3D技術(shù)下如何保護(hù)文化遺產(chǎn)以及AR產(chǎn)品研發(fā)

樊瑞林 趙忠波

【摘 要】在中華文化的歷史長(zhǎng)河中，許多文化形態(tài)消失殆盡，而在現(xiàn)代科技發(fā)展的大背景下，將AR技術(shù)（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）用于歷史文化遺產(chǎn)的修復(fù)和保護(hù)，是發(fā)展的新趨勢(shì)和新方向。在我看來(lái)，如何更好地因地制宜運(yùn)用這種新技術(shù)也顯得尤為重要?；?D技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前科技發(fā)展中的新突破，應(yīng)用AR技術(shù)讓文化遺產(chǎn)進(jìn)行重現(xiàn)，是3D技術(shù)下保護(hù)文化遺產(chǎn)的新方向，也是新時(shí)代技術(shù)工作者的重要課題。根據(jù)文化遺產(chǎn)遭到破壞的現(xiàn)狀，對(duì)不同的文化遺產(chǎn)進(jìn)行合理的數(shù)字化保護(hù)，綜合國(guó)內(nèi)外文化保護(hù)的優(yōu)秀案例與數(shù)字化重建中的成功應(yīng)用，總結(jié)出比較典型的保護(hù)方法并予以推廣，這樣文化遺產(chǎn)的保護(hù)就可以在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行推廣，逐漸形成具有我國(guó)文化特色的AR文化遺產(chǎn)保護(hù)模式。

【關(guān)鍵詞】文化遺產(chǎn);AR技術(shù);3D技術(shù);數(shù)字化保護(hù);產(chǎn)品研發(fā)

中圖分類號(hào)：G12?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1007-0125（2020）29-0199-02

文化遺產(chǎn)是文明得以延續(xù)的載體，它們?cè)跉v史的長(zhǎng)河中不斷發(fā)展，具有頑強(qiáng)的生命力。在信息時(shí)代下，通過(guò)AR軟件或者AR眼鏡的加持，會(huì)給不同的文化遺產(chǎn)帶來(lái)不同的傳播方式，這樣可以讓參觀者擁有更真實(shí)的體驗(yàn)，不僅能讓文化遺產(chǎn)的保護(hù)更加合理，還可以讓文化遺產(chǎn)充滿新的活力。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠很好地保護(hù)文化遺產(chǎn)，又能夠讓更多的人來(lái)接觸文化遺產(chǎn)。本文對(duì)文化遺產(chǎn)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合做了介紹，探索了新的保護(hù)方式。3D技術(shù)逐漸進(jìn)入普通人的視野，這種現(xiàn)象也表明我們國(guó)家迫切需要探索新技術(shù)和人才加持下的新型文化遺產(chǎn)保護(hù)措施，文化消失之后便難以再生，我們應(yīng)及時(shí)地采取行動(dòng)。

一、文化遺產(chǎn)保護(hù)現(xiàn)狀

（一）文化遺產(chǎn)的數(shù)字化應(yīng)用

中華大地幅員遼闊，各個(gè)地方的文化遺產(chǎn)都迫切需要進(jìn)行保護(hù)，一代代中華兒女對(duì)文化遺產(chǎn)的傳承體現(xiàn)的是悠久的中華傳統(tǒng)文化的延續(xù)。保護(hù)我國(guó)的傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)，也有利于為世界文化的繁榮發(fā)展和人類文明的共同進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。隨著改革開(kāi)放的深入以及文化自信的建立，國(guó)民逐漸認(rèn)識(shí)到保護(hù)文化遺產(chǎn)才可以為我國(guó)特色的社會(huì)主義發(fā)展增添活力。不斷加大文化遺產(chǎn)保護(hù)的力度，是我國(guó)各地在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)下必須要做好的事情，也是文化自信的強(qiáng)有力表現(xiàn)。

