數(shù)字化技術(shù)下的重慶彭氏民居保護(hù)與再利用

符繁榮 袁玲麗

摘 要：在世紀(jì)變遷的時(shí)代進(jìn)程中，傳統(tǒng)民居承載著歷史使命，傳承所處時(shí)代的文化與建筑特征。信息社會(huì)的發(fā)展帶來了數(shù)字化技術(shù)的變革，如虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬交互技術(shù)、手機(jī)終端APP技術(shù)、無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)、三維技術(shù)等，傳統(tǒng)民居的保護(hù)與再利用中可以引入數(shù)字化信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)展示與傳播。文章中探討了如何運(yùn)用數(shù)字化信息技術(shù)保護(hù)重慶彭氏民居，以及傳承與再利用獨(dú)有的巴渝建筑文化。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；民居保護(hù)；再利用；彭氏民居

基金項(xiàng)目：本文系2018年重慶工程學(xué)院科研項(xiàng)目“數(shù)字化技術(shù)背景下山地傳統(tǒng)民居保護(hù)利用研究——以重慶工程學(xué)院彭氏民居為例”（2018xsky08）階段研究成果。

數(shù)字化信息技術(shù)的變革，為越來越多的行業(yè)、產(chǎn)品帶來了新的際遇，在傳統(tǒng)民居的保護(hù)與再利用上，也在進(jìn)行著不同的嘗試，現(xiàn)今采用最多的數(shù)字技術(shù)就是虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)、交互技術(shù)、數(shù)字博物館等，甚至是采用游戲的方式讓人們了解熟悉某一建筑。如“超越時(shí)空的紫禁城”綜合運(yùn)用了游戲、互聯(lián)網(wǎng)、AR等多種展示與傳播機(jī)制，展示其獨(dú)特的歷史文化特色。重慶彭氏民居將綜合運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，采用固定存儲(chǔ)的方式，建構(gòu)出傳統(tǒng)民居，并進(jìn)行AR交互、虛擬與現(xiàn)實(shí)、 三維場(chǎng)景等展示傳播機(jī)制，達(dá)到文化傳承的目的，樹立起保護(hù)意識(shí)。

一、數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)民居中的解讀

數(shù)字化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化的技術(shù)手段。它能夠?qū)⒍嘧兦覐?fù)雜的信息，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是其中的基本過程。在傳統(tǒng)民居中就是采用三維技術(shù)，利用3ds Max等軟件技術(shù)進(jìn)行模型的創(chuàng)建，建立動(dòng)畫路徑，輸出靜幀與360度的全景漫游圖像，對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行真實(shí)再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的虛擬場(chǎng)景。

二、數(shù)字化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)民居的保護(hù)方式

對(duì)已有的文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析，數(shù)字化技術(shù)對(duì)山地傳統(tǒng)民居的保護(hù)和再利用研究具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際運(yùn)用中采用固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，可以將建筑文化遺產(chǎn)的相關(guān)資料用數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行持久化的存儲(chǔ)，在儲(chǔ)存的過程中，將以格式的不同對(duì)資料進(jìn)行分類，提高后期信息的檢索與傳送效率。彭氏民居自2017年開始進(jìn)行修復(fù)，在修復(fù)之前，利用無人機(jī)的全方位拍攝與測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行二維展示，再利用三維技術(shù)虛擬復(fù)原，把已經(jīng)遭到破壞的建筑重新展現(xiàn)出來，最后形成修復(fù)前后建筑文化的對(duì)比。可依托固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)建立彭氏民居數(shù)據(jù)庫，通過平臺(tái)的分享，為建筑遺產(chǎn)的保護(hù)研究和建筑遺產(chǎn)的修繕、開發(fā)再利用等提供豐富的參考資料，有利于傳統(tǒng)民居的保護(hù)與再利用的可持續(xù)發(fā)展。

（一）文字資料的存儲(chǔ)

在重慶彭氏民居文化的研究中，收集整理了大量具有價(jià)值的文字資料，對(duì)于文字資料的儲(chǔ)存多采用固態(tài)儲(chǔ)存。依托固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫，對(duì)彭氏民居文字資料進(jìn)行分類別儲(chǔ)存，如該民居的門窗、建筑構(gòu)架、建筑裝飾、建筑測(cè)繪的數(shù)據(jù)等資料，這樣有利于建立多樣索引，關(guān)聯(lián)查詢速度快，便于相關(guān)研究過程中資料的查詢。在彭氏民居大量的文字資料的存儲(chǔ)上，固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)有著不可取代的作用，具有可使用性與時(shí)效性。

（二）二維圖片資料存儲(chǔ)

