南宋御街遺址交互虛擬活化

摘 要：以位于杭州的南宋御街—嚴(yán)官巷遺址為例設(shè)計(jì)一套虛擬活化文物的交互裝置，為博物館、景區(qū)、文化機(jī)構(gòu)提供具有創(chuàng)新性的展陳解決方案，以應(yīng)對(duì)游客越來(lái)越豐富的文化消費(fèi)需求。主要立意點(diǎn)是文物數(shù)字化和科藝融合，前期調(diào)研、實(shí)地測(cè)繪和收集文物資料，用藝術(shù)化、游戲化使游客產(chǎn)生興趣，技術(shù)上使用了三維動(dòng)畫技術(shù)、3D電影放映技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程和人機(jī)互動(dòng)硬件現(xiàn)成品應(yīng)用技術(shù)等跨學(xué)科聲光電的多領(lǐng)域的綜合運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：科藝融合;文物數(shù)字化;南宋文化;南宋御街;博物館展陳;人機(jī)交互

南宋臨安城遺址位于浙江省杭州市上城區(qū)和下城區(qū)。2001年6月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，公布為第五批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。臨安城有一條縱貫?zāi)媳钡拇蟮?，即今天的中山路，?dāng)時(shí)叫作“天街”，又叫“御街”。御街是當(dāng)時(shí)臨安城的中軸線，皇城至鼓樓沿路有諸多南宋的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)：五府、樞密院、三省六部、太廟等。南宋御街從1988年開始，四次被杭州市文物考古所發(fā)現(xiàn)出遺跡，其中第三次考古挖掘發(fā)現(xiàn)南宋御街遺跡是在2004年建設(shè)嚴(yán)官巷道路西接萬(wàn)松嶺隧道的過(guò)程中—嚴(yán)官巷的御街遺跡緊靠中山路南路，路面采用香糕磚橫向錯(cuò)縫側(cè)砌，外側(cè)用大磚包邊，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了溝渠等遺跡。從2004年開始到2006年前后，經(jīng)過(guò)兩年的挖掘修繕，南宋八百多年前的恢宏氣勢(shì)終于重見天日，展現(xiàn)在杭州人民面前。2006年6月11日位于萬(wàn)松嶺隧道東口的南宋御街遺址博物館正式開放。

南宋遺址陳列館展示包括南宋御街、御街橋堍和橋墩基礎(chǔ)、道路、殿址、河道和石砌水閘設(shè)施等，同時(shí)還展示出了挖掘出來(lái)的大量各式碎瓷片。南宋御街博物館主要的展陳形式為文物直接展示，墻上掛有圖片文字說(shuō)明的KT版，已經(jīng)不符合數(shù)字化新時(shí)代人民的文化需求，長(zhǎng)此以往，文物將逐漸無(wú)人問(wèn)津。

這次研究的目的就是以嚴(yán)官巷段的御街為例設(shè)計(jì)一套數(shù)字化的保護(hù)和展陳形式，乃至互聯(lián)網(wǎng)化的傳播形式，以南宋御街為例，設(shè)計(jì)一套數(shù)字化虛擬交互活化方案的前期調(diào)研和技術(shù)流程研發(fā)。最終的目標(biāo)是將研究成果運(yùn)用于南宋御街博物館的日常展覽之中，在一年一度的杭州文化產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)向業(yè)界翹楚匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)展，與杭州市民群眾交流使用感受，做出一款科藝融合的好產(chǎn)品，為弘揚(yáng)杭州南宋文化貢獻(xiàn)一份力量。

前期筆者實(shí)地考察了南宋遺址陳列館，研究了杭州市文物考古所編著的《臨安城遺址考古發(fā)掘報(bào)告—南宋御街遺址》，通過(guò)書籍詳細(xì)了解了南宋御街相關(guān)遺跡、出土文物、遺跡年代地層年代、南宋御街用材的演變、遺跡構(gòu)造和設(shè)施等。全方位地學(xué)習(xí)和了解御街的情況后，找到需要展示的重點(diǎn)，結(jié)合技術(shù)因素，找出科藝融合點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新玩法，吸引游客花更多的時(shí)間在御街虛擬活化項(xiàng)目里娛樂(lè)，同時(shí)傳播和保護(hù)南宋文化、南宋遺跡。

