VR技術(shù)下滇藏區(qū)藏族小木作數(shù)字化保護(hù)探析

梁勝，袁哲，李瑩，強明禮，王璐佳，崔甜月

(西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224)

引言

云南民族地區(qū)民居建筑，承載著特有的文化和建筑遺產(chǎn)基因，民族建筑文化遺產(chǎn)因各種因素瀕臨消亡。美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、城鎮(zhèn)化發(fā)展及扶貧異地搬遷等工作的開展，為少數(shù)民族同胞謀得幸福的同時，原有的民居建筑出現(xiàn)無人照看、破敗坍塌的情況，規(guī)劃的新民居建筑呈現(xiàn)出“穿衣戴帽”的現(xiàn)象，少數(shù)民族傳統(tǒng)民居建筑文化未得到真正傳承并應(yīng)用，使得少數(shù)民族傳統(tǒng)民居建筑文化逐漸斷代消亡。所以，對少數(shù)民族傳統(tǒng)民居建筑的保護(hù)研究顯得非常迫切。利用VR技術(shù)對民族建筑文化遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)研究，虛擬重構(gòu)相應(yīng)的民居建筑數(shù)字模型，可以實現(xiàn)對民族建筑文化的數(shù)字保存；同時，通過這些虛擬重構(gòu)的數(shù)字化資料，實現(xiàn)虛擬重現(xiàn)、體驗、交互等功能，可為傳統(tǒng)民族建筑文化遺產(chǎn)的“保護(hù)保存、傳播傳承、發(fā)展利用”等研究工作提供直觀的感官體驗和參考資料。

1 VR技術(shù)概況及其在建筑保護(hù)中的利用情況

VR技術(shù)是結(jié)合圖形圖像、仿真、視覺表現(xiàn)及多媒體等相關(guān)技術(shù)的計算機(jī)核心技術(shù)，通過感官體驗為用戶提供逼真的虛擬環(huán)境，用戶通過人機(jī)交互與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，給人身臨其境的感官體驗。因其在研究、保護(hù)以及傳播文化和建筑遺產(chǎn)方面有著重要作用，利用這一高新技術(shù)對建筑文化遺產(chǎn)構(gòu)建虛擬仿真系統(tǒng)，已受國際文化遺產(chǎn)保護(hù)關(guān)注和認(rèn)同[1]。建筑文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)已成為民族建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳承最有效的方法之一。國外對此類研究開展較早，且取得了許多研究成果；國內(nèi)相對較晚，但近年來受多方重視，也取得一定的研究成果。

自1995年英國虛擬世界遺產(chǎn)會議展示了“虛擬了龐貝古城”和“英國自然歷史博物館”，VR技術(shù)開始被應(yīng)用于文物古跡、歷史古建筑群的研究和復(fù)原上。美國加州大學(xué)完成了古耶撒冷聚落的虛擬重建，開創(chuàng)建筑遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的先例。2010年法國文化部宣布“文化、科學(xué)和教育內(nèi)容數(shù)字化”在第四季度正式啟動[2]。今西良男對日本唐招提寺進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)。譚、宋等人以新加坡的淡濱尼華人廟宇為例，提出了一個詳細(xì)的方法框架，以創(chuàng)建虛擬游覽、保護(hù)文化遺產(chǎn)空間內(nèi)的物理建筑環(huán)境以及非物質(zhì)歷史文化和社會文化元素。

2005年國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的意見，明確提出“要運用文字、錄音、錄像、數(shù)字化多媒體等各種方式，對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行真實、系統(tǒng)和全面的記錄，建立檔案和數(shù)據(jù)庫”[3]。文化部2017年指出要引導(dǎo)數(shù)字文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，促進(jìn)優(yōu)秀文化資源數(shù)字化，鼓勵對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)等文化資源進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化和開發(fā)，實現(xiàn)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化資源的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新性發(fā)展。2003年故宮文化資產(chǎn)數(shù)字研究所推出《紫禁城·天子的宮殿》。2006年電影紀(jì)錄片《圓明園》，再現(xiàn)圓明園盛世皇家園林的磅礴氣勢。2010年上海世博會《清明上河圖》讓觀眾流連忘返、嘆為觀止。2016年“數(shù)字敦煌”資源庫上線，用戶可高速瀏覽超大分辨率的圖像，進(jìn)行資料智能關(guān)聯(lián)、基于敦煌學(xué)詞匯的高效檢索，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)價值挖掘。

