數(shù)字古建云端營(yíng)造與應(yīng)用需求調(diào)查研究

趙雪融 魯小艷 西安財(cái)經(jīng)大學(xué)文學(xué)院

在數(shù)字時(shí)代的發(fā)展浪潮中，歷經(jīng)持續(xù)的探索，數(shù)字化技術(shù)正在不斷對(duì)抗時(shí)間對(duì)歷史建筑的侵蝕，傳統(tǒng)古建文化的傳播迎來(lái)新趨勢(shì)。當(dāng)前形勢(shì)下，利用數(shù)字化再現(xiàn)技術(shù)保存古建筑形制，保持其結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工藝的永久留存等問(wèn)題亟待解決。通過(guò)自主研發(fā)的參數(shù)化插件，虛擬搭建從漢唐至明清的中國(guó)傳統(tǒng)建筑場(chǎng)景，可使古建筑在云端營(yíng)造保存。將傳統(tǒng)古建筑場(chǎng)景營(yíng)造與古裝影視劇場(chǎng)景需求相結(jié)合，打造線上“搭建”與“漫游”多位一體的中國(guó)傳統(tǒng)古建筑網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可供使用者獲取相關(guān)歷史文化知識(shí)，掌握基礎(chǔ)建筑構(gòu)圖理論，感知中國(guó)傳統(tǒng)古建筑文化的魅力。線上有償共享的可持續(xù)商業(yè)盈利模式，讓中國(guó)建筑文化的獨(dú)特美感和精神內(nèi)涵煥發(fā)出無(wú)限生機(jī)。

中國(guó)作為古建筑留存度最高的國(guó)家之一，現(xiàn)存50座古建筑，多為木結(jié)構(gòu)建筑，耐火等級(jí)低，易發(fā)生火災(zāi)?，F(xiàn)有的古建筑保存措施主要包括保存原來(lái)的建筑形制，保持原來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)，保存原來(lái)的建筑材料及原先的工藝技術(shù)。實(shí)體建筑因其材質(zhì)易受腐蝕而變形的特性，其保存存在一定局限性，所以利用數(shù)字化手段對(duì)其進(jìn)行保存至關(guān)重要。2022年2月，中共中央宣傳部、文化和旅游部、國(guó)家文物局印發(fā)《關(guān)于學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書(shū)記重要講話精神 全面加強(qiáng)歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)的通知》，指出運(yùn)用現(xiàn)代科技力量，做好文化遺產(chǎn)保護(hù)傳承工作。利用數(shù)字化手段對(duì)古建筑進(jìn)行復(fù)原與虛擬搭建，對(duì)文物保護(hù)、傳播傳統(tǒng)文化、樹(shù)立民族自信心有重要作用。

數(shù)字化營(yíng)造古建筑及其影視化運(yùn)用

現(xiàn)有軟件存在的缺陷

對(duì)現(xiàn)有3D計(jì)算機(jī)繪圖軟件的分析比對(duì)表明，市場(chǎng)上的3D計(jì)算機(jī)繪圖軟件主要有AutoCAD、Revit、UR、PRO/E、3DsMAX、Solidworks、CATIA，其中，AutoCAD和Revit應(yīng)用較為廣泛。

AutoCAD和Revit兩款建筑設(shè)計(jì)軟件大多是為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)營(yíng)造服務(wù)的，未從根本上遵循古代設(shè)計(jì)理念，其產(chǎn)品缺乏歷史還原度，對(duì)傳播傳統(tǒng)文化不利。中國(guó)傳統(tǒng)古建筑的營(yíng)造模式有其獨(dú)特規(guī)則，現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)構(gòu)思不適用于營(yíng)造古代建筑，因此這兩款設(shè)計(jì)軟件在設(shè)計(jì)古代建筑時(shí)存在局限性。