古建筑中測(cè)繪成果一般包括平面圖、立面圖、剖面圖及布局詳圖等，對(duì)于位于山地的傳統(tǒng)民居而言，要將大量的二維圖片資料進(jìn)行保存，采用固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，圖片的存儲(chǔ)格式一般為JPG（JPEG），圖片可以編輯、縮放，既高清晰又不占多少容量，該圖片格式支持所有的設(shè)備。同時(shí)絕大部分的計(jì)算機(jī)上也能打開JPG格式的圖片，使用者也可以隨意設(shè)定壓縮程度來保留畫質(zhì)，最佳的JPG畫質(zhì)完全可以和RAW格式的相片非常接近，是一種非常方便的圖片格式。

（三）三維虛擬建筑模型存儲(chǔ)

關(guān)于三維建筑模型的建立采用3ds Max軟件最為廣泛。對(duì)于三維建筑模型的保存運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械儲(chǔ)存方式，則文件歸檔較慢，在模型使用時(shí)加載速度較慢，且會(huì)出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，而采用固態(tài)存儲(chǔ)的方式，一方面素材加載上會(huì)節(jié)省一部分時(shí)間，另一方面在實(shí)用性和安全性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式。

三、數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)民居中的建構(gòu)

在一些古建筑中，借助三維激光掃描儀來完成三維建模，僅適用于小型建筑，對(duì)于大型建筑并不適合，所產(chǎn)生的成本較高，缺乏必要的硬件和軟件支撐。在彭氏民居的三維建模中，經(jīng)過多方面的研究勘察，結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)，采用3ds Max軟件進(jìn)行制作。前期對(duì)彭氏民居進(jìn)行過詳細(xì)的實(shí)地調(diào)查，采集了大量的真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)整理后轉(zhuǎn)為數(shù)字化信息，最后再進(jìn)行三維模型與3D場(chǎng)景的制作。

（一）三維模型制作

前期主要是采用彭氏民居原有的資料，并利用無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)完成彭氏民居的測(cè)量，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行整理，分析建筑特征，對(duì)每個(gè)級(jí)別進(jìn)行不同精度模型的搭建。模型制作上需在3ds Max中統(tǒng)一好單位，通常古建筑的建模是以米（m）為單位，將之前整理好的該民居CAD文件（平面圖、立面圖）依次導(dǎo)入到3ds Max之中，進(jìn)行成組與歸零編輯，為防止建模過程中畫面混亂，隱藏一些暫時(shí)不需要的圖塊，凍結(jié)需要的圖塊。古建筑的三維建模本身就很復(fù)雜，為了達(dá)到模型的精確度，一般會(huì)采用捕捉工具來實(shí)現(xiàn)其效果。為滿足其模型的真實(shí)性，需要選擇與現(xiàn)實(shí)建筑匹配的材質(zhì)進(jìn)行貼圖。在三維建模的過程中要與現(xiàn)實(shí)中的照片進(jìn)行對(duì)比，以達(dá)到與實(shí)際效果相近。

后期彭氏民居三維模型的制作對(duì)3D場(chǎng)景制作有著至關(guān)重要的作用，所以在建模過程中要比對(duì)彭氏民居的建筑特征。除此之外，要明確制作思路，比如在制作門窗、木雕等裝飾細(xì)節(jié)處時(shí)思考需要的軟件插件。插件不僅可以快速優(yōu)化模型，還會(huì)對(duì)后期渲染時(shí)提供快速的最佳效果，這樣才能實(shí)現(xiàn)該民居三維模型的精確度。

（二）3D場(chǎng)景制作

彭氏民居3D場(chǎng)景的制作要分多個(gè)步驟進(jìn)行，包括腳本的創(chuàng)作、三維模型的導(dǎo)入、分鏡設(shè)計(jì)、動(dòng)作調(diào)整與后期燈光材質(zhì)的設(shè)置，最終剪輯合成作品才算完成。在創(chuàng)作彭氏民居建筑的3D場(chǎng)景設(shè)計(jì)策劃方案時(shí)，策劃的內(nèi)容分兩個(gè)部分：一是對(duì)前期有關(guān)彭氏民居的資料圖片等素材的整理，二是腳本創(chuàng)作。有趣的腳本創(chuàng)作是一部作品的開始，彭氏民居的腳本設(shè)計(jì)思路是從一位導(dǎo)游的角度來講述一個(gè)關(guān)于歷史文化、民居建筑、當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)習(xí)俗的故事，使作品更加生動(dòng)，更加豐富有趣。在場(chǎng)景的燈光設(shè)置上需注意室內(nèi)與室外光源的區(qū)分。彭氏民居因室內(nèi)材質(zhì)多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，以白天正午時(shí)分的日光為主，主光源采用聚光燈來模擬太陽光，其光線與木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建筑相協(xié)調(diào)。民居室外及天井處主光源受自然與時(shí)間的影響較大，在燈光的調(diào)節(jié)上多考慮周圍環(huán)境因素。