建筑文化遺產(chǎn)的數(shù)字化，目的在于實現(xiàn)長久保存并長遠(yuǎn)發(fā)展，不僅是虛擬再現(xiàn)，更應(yīng)強調(diào)交互體驗文化性、藝術(shù)性，以提升感染力為最終目的，實現(xiàn)對其數(shù)字化保護(hù)及最大化傳播與傳承，對設(shè)計和發(fā)展研究提供重要參考。

無疑，數(shù)字化是當(dāng)下甚至未來文化遺產(chǎn)保護(hù)與傳承的主要方式之一。VR系統(tǒng)對環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化構(gòu)建，給人身臨其境的、自然的交互方式，這種數(shù)字化過程對文化遺產(chǎn)的保護(hù)等方面有著重要意義[4]。隨著5G及人工智能的發(fā)展進(jìn)步，為VR技術(shù)普及大眾化、為虛擬現(xiàn)實數(shù)字化保護(hù)提供更好條件，使傳統(tǒng)民族建筑文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)技術(shù)得以突破。

2 VR技術(shù)在滇藏區(qū)藏族民居小木作中應(yīng)用的意義

藏族民居建筑類型獨特，已有研究資料表明：藏族群眾因地制宜，善于運用當(dāng)?shù)夭牧虾瓦m宜技術(shù)建造民居，同時具備豐富的文化內(nèi)涵[5]。利用VR技術(shù)對滇藏區(qū)藏族民居小木作進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)研究，可以實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)與民族藝術(shù)的完美結(jié)合、與民族文化的相互促進(jìn)，既是對VR技術(shù)的推廣，也是對民族建筑文化遺產(chǎn)的保護(hù)與傳承，具有實際應(yīng)用價值。

2.1 搶救性保存保護(hù)及復(fù)原

利用VR技術(shù)對傳統(tǒng)藏族民居小木作進(jìn)行虛擬重建，進(jìn)行搶救性數(shù)字化長效保護(hù)，保證小木作的原真性，其后期維護(hù)成本較傳統(tǒng)保護(hù)方式低。通過實地調(diào)研數(shù)據(jù)資料、后期建模及虛擬場景搭建，記錄和虛擬重建小木作的原真面貌，使傳統(tǒng)藏族民族建筑文化遺產(chǎn)得以長效保存保護(hù)，為大眾“切身體會”民族建筑文化遺產(chǎn)的魅力提供基礎(chǔ)。

2.2 融合性傳播傳承

科技信息時代，創(chuàng)新才能創(chuàng)造奇跡，要緊跟時代腳步，堅持以“時代主題”為中心，以“傳播”與“傳承”為基本點。將互聯(lián)網(wǎng)的無限空間、無限時間、無限作者、無限受眾，同虛擬現(xiàn)實的3I特性相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，使傳統(tǒng)民族建筑文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)跟上時代腳步，切合時代主題，讓VR數(shù)字化的展示、傳播、體驗效益最大化。VR數(shù)字化文化遺產(chǎn)具有傳播性強的特性，網(wǎng)絡(luò)媒體使虛擬現(xiàn)實數(shù)字化得以快速、便捷的傳播，用戶只需一套VR設(shè)備，便可盡情了解藏族民居小木作相關(guān)文化，乃至其他民族文化遺產(chǎn)，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)共享，使得藏族民居小木作跨時空、全方位的直觀展示給用戶。融合各媒介“我無他有”、“他無我有”，兼收并蓄，互利共贏，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展進(jìn)步[6]，加快民族建筑文化遺產(chǎn)傳播速度。

2.3 智能化發(fā)展利用

VR數(shù)字化的保護(hù)保存、傳播傳承，為民族建筑文化遺產(chǎn)的發(fā)展利用提供基礎(chǔ)與保障，為中華民族優(yōu)秀文化遺產(chǎn)的開發(fā)利用提供了巨大的利用空間。小到美力鄉(xiāng)村建設(shè)，大到未來智慧城市規(guī)劃發(fā)展，通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備，觀看傳統(tǒng)民族建筑文化遺產(chǎn)，實時調(diào)取數(shù)據(jù)資料，運用到規(guī)劃設(shè)計當(dāng)中，使得民族建筑文化遺產(chǎn)“活化”，并得以發(fā)展利用、傳承與創(chuàng)新，使之融入現(xiàn)代社會發(fā)展，實現(xiàn)其真正的“生命的延續(xù)”。

