增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用研究

賈荔

摘 要：我國(guó)歷史悠久，擁有獨(dú)特的歷史民族文化。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，文化的傳承逐漸由文字傳承和口頭傳承的模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化傳播。當(dāng)前，數(shù)字化的文化遺產(chǎn)傳播與保護(hù)技術(shù)受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，文物保護(hù)的觀念在新時(shí)期出現(xiàn)了顯著的變化。如何有效地利用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)文物的保護(hù)和傳承成為很多研究人員面臨的主要課題。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的新技術(shù)，能夠?qū)F(xiàn)實(shí)環(huán)境與虛擬物體完美融合，同時(shí)可以與用戶進(jìn)行有效的交流，值得深入研究。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù);文物保護(hù);應(yīng)用研究

歷史文物是祖先優(yōu)秀文化和智慧的結(jié)晶，是人類社會(huì)的寶貴財(cái)富，對(duì)文物以及文化遺產(chǎn)的傳承和保護(hù)一直是社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)問題。隨著科技的進(jìn)步，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)在文物保護(hù)中起到了至關(guān)重要的作用。我國(guó)應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)尚處于探索研究階段，在技術(shù)研究以及應(yīng)用推廣方面還存在比較多的問題。為此相關(guān)人員需要加大研究力度，結(jié)合文物保護(hù)的基本特點(diǎn)，采取有效的模式，促進(jìn)文物保護(hù)水平的提高，為歷史文化的傳承作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本組成

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)中的信息通過特殊的處理后動(dòng)態(tài)化、有機(jī)、實(shí)時(shí)地融入觀察者所處的實(shí)際環(huán)境之中。觀察者在環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，增強(qiáng)信息也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境與增強(qiáng)信息的高度統(tǒng)一。傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要使用戶感受到計(jì)算機(jī)構(gòu)建的虛擬環(huán)境，要通過建模處理達(dá)到相應(yīng)的效果。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)省去了諸多環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)生成的虛擬對(duì)象3D模型融入現(xiàn)實(shí)環(huán)境之中，將真實(shí)的世界與虛擬圖像融為一體，豐富觀察者的體驗(yàn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括顯示設(shè)備、圖像虛實(shí)結(jié)合、3D圖像變化和渲染、虛擬對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬對(duì)象注冊(cè)信息獲取、真實(shí)場(chǎng)景捕獲。該技術(shù)要將用戶所處的真實(shí)環(huán)境與虛擬物體進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，注冊(cè)和顯示屬于其中最為關(guān)鍵的技術(shù)?，F(xiàn)階段采用的主要注冊(cè)技術(shù)包括視覺注冊(cè)、跟蹤設(shè)備注冊(cè)以及二者的混合注冊(cè)。顯示技術(shù)屬于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心環(huán)節(jié)，主要采用的設(shè)備包括頭盔顯示器、個(gè)人數(shù)字助理等。

1.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⒑芏嘞У奈奈镏庇^地呈現(xiàn)在用戶面前，觀察者能夠從不同的角度欣賞，真實(shí)的文物能夠在更嚴(yán)密的環(huán)境中進(jìn)行保存，在滿足觀賞需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)文物的有效保護(hù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)實(shí)際環(huán)境的增強(qiáng)包括正向和負(fù)向兩組增強(qiáng)模式，能夠利用虛擬的場(chǎng)景對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，減少對(duì)文物原址的破壞，同時(shí)能夠在對(duì)文物進(jìn)行修復(fù)和區(qū)域重建時(shí)利用該技術(shù)進(jìn)行前期的論證分析，提高文物的觀賞性，實(shí)現(xiàn)旅游資源的充分挖掘，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也可以增強(qiáng)民眾保護(hù)文物的意識(shí)，一定程度上減少倒賣文物等違法行為。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用