所以在新時(shí)代下，運(yùn)用3D技術(shù)和AR技術(shù)對(duì)我國(guó)獨(dú)具特色的傳統(tǒng)文化進(jìn)行合理的保護(hù)是值得我們思考的新方法。采用真實(shí)拍照、三維信息獲取、點(diǎn)位置獲取、AR、大數(shù)據(jù)和3D掃描等技術(shù)把與文化遺產(chǎn)相關(guān)的圖片、文字等與三維數(shù)字軟件進(jìn)行結(jié)合，這樣就可以更長(zhǎng)久地保存文化遺產(chǎn)，即使時(shí)代變遷，也不會(huì)遺失在歷史的長(zhǎng)河中。如此一來(lái)也可以讓后輩重溫歷史，感受文化遺產(chǎn)的魅力。

（二）3D技術(shù)下通過(guò)AR技術(shù)對(duì)文化遺產(chǎn)的還原

我們知道，在科技發(fā)展的今天，許多電子游戲運(yùn)用AR技術(shù)讓人們有身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)感。在文化遺產(chǎn)的保護(hù)中如何運(yùn)用這種技術(shù)是亟需我們思考的，有利于解決文物難保護(hù)、難修復(fù)的問(wèn)題。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是把我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的真實(shí)場(chǎng)景和電腦計(jì)算機(jī)生成的仿真圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和渲染，這樣體驗(yàn)者就可以把虛擬的事物與現(xiàn)實(shí)融合在一起，并且更激動(dòng)人心的是，體驗(yàn)者在進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)，AR技術(shù)下的文化遺產(chǎn)也會(huì)隨著體驗(yàn)者的變化而變化，這使得體驗(yàn)者在AR技術(shù)的加持下能夠有全新的文化體驗(yàn)和近乎真實(shí)的感受。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)可以總結(jié)為：虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、3D虛擬。早些年的VR技術(shù)是通過(guò)高面數(shù)的模型讓體驗(yàn)者產(chǎn)生沉浸式的體驗(yàn)，但是當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的處理速度有限，所以會(huì)出現(xiàn)掉幀和卡頓的現(xiàn)象。同時(shí)如果需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)建模，會(huì)使得VR技術(shù)比較繁雜而混亂。而在新的3D技術(shù)下，AR技術(shù)沒(méi)有對(duì)模型進(jìn)行更精細(xì)的還原，反而是通過(guò)優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)渲染與體驗(yàn)者的視角保持同步，創(chuàng)造出新的真實(shí)環(huán)境，在人類的肉眼視覺(jué)中與AR技術(shù)模擬出來(lái)的真實(shí)場(chǎng)景相互結(jié)合交互，這樣就可以使被破壞的文化遺產(chǎn)在計(jì)算機(jī)下重構(gòu)，同時(shí)與真實(shí)圖像成為一個(gè)有機(jī)的整體，這樣便會(huì)強(qiáng)化體驗(yàn)者的感受，從而讓體驗(yàn)者擁有更好的體驗(yàn)，同時(shí)被破壞的文化遺產(chǎn)也會(huì)得到保護(hù)。

使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將毀壞的文化遺產(chǎn)進(jìn)行虛擬還原，可以讓我們利用數(shù)字動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字技術(shù)，對(duì)有代表性的中華文化遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化還原，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成并利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)把計(jì)算機(jī)生成的數(shù)字化場(chǎng)景與實(shí)地拍攝的場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)，讓二者信息融合，使體驗(yàn)者能夠在虛擬技術(shù)的加持下在真實(shí)的場(chǎng)景中體驗(yàn)到幾千年前的歷史生活。

二、AR技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的優(yōu)勢(shì)

（一）虛實(shí)融合

應(yīng)用AR技術(shù)可以把已經(jīng)被破壞的、殘缺的文化遺產(chǎn)重構(gòu)出來(lái)，并與現(xiàn)實(shí)中的文化遺產(chǎn)進(jìn)行融合處理，讓體驗(yàn)者仿佛看到原有的遺產(chǎn)重現(xiàn)。這是新技術(shù)下我們保護(hù)文化遺產(chǎn)的全新方法，也是運(yùn)用AR保護(hù)文化遺產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)所在。