3 基于VR技術(shù)的滇藏區(qū)藏族民居小木作數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的流程

3.1 采集數(shù)據(jù)資料

數(shù)據(jù)資料的采集至關(guān)重要，是后期進(jìn)行建模的重要依據(jù)。主要有圖像信息采集、空間位置關(guān)系數(shù)據(jù)采集、音視頻信息采集等。激光掃描儀在物體或掃描儀有任何動作時，都會扭曲收集到的數(shù)據(jù)，溫度的變化也可能使掃描儀輕微移動[7]。綜合使用圖像信息采集和空間位置關(guān)系數(shù)據(jù)采集的方法，使用航拍獲取建筑平面數(shù)據(jù)及周圍環(huán)境，采用攝影圖片、現(xiàn)場測繪等手段收集滇藏區(qū)藏族民居小木作詳細(xì)細(xì)節(jié)紋理數(shù)據(jù)和幾何信息資料；收集周邊人文、發(fā)展概況、歷史背景等資料，以加深文化內(nèi)涵了解，采集實體空間信息和文化信息。文化信息的獲取相對比較麻煩，通過實地考察或者查閱文獻(xiàn)，最后分析整理而得。選取高寒壩區(qū)的“閃片房”和干熱河谷地區(qū)的“土掌房”，為數(shù)據(jù)資料采集對象，對收集資料進(jìn)行分類存儲，分析整理，形成直觀、系統(tǒng)的對比。

3.2 三維建模

三維建模作為VR技術(shù)的重要部分，對藏族民居小木作進(jìn)行三維建模，虛擬重構(gòu)其原始面貌，有效促進(jìn)虛擬環(huán)境的真實性。以收集整理的小木作圖集、數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，通過三維建模軟件對小木作進(jìn)行虛擬重構(gòu)，建立精確三維模型。據(jù)小木作各構(gòu)件的尺寸大小，進(jìn)行等比例建模，記錄對應(yīng)參數(shù)，以備后用。據(jù)處理采集的高保真細(xì)節(jié)紋理及色彩圖集制作紋理貼圖，賦予模型，高度還原藏族民居小木作。按衛(wèi)星地圖或航拍平面圖建立民居建筑周邊地形地貌，高仿真還原滇藏區(qū)藏族民居建筑所處環(huán)境。

3.3 交互式VR系統(tǒng)設(shè)計搭建

使用UE4搭建藏族民居小木作VR交互場景。將三維模型和地形地貌，導(dǎo)入UE4引擎，調(diào)整小木作相應(yīng)參數(shù)，高保真還原藏族民居建筑，提高虛擬場景的真實度。在搭建完成虛擬場景后，為場景中模型添加碰撞體，采用UE4藍(lán)圖功能實現(xiàn)虛擬角色的漫游及交互功能。在虛擬現(xiàn)實數(shù)字化交互系統(tǒng)設(shè)計中，需滿足體驗者的審美，才能真正吸引觀者，因此需要加入角色互動、故事解說系統(tǒng)設(shè)計，利用角色進(jìn)行說明性圖片、動畫、視頻介紹，提供高分辨率圖形圖像，增強視覺感觀，并為虛擬場景添加配音、音效、字幕等引導(dǎo)手段，獲取更加優(yōu)質(zhì)的視聽效果，加深感官體驗[8]。

4 結(jié)語與展望

VR技術(shù)在民族建筑文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)中的運用，對于民族建筑文化的保護(hù)和發(fā)展無疑是重大利好。其低成本、高效率的獨特優(yōu)勢，解決傳統(tǒng)保護(hù)方式的諸多短板，必然成為未來數(shù)字化保護(hù)的主流方式之一，為民族建筑文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)提供更加可靠的方案，實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。以滇藏區(qū)藏族民居小木作案例為引，以VR技術(shù)建立建全云南少數(shù)民族民居建筑文化遺產(chǎn)資料庫，形成云南少數(shù)民族建筑文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)體系，對優(yōu)秀的少數(shù)民族傳統(tǒng)建筑文化實現(xiàn)保護(hù)保存、傳播傳承，最大限度的實現(xiàn)民族建筑文化遺產(chǎn)的社會效益，形成“保護(hù)保存、傳播傳承、發(fā)展利用一體化”的數(shù)字化保護(hù)策略，推進(jìn)民族建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域革新，帶動地方特色文化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升文化軟實力，傳承中華民族根脈，促進(jìn)文化自信建設(shè)。

通訊作者：袁哲