目前南宋遺址陳列館展示了靜態(tài)的出土文物御街，如果要用現(xiàn)代聲光電的手法來(lái)提升，實(shí)現(xiàn)南宋御街交互虛擬活化的方案，具體來(lái)講主要有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)—“交互”和“活化”。

“交互”和“活化”是該方案最大的創(chuàng)新點(diǎn)，需要有兩套跨專業(yè)的不同技術(shù)支撐。

“交互”要求和觀眾進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，有可玩性。為了實(shí)現(xiàn)這樣的訴求，該項(xiàng)目在技術(shù)上需要采集觀眾的特定行為并啟動(dòng)電腦程序，需要必備的現(xiàn)成品硬件，如Leap motion（用于收集手部動(dòng)作捕捉）、Kinect（用于收集全身肢體動(dòng)作捕捉）、紅外雷達(dá)（用于判定人是否越過(guò)某個(gè)特定位置）、觸摸屏等。在采集觀眾行為之后，需要使用編程技術(shù)，設(shè)定出計(jì)算機(jī)收到觀眾特殊行為后做出的反饋，實(shí)現(xiàn)人和電腦互動(dòng)，即人和虛擬文物之間互動(dòng)。

“活化”需要把公眾置身于宋朝時(shí)期的時(shí)空和環(huán)境中，使觀眾得到沉浸式的體驗(yàn)。為了讓觀眾得到如同“穿越”的效果，這部分需要用到影視動(dòng)畫技術(shù)和電影IMAX技術(shù)，使用三維動(dòng)畫制作復(fù)原出臨安南宋時(shí)期御街沿線已經(jīng)不復(fù)存在的主要宮廷建筑，如太廟、三省六部、樞密院、五府等重要建筑和機(jī)構(gòu)，用動(dòng)畫表現(xiàn)其營(yíng)造法式。在虛擬復(fù)原了宋朝建筑這種不可移動(dòng)文物的同時(shí)，也要將南宋臨安城的風(fēng)土人情、人文活動(dòng)進(jìn)行復(fù)原，這是該項(xiàng)目的重點(diǎn)。南宋臨安城是典型的南方山水城市，其中池苑、溝渠、動(dòng)植物眾多。臨安城是南宋的經(jīng)濟(jì)中心，官營(yíng)和民間的手工業(yè)、陶瓷業(yè)、絲綢業(yè)、制藥業(yè)等各行各業(yè)種類繁多，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)是深厚的人文底蘊(yùn)的基礎(chǔ)。

借助技術(shù)手段的同時(shí)，我們更加需要深入了解和研究南宋時(shí)期的方方面面，重點(diǎn)復(fù)原當(dāng)時(shí)人們使用御街時(shí)候的場(chǎng)面，包括南宋御街的營(yíng)造法式、建造工藝和材料的轉(zhuǎn)變—特別是聞名遐邇的“南宋御街的磚石之爭(zhēng)”最后是如何通過(guò)考古發(fā)現(xiàn)解決這個(gè)存疑，對(duì)游客感興趣的考古知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行科普。同時(shí)通過(guò)建立南宋臨安項(xiàng)目模型和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)資源庫(kù)，為后續(xù)他人的學(xué)習(xí)研究和進(jìn)一步綜合利用奠定基礎(chǔ)，保留下寶貴的三維數(shù)據(jù)資料，具備一定的學(xué)術(shù)價(jià)值。