（二）實(shí)時(shí)交互

利用AR技術(shù)把破損或遺失的文化遺產(chǎn)通過(guò)3D模型融合到現(xiàn)實(shí)中，可以讓體驗(yàn)者通過(guò)AR設(shè)備從各種方向角度去觀摩，這樣就可以把真的文物完全保護(hù)起來(lái)，避免了外界因素的影響，可以讓文物保存得更長(zhǎng)久?？梢?jiàn)這種新技術(shù)一舉兩得，不僅滿足了游客的欣賞需求，而且對(duì)文化遺產(chǎn)起到了非常好的保護(hù)作用，同時(shí)也為我國(guó)文化事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重要的推動(dòng)作用。一些書(shū)法和繪畫(huà)作品，或者大型遺址等，都對(duì)外界要求十分苛刻，一旦這些文物被破壞或者長(zhǎng)期暴露在空氣中，就再也無(wú)法復(fù)原。而AR設(shè)備虛擬的場(chǎng)景中既可以模擬真實(shí)的環(huán)境，又能夠完美地呈現(xiàn)出真實(shí)的效果，這樣能使游客的體驗(yàn)更加真實(shí)。

（三）多元增強(qiáng)

AR技術(shù)的加持能在觀感上給人以假亂真的效果，讓人們?cè)跓o(wú)實(shí)物的情況下體驗(yàn)到真實(shí)的觸感，在體驗(yàn)效果上能與親身感受相提并論。在遠(yuǎn)離城市的山區(qū)鄉(xiāng)村中，存在著一些諸如手工技藝、歌謠、舞蹈等珍貴的文化遺產(chǎn)，在AR技術(shù)的幫助下，這些古老的文化遺產(chǎn)能重新煥發(fā)光彩。

三、文化遺產(chǎn)的衍生產(chǎn)品以及AR技術(shù)的應(yīng)用

截至目前，多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)的加持下為環(huán)境而設(shè)計(jì)的，但這種方式會(huì)限制體驗(yàn)者的活動(dòng)范圍，用戶只能在固定的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。應(yīng)用AR技術(shù)可以不用考慮地點(diǎn)和時(shí)間，可以在沒(méi)有固定要求的情況下讓我們看到肉眼無(wú)法看到的東西。但AR系統(tǒng)在點(diǎn)數(shù)據(jù)跟蹤和位置上還并不完善，目前還在研究當(dāng)中。

（一）國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研發(fā)

NSW大學(xué)和香港城市大學(xué)在虛擬平臺(tái)下共同創(chuàng)作的《純凈之地：敦煌莫高窟》AR展覽室便是很好的例子。它通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)把敦煌莫高窟的古老壁畫(huà)復(fù)原，這樣既有效地保護(hù)了莫高窟，也可以讓想了解莫高窟的游客在數(shù)字技術(shù)的加持下更好地體驗(yàn)?zāi)呖叩奈幕?/p>

同樣在《唐代：絲綢之路首府的寶藏》的展示中，游覽者在數(shù)字化AR系統(tǒng)的加持下，通過(guò)掃描和3D技術(shù)在特定的場(chǎng)景中可以重見(jiàn)世界文化瑰寶。這種保護(hù)形式可謂優(yōu)點(diǎn)頗多，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的壁畫(huà)意義深遠(yuǎn)，但因?yàn)橥饨绛h(huán)境刺激導(dǎo)致壁畫(huà)十分脆弱。而這一數(shù)字化展覽形式可以讓學(xué)者、游客近距離地接觸壁畫(huà)，這對(duì)于文化遺產(chǎn)的保護(hù)是一舉兩得的。

在AR角色卡片的虛擬展示領(lǐng)域，通過(guò)手機(jī)掃描就可以展示卡片中的立體角色的AR卡片在國(guó)內(nèi)國(guó)外的許多博物館都有發(fā)售。這些卡片通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加持，可以多角度地將文化遺產(chǎn)進(jìn)行高度還原。