2.1 數(shù)字化文物的復(fù)原和傳播

我國(guó)歷史悠久，文化遺產(chǎn)數(shù)量眾多，很多文物急需進(jìn)行傳播和復(fù)原處理。文物的復(fù)原和修復(fù)技術(shù)是利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模渲染、三維技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)的基本過程，是將破壞文物還原的有效方法，使物質(zhì)文化遺產(chǎn)能夠再現(xiàn)歷史情境。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行圓明園的再現(xiàn)是目前應(yīng)用效果比較好的文物修復(fù)工程。該項(xiàng)目在2009年由清華大學(xué)建筑學(xué)院負(fù)責(zé)研發(fā)，通過對(duì)圓明園歷史資料的研究，相關(guān)專家進(jìn)行了有計(jì)劃和有步驟的數(shù)字化修復(fù)，觀眾通過數(shù)字導(dǎo)游系統(tǒng)，利用數(shù)碼設(shè)備掃描景點(diǎn)的二維碼，在遺址上能夠身臨其境地感受到圓明園當(dāng)年的盛況，也可以利用智能手機(jī)下載APP，在家中便可以欣賞到圓明園在百年之前的盛況，同時(shí)可以深入了解建筑內(nèi)部的各種特征，促進(jìn)歷史文化的全面?zhèn)鞒泻桶l(fā)展。

2.2 歷史文物的數(shù)據(jù)分析

歷史文物的數(shù)據(jù)分析和集成屬于文物保護(hù)的重要基礎(chǔ)，利用數(shù)字化的存檔方式能夠?qū)⑽奈镄纬蓴?shù)字化的檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史文物完整的保存。與傳統(tǒng)的方法相比，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠利用數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)等對(duì)歷史文物資源進(jìn)行有效的采集，并妥善保存在計(jì)算機(jī)中。隨著技術(shù)水平的不斷完善進(jìn)步，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維掃描儀數(shù)字化技術(shù)、遙感測(cè)繪技術(shù)結(jié)合，能夠達(dá)到圖形的高立體化和高像素處理，數(shù)據(jù)資源也更加豐富，建模的真實(shí)感顯著提高，場(chǎng)景的紋理信息更加逼真，為后期進(jìn)行文物的修復(fù)提供了有效的數(shù)據(jù)資源。

2.3 數(shù)字博物館

數(shù)字博物館是文化傳承與高科技技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，線上與線下的博物館之間相互融合，能夠提高文物展示的互動(dòng)性和親切性，解決傳統(tǒng)博物館存在的諸多問題，使歷史文物在新時(shí)期煥發(fā)全新的生命力。線下的數(shù)字博物館利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠在實(shí)體空間中構(gòu)建虛擬和現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的展示狀態(tài)，使靜態(tài)的文物活過來，增強(qiáng)與觀眾的互動(dòng)，豐富觀眾的基本體驗(yàn)，在觀賞文物的同時(shí)還能夠深入領(lǐng)略文物的歷史內(nèi)涵。線上數(shù)字博物館主要的代表是百度百科數(shù)字博物館，利用數(shù)字化的基本技術(shù)能夠在互聯(lián)網(wǎng)上形成逼真的虛擬化環(huán)境，打破時(shí)間與空間的限制，使所有的觀察者能夠通過人機(jī)交互界面隨時(shí)隨地感受文物的魅力。

2.4 非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)地方特色明顯，很多地區(qū)受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民思想觀念的影響，出現(xiàn)了非物質(zhì)文化遺產(chǎn)失傳的情況，傳統(tǒng)的錄像或拍照的方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今時(shí)代的要求。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠準(zhǔn)確地記錄非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的長(zhǎng)期保存，在豐富觀賞者的體驗(yàn)的同時(shí)能夠建立起完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，保障資源的安全。

3 結(jié)語

利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行文物的保護(hù)能夠解決傳統(tǒng)的保護(hù)方式存在的諸多問題，豐富觀賞體驗(yàn)，節(jié)約文物保護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物的有效修復(fù)和歷史價(jià)值的全面深入挖掘，促進(jìn)文物保護(hù)水平的全面提高，符合新時(shí)期社會(huì)發(fā)展的基本需求，值得深入研究。

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