在了解南宋文字史料和掌握南宋造型特征后，科藝融合的關(guān)鍵在于具體技術(shù)點(diǎn)的開發(fā)上。2016—2019年中國(guó)美術(shù)學(xué)院國(guó)際聯(lián)合學(xué)院建筑遺產(chǎn)修復(fù)專業(yè)的多個(gè)文博會(huì)項(xiàng)目中積累了大量的技術(shù)基礎(chǔ)和硬件條件。技術(shù)上主要是基于現(xiàn)成品配件，加以市面上成熟的軟件、成熟的編程語(yǔ)言，沒(méi)有過(guò)多地進(jìn)行底層技術(shù)開發(fā)，輕量化直接形成產(chǎn)品，通過(guò)跨學(xué)科的方式，組合影視動(dòng)畫和游戲編程領(lǐng)域，形成項(xiàng)目的創(chuàng)新性。玩法如下：

使用三面墻體投影播放動(dòng)畫，讓觀眾在完全沉浸式的空間里，通過(guò)鏡頭運(yùn)動(dòng)游覽整條御街。觀眾立足于原地，據(jù)《咸淳臨安志》所附《皇城圖》從皇城的圖紙先了解整個(gè)皇城的布局，再?gòu)幕食菆D之中勾勒出御街的范圍、起止點(diǎn)。周圍主要的建筑布局，如南宋御街西側(cè)為三省六部官署等。從宏觀的頂視圖上，了解御街位置和整個(gè)皇城、御街和周圍建筑、御街和相鄰街道的位置關(guān)系。從地圖上的節(jié)點(diǎn)中，通過(guò)肢體動(dòng)作的方式遙控動(dòng)畫內(nèi)的光標(biāo)，選中視頻展示的《皇城圖》里的“從鳳凰山南宋皇城遺址上空出發(fā)，依次游覽南宋修內(nèi)司官窯窯址、南宋三省六部遺址、南宋御街遺址、南宋太廟遺址、南宋恭圣仁烈皇后宅遺址、南宋臨安府遺址”，進(jìn)而從俯視圖里穿梭進(jìn)御街的三維視角，從游客選中的位置節(jié)點(diǎn)探索那個(gè)區(qū)塊的考古發(fā)掘揭露出來(lái)的文物現(xiàn)狀，其中三省六部遺址、南宋御街遺址、南宋太廟遺址為御街部分，為此次項(xiàng)目重點(diǎn)制作的文物，其他部分作為概括闡釋。

在展示揭露的文物現(xiàn)狀的部分，墻體投影動(dòng)畫有些部分作為信息點(diǎn)會(huì)高亮顯示，這些信息點(diǎn)主要包含：①探方分布，底層堆積。②主要遺跡：道路遺跡、房屋建筑遺跡、遺跡年代分析。③出土文物（第一層）、出土文物（第二層），依次類推。④其余信息：如南宋御街的磚石之爭(zhēng)，南宋御街的排水溝設(shè)施建造工藝，南宋建筑的營(yíng)造法式等。

探方分布，底層堆積：觀眾選擇進(jìn)入一個(gè)位置節(jié)點(diǎn)，如太廟，我們通過(guò)圖文并茂的三維地圖動(dòng)圖，框出太廟的范圍和考古揭露的順序和方式。闡釋地形和人文原因的迭代以及各個(gè)歷史階段的演變。這部分主要通過(guò)動(dòng)圖視頻的方式播放，進(jìn)行一個(gè)前情提要。

主要遺跡：道路遺跡和房屋遺跡的互動(dòng)玩法，展示建筑遺跡的營(yíng)造法式。先放置一個(gè)考古揭露出的建筑地基，給予觀眾一張圖紙，將建筑的主要零部件陳列在觀眾面前，讓觀眾手動(dòng)選擇將零部件拼裝成南宋建筑。就像讓觀眾在虛擬的空間里玩樂(lè)高一樣，通過(guò)觀眾的努力搭建，復(fù)原出嶄新宏大的南宋建筑，讓觀眾直觀地領(lǐng)略文物遺跡剛落成時(shí)的風(fēng)采，同時(shí)深入淺出、老少皆宜、寓教于樂(lè)地傳播南宋建筑的營(yíng)造法式，也讓參與者印象深刻。