同樣的，在AR技術(shù)的加持下，諸如被破環(huán)的圓明園也有了重現(xiàn)往日輝煌的機(jī)會(huì)。體驗(yàn)者通過(guò)AR頭盔和AR軟件可以實(shí)時(shí)還原昔日?qǐng)鼍?。技術(shù)人員在點(diǎn)位置和攝像機(jī)跟蹤等方面不斷加強(qiáng)，以呈現(xiàn)出高清晰度的現(xiàn)實(shí)還原場(chǎng)景，使得圓明園以最真實(shí)的面貌展現(xiàn)在大眾眼前。

周明全教授的項(xiàng)目中也體現(xiàn)了AR技術(shù)的運(yùn)用。項(xiàng)目根據(jù)我國(guó)不同種類的文化遺產(chǎn)和復(fù)雜的歷史背景，合理采用不同的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及3D軟件的轉(zhuǎn)換等新技術(shù)。這么做不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)文化遺產(chǎn)的合理保護(hù)，還有助于現(xiàn)實(shí)中的文化遺產(chǎn)的修復(fù)，同時(shí)也解決了很多博物館在3D數(shù)字化顏色和數(shù)字點(diǎn)上采集困難的問(wèn)題。周教授的項(xiàng)目推動(dòng)了文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)體系的構(gòu)建，其科研成果也很好地影響了后來(lái)的文化遺產(chǎn)保護(hù)方向，同時(shí)也為我國(guó)考古學(xué)、文物學(xué)、歷史學(xué)等學(xué)科發(fā)展拓寬了路徑，開(kāi)辟了新方向。AR技術(shù)讓大眾受益，因而得到了很多博物館和旅游景點(diǎn)的青睞。

（二）國(guó)外產(chǎn)品研發(fā)

舊金山亞洲藝術(shù)博物館兵馬俑展通過(guò)app的形式在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上給人們以真實(shí)體驗(yàn)。因?yàn)槌鐾恋谋R俑許多早已破損，現(xiàn)在看到的很多都是修復(fù)過(guò)的，所以不能輕易外出展覽。所以這種app的模式也是我們可以借鑒的，有利于文化遺產(chǎn)與AR技術(shù)的融合。荷蘭郵政與荷蘭綱模廣告公司、荷蘭建筑學(xué)會(huì)合作推出世界首套使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的郵票。

四、結(jié)論

在保護(hù)文化遺產(chǎn)的過(guò)程中，我們每個(gè)人都應(yīng)該明白文化遺產(chǎn)的重要價(jià)值，以及保護(hù)文化遺產(chǎn)的重要現(xiàn)實(shí)意義。合理利用新技術(shù)對(duì)已有的文化遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)很有必要。新3D技術(shù)加持下的AR還原，可以使損毀的歷史文物重現(xiàn)，也可以將現(xiàn)實(shí)文物更好地保護(hù)起來(lái)，這種優(yōu)秀的方法值得我們嘗試和運(yùn)用。要不斷推進(jìn)相關(guān)研究，使文化遺產(chǎn)和數(shù)字技術(shù)更好地結(jié)合起來(lái)，覆蓋更廣的范圍。在運(yùn)用新技術(shù)的同時(shí)，還要結(jié)合自身的文化特點(diǎn)，以創(chuàng)作出具有自己特色的優(yōu)秀產(chǎn)品。目前來(lái)看，新技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展雖然比較緩慢，人才有所缺失，但是相關(guān)的應(yīng)用也在不斷更新，新時(shí)代的技術(shù)人才也在不斷學(xué)習(xí)，為我國(guó)文化遺產(chǎn)的保護(hù)貢獻(xiàn)著自己的力量。

還可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的流量來(lái)推廣文化遺產(chǎn)資源，開(kāi)發(fā)相關(guān)旅游產(chǎn)品，激勵(lì)文化產(chǎn)品不斷推陳出新，加速我國(guó)文化衍生品的開(kāi)發(fā)。還要培養(yǎng)一批學(xué)生和研究人員，對(duì)其進(jìn)行教育和推廣，以為今后的文化遺產(chǎn)保護(hù)工作服務(wù)。相信經(jīng)過(guò)種種努力，體驗(yàn)者可以充分了解到文化遺產(chǎn)的魅力，讓文化遺產(chǎn)的保護(hù)形成良性循環(huán)，從而大放異彩。

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