（三）動(dòng)畫渲染剪輯

動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，首先要繪制動(dòng)畫路徑，然后用攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)象捕捉，其過程主要是進(jìn)行攝像頭的漫游動(dòng)作設(shè)置，比如攝像頭擺動(dòng)到A類建筑時(shí)要對(duì)其設(shè)置關(guān)鍵幀，技術(shù)難點(diǎn)是時(shí)間和幀速之間的關(guān)系，分鏡頭和攝像機(jī)的拍攝并不能共存。為了追求更好的動(dòng)作效果，增強(qiáng)豐富的表現(xiàn)力，關(guān)鍵幀使用過多或過少都會(huì)對(duì)動(dòng)畫效果產(chǎn)生影響，因此必須再次修改分鏡頭方案，讓它滿足攝像機(jī)全方位的展示。

后期剪輯過程中，采用的是Adobe Premiere剪輯軟件，音頻設(shè)計(jì)多是使用Adobe Audition 來合成，合成的目的在于使給觀眾展現(xiàn)的場(chǎng)景漫游動(dòng)畫效果更加完美，之后再將選擇制作好的音樂導(dǎo)入其中，修改設(shè)置音效的左右聲道以及淡入淡出效果，最后再加上故事內(nèi)容、對(duì)話、字幕等，可以加深數(shù)字化場(chǎng)景漫游的沉浸式吸引。

四、傳統(tǒng)民居在數(shù)字化技術(shù)下的再利用

數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展為傳統(tǒng)民居提供了多樣化的展示與傳播機(jī)制，通過互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)、手機(jī)、筆記本電腦等，運(yùn)用數(shù)字博物館、微信公眾號(hào)、APP、游戲AR交互等對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行展示及傳播。如前面提到的“超越時(shí)空的紫禁城”綜合運(yùn)用了游戲、互聯(lián)網(wǎng)、AR等多種展示與傳播機(jī)制，旨在向全世界的游客提供探索中國歷史和文化的途徑。彭氏民居的再利用主要是采用三維場(chǎng)景展示、AR交互展示、虛擬與現(xiàn)實(shí)展示技術(shù)。

（一）三維場(chǎng)景展示

彭氏民居從鳥瞰、正面、側(cè)面等不同的視角對(duì)建筑場(chǎng)景進(jìn)行三維模型的展示，構(gòu)建了從整個(gè)民居建筑的模型到局部建筑裝飾，通過手機(jī)APP或者是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)入展示區(qū)域就可以360度全方位地瀏覽三維模型，點(diǎn)擊任意一處都附有文字介紹，讓瀏覽者更加詳細(xì)地了解民居的構(gòu)造與建筑文化。

（二）虛擬與現(xiàn)實(shí)展示

彭氏民居作為回廊式庭院建筑結(jié)構(gòu)，中廳為院落公共區(qū)域，建筑裝飾豪華，我們通過電子平臺(tái)進(jìn)入中廳時(shí)，如同身臨其境般感受到建筑藝術(shù)，這種虛擬與現(xiàn)實(shí)的完美展示，給人不同的感受。

（三）AR交互展示

彭氏民居擁有巴渝山地的建筑特色，結(jié)構(gòu)上延續(xù)了徽派建筑的風(fēng)格，通過AR頭盔進(jìn)行交互，就可以讓觀者把彭氏民居全部觀賞完，具有置身其中、沉浸式的體驗(yàn)。同時(shí)對(duì)墻壁也進(jìn)行了數(shù)字設(shè)計(jì)，將其圍墻結(jié)構(gòu)及來源與材料進(jìn)行科普講解，使用者也可以點(diǎn)擊墻壁上的固定點(diǎn)跳出新畫面，畫面是現(xiàn)實(shí)照片與動(dòng)畫照片的對(duì)比。

彭氏民居數(shù)字化信息技術(shù)的置入，對(duì)于民居建筑特色文化的保護(hù)與傳承，具有一定的時(shí)代意義。運(yùn)用三維技術(shù)，真實(shí)地再現(xiàn)彭氏民居的建筑形態(tài)，虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，手機(jī)APP、AR交互等多渠道、多途徑的數(shù)字化語言的展示與傳播，讓傳統(tǒng)民居的保護(hù)與再利用有了新的際遇。但在進(jìn)一步細(xì)化數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用上做的還不夠，后期還需對(duì)傳統(tǒng)民居的再利用進(jìn)行深入研究。

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作者簡(jiǎn)介：

符繁榮，重慶工程學(xué)院副教授。研究方向：藝術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)與實(shí)踐。

袁玲麗，重慶工程學(xué)院講師，風(fēng)景園林師。研究方向：園林景觀設(shè)計(jì)教學(xué)與實(shí)踐。