出土文物：如在太廟節(jié)點(diǎn)里，觀賞文物出土?xí)r情況的時(shí)候，觀眾用手指向一處高亮顯示的土堆，于是土堆里浮現(xiàn)出一個(gè)3D的出土文物，如老虎洞窯青瓷器、鐵店窯鈞釉瓷器、越窯青瓷器、耀州窯青瓷器等殘缺斷瓦的局部，觀眾可以進(jìn)一步用手指向其中一個(gè)瓷器，于是語(yǔ)音結(jié)合懸浮字幕介紹該瓷器的歷史考古價(jià)值和制作工藝。同時(shí)通過(guò)三維動(dòng)畫復(fù)原出這個(gè)殘件剛剛出爐、嶄新時(shí)的樣貌。讓觀眾獲得文物信息的同時(shí)，避免由于沒(méi)有選擇性的逐一介紹導(dǎo)致觀眾失去興趣，讓觀眾自己選擇了解自己感興趣的物件。同時(shí)通過(guò)手指哪里、哪里就有介紹的方式，通過(guò)游客自主直觀的方式代替導(dǎo)游的講解，保持新鮮感和求知欲，使信息的傳遞從被動(dòng)吸收變?yōu)橹鲃?dòng)獲取。

其余關(guān)鍵性信息：主要體現(xiàn)在人文模塊，即復(fù)原南宋時(shí)期的人們?nèi)绾问褂眠@個(gè)文物的場(chǎng)景?？梢愿鶕?jù)不同場(chǎng)景的不同信息，設(shè)計(jì)不同的游戲互動(dòng)方式，如南宋御街的用材演變部分—“磚石之爭(zhēng)”。在20世紀(jì)80年代，學(xué)者們根據(jù)《咸淳臨安志》等史料文獻(xiàn)記載，公認(rèn)御街為石板鋪砌。但在杭州卷煙廠于1988年發(fā)現(xiàn)磚砌的南宋御街后，學(xué)界和考古工作者對(duì)《咸淳臨安志》產(chǎn)生了質(zhì)疑。2004年又一次揭露出磚砌鋪設(shè)的御街后（嚴(yán)官巷御街遺址），學(xué)界和考古工作者就徹底否定了文獻(xiàn)上的記載。直到2008年考古揭露南宋御街中山中路遺址，才使南宋御街由磚砌向石板鋪筑的演變得到確認(rèn)。那么為何會(huì)產(chǎn)生磚石之間的變化呢？磚砌御街始建于紹興年間，御街上文武百官以及車輅儀仗使用都比較頻繁，隨著時(shí)間的推移，遭到長(zhǎng)期的磨損，甚至火焚。何時(shí)御街使用石板鋪砌已無(wú)明確記載，但據(jù)《宋會(huì)要輯稿》方域一〇所述，此時(shí)南宋御街已由磚砌改成了石板路面。所以要將南宋御街用材的演變這個(gè)信息，通過(guò)一種觀眾樂(lè)于接受的方式傳達(dá)給觀眾，同時(shí)體現(xiàn)出考古的魅力，必須要為這個(gè)信息量身定制一套游戲互動(dòng)玩法。太廟御街段，南宋許多重大的禮儀活動(dòng)都在此舉行，元旦和冬至的大朝會(huì)，百官自和寧門入大內(nèi)朝賀，遇“四孟”駕出和寧門沿御街趨景靈宮朝獻(xiàn)。使用三維動(dòng)畫將該場(chǎng)面復(fù)原，讓觀眾通過(guò)第三人稱視角經(jīng)歷這段流金歲月。通過(guò)一場(chǎng)一場(chǎng)的法事活動(dòng)的過(guò)程，通過(guò)動(dòng)畫表現(xiàn)御街一次又一次被磨損。同時(shí)也用文字提示觀眾御街變成泥路，讓觀眾選擇修復(fù)采用的材料，給觀眾幾個(gè)材質(zhì)的選擇和維護(hù)方法的選擇，選定后動(dòng)畫里會(huì)鋪上這款材質(zhì)，如鋪上黃沙，于是整個(gè)臨安城里塵土飛揚(yáng)，任務(wù)失敗讓其重新選擇，游客通過(guò)簡(jiǎn)單的交互“干預(yù)”演變的進(jìn)程，增加一些小趣味。

