shí)例對其他同類古建筑的保護(hù)與傳承具有借鑒價值。

虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)模型可視化中有廣泛應(yīng)用前景。虛擬引擎技術(shù)有助于保護(hù)和傳承古建筑文化遺產(chǎn)，通過數(shù)字化記錄和保存實(shí)現(xiàn)精確保護(hù)與還原。該技術(shù)還可與其他技術(shù)結(jié)合，如AR和VR，提升模型的沉浸感和真實(shí)感。未來，該技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)模型可視化中的應(yīng)用將更普及和深入。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，觀眾可以更方便地遠(yuǎn)程參觀古建筑，學(xué)者可以更詳細(xì)地研究和還原古建筑歷史面貌。該技術(shù)還可與教育、旅游、文化傳播等領(lǐng)域結(jié)合，提供更多文化體驗(yàn)和學(xué)習(xí)機(jī)會。

通過構(gòu)建模型、渲染場景和設(shè)計(jì)交互，實(shí)現(xiàn)古建筑的全方位呈現(xiàn)和觀察，提供更直觀、生動的體驗(yàn)，為專業(yè)研究人員提供更豐富的數(shù)據(jù)和信息。結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)可提升模型的沉浸感和真實(shí)感。但虛擬引擎技術(shù)的應(yīng)用面臨數(shù)據(jù)收集和整理耗費(fèi)大量時間和精力等挑戰(zhàn)和限制。未來，虛擬引擎技術(shù)在古建筑文化遺產(chǎn)模型可視化中的應(yīng)用將更加深入和廣泛，通過更加智能化、自動化的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)更高效、精確的模型構(gòu)建和渲染，提供更豐富、真實(shí)的交互體驗(yàn)。結(jié)合數(shù)字孿生、智能感知等領(lǐng)域的技術(shù)，為古建筑的保護(hù)和傳承提供更多可能性。

作者簡介：

趙云龍，2002年出生，男，漢族，本科生在讀。本文為承德市高新區(qū)第三批匯智領(lǐng)創(chuàng)空間項(xiàng)目，課題編號：HZLC2024003。作者單位：河北民族師范學(xué)院。