有了交互方案，詳盡的實(shí)施技術(shù)步驟如下：

第一步：建立資產(chǎn)庫(kù)，包括數(shù)據(jù)和模型貼圖。文物實(shí)物的實(shí)地測(cè)繪，有實(shí)物的文物可以使用結(jié)構(gòu)光掃描儀獲取模型信息，已經(jīng)沒(méi)有文物實(shí)物的部分，如太廟只剩地基數(shù)據(jù)，將其測(cè)繪出來(lái)，參考史料和翻閱文獻(xiàn)，在古文字畫里找到參考，復(fù)原出建筑結(jié)構(gòu)，使用三維軟件制作出模型和貼圖。

第二步：將播放墻體做成三堵墻，呈“U”字形，每堵墻90度排列，當(dāng)觀眾走入空間中形成沉浸式體驗(yàn)。兩堵墻體里的動(dòng)畫使用Redshift/Arnold渲染器將完成的模型根據(jù)播放墻體的尺寸渲染成相等比例的動(dòng)畫片段，每個(gè)互動(dòng)環(huán)節(jié)分成一個(gè)一個(gè)小片段。同時(shí)在動(dòng)畫墻體上方架設(shè)2部投影機(jī)，投影機(jī)前放置偏振鏡片，將動(dòng)畫片源做成偏振3D片源，即渲染左右眼通道，形成影院般的3D效果，在環(huán)繞沉浸式的前提下，又有3D的縱深感，并且布置前中后、左中右五部音響，多通道聲卡輸出沉浸式的全景音，進(jìn)一步增強(qiáng)沉浸式體驗(yàn)。

第三步：使用Unity 3D游戲引擎，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程寫好交互游戲模式，計(jì)算機(jī)連接交互的硬件工具，如微軟的Kinect、LeapMotion等。實(shí)現(xiàn)人體體感捕捉并作為觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)后端預(yù)置的程序進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)，形成電腦程序和人體動(dòng)作的交互，達(dá)成游戲性。

第四步：通過(guò)互動(dòng)的程序指示，投影機(jī)播放出相應(yīng)的動(dòng)畫片段。

根據(jù)以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和反饋，南宋御街遺址交互虛擬活化—以嚴(yán)官巷為例的數(shù)字化保護(hù)和傳播方案的優(yōu)勢(shì)在于：游戲化的互動(dòng)環(huán)節(jié)是最受大眾歡迎的;三面墻全景大視野和高清IMAX級(jí)別渲染效果將會(huì)非常震撼;觀眾可以以簡(jiǎn)單、舒適的姿勢(shì)與系統(tǒng)進(jìn)行交互;場(chǎng)景中的文物可以放大，輔以文字介紹，便于觀眾近距離地觀察和詳盡了解背景資料。這樣的方案非常適合具有一定創(chuàng)新性需求的博物館等文化機(jī)構(gòu)用于展示和吸引人們的眼球，吸引大量的流量，數(shù)字化賦能傳統(tǒng)，助力文化機(jī)構(gòu)成為新“網(wǎng)紅”打卡地。

參考文獻(xiàn)

[1]杭州市文物考古所.臨安城遺址考古發(fā)掘報(bào)告—南宋御街遺址[M].北京：文物出版社，2013.

【作者簡(jiǎn)介】吳煒棟，男，浙江杭州人，碩士。

【基金項(xiàng)目】本文系浙江藝術(shù)職業(yè)學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目“南宋御街遺址交互虛擬活化—以‘嚴(yán)官巷為例的數(shù)字化保護(hù)和傳播的前期調(diào)研和實(shí)施方案研發(fā)”的階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：YB201902015。