古建筑設(shè)計(jì)軟件GuCAD可以營(yíng)造三維古代建筑場(chǎng)景，但其采用現(xiàn)代模數(shù)營(yíng)造規(guī)則設(shè)計(jì)搭建古代建筑，無(wú)法更專(zhuān)業(yè)地服務(wù)于古代建筑設(shè)計(jì)，如今已被市場(chǎng)淘汰。其失敗原因主要有三點(diǎn)：第一，采用現(xiàn)代模數(shù)思路設(shè)計(jì)建筑，與AutoCAD在設(shè)計(jì)本質(zhì)上一致。一般的設(shè)計(jì)院和公司無(wú)需特意購(gòu)買(mǎi)此軟件進(jìn)行古代建筑設(shè)計(jì)營(yíng)造。第二，古建筑設(shè)計(jì)軟件GuCAD未從根本上采用古代建筑營(yíng)造思路。古代工匠對(duì)古建筑的丈量與搭建無(wú)現(xiàn)代新興技術(shù)的支持，只能憑借口訣與模數(shù)規(guī)則去設(shè)計(jì)復(fù)雜的古代建筑。這些工匠所使用的口訣與模數(shù)規(guī)則是一種傳統(tǒng)智慧，經(jīng)過(guò)了多年的實(shí)踐考量，在一定程度上降低了營(yíng)造難度。現(xiàn)有的古建筑設(shè)計(jì)軟件，未能很好地實(shí)踐此思路，未在實(shí)際操作中汲取古法營(yíng)造的建筑智慧。第三，市面上的古建筑設(shè)計(jì)軟件大多致力于營(yíng)造明清風(fēng)格建筑，涵蓋范圍太窄，無(wú)法滿足現(xiàn)有市場(chǎng)及潛在市場(chǎng)對(duì)多元化古代建筑風(fēng)格和實(shí)景搭建的需要。

客戶(hù)需求不斷增長(zhǎng)

過(guò)去幾年，古裝劇將“保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)”“弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化”等作為一種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的正向“外部性”進(jìn)行吆喝。這種“文化自信”在未來(lái)只會(huì)增強(qiáng)，并且將以各種形態(tài)鑲嵌在所有品類(lèi)的“新古裝劇”中。隨著古裝劇制作成本的提高，消費(fèi)需求的提升，制作精良的古裝劇場(chǎng)景成為確保古裝劇質(zhì)量的重要前提。目前，市面上的建筑設(shè)計(jì)軟件95%以上都是為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)服務(wù)的，很難高效、如實(shí)地還原古建魅力，專(zhuān)門(mén)用于設(shè)計(jì)古裝劇建筑場(chǎng)景的設(shè)計(jì)軟件數(shù)量較少。一些現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)軟件在設(shè)計(jì)古代建筑時(shí)，仍使用現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)邏輯去構(gòu)造古建筑模型。

以電視劇《宣武門(mén)》為例，該劇在場(chǎng)景營(yíng)造上出現(xiàn)常識(shí)性歷史錯(cuò)誤。據(jù)資料考證，宣武門(mén)是內(nèi)城城門(mén)，箭樓是四層箭窗且城臺(tái)下無(wú)門(mén)洞，進(jìn)出是走甕城邊上的閘樓門(mén)洞。而在劇中，宣武門(mén)變成了兩層箭窗且城臺(tái)下有門(mén)洞，這是外城城門(mén)的結(jié)構(gòu)。作為一部歷史劇，這樣明顯的失誤從某種層面上破壞了藝術(shù)氛圍，難以滿足市場(chǎng)受眾對(duì)優(yōu)質(zhì)古裝歷史劇的期待?！缎溟T(mén)》對(duì)歷史還原的真實(shí)度，有待進(jìn)一步考量。

除去古裝劇外，古裝動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景也會(huì)出現(xiàn)常識(shí)性歷史錯(cuò)誤。如《少年岳飛傳奇》在民間建筑場(chǎng)景營(yíng)造中采用了歇山頂，而這種頂一般只出現(xiàn)在社會(huì)等級(jí)高的建筑中，民間建筑只能用懸山頂和硬山頂。以上案例可以從側(cè)面反映出動(dòng)畫(huà)工作者的古建筑歷史知識(shí)體系存在缺陷，未對(duì)傳統(tǒng)建筑文化內(nèi)涵和思想進(jìn)行深入挖掘。在創(chuàng)作時(shí)，存在復(fù)制、借用甚至照抄國(guó)外創(chuàng)作手法的問(wèn)題，導(dǎo)致中國(guó)文化特色缺失，使得傳統(tǒng)建筑獨(dú)特的文化魅力難以與緊密的劇情安排相協(xié)調(diào)。

市場(chǎng)占有率提升

當(dāng)下，古裝劇占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)影視劇的主要市場(chǎng)。而這一現(xiàn)象說(shuō)明市場(chǎng)需要更多的古建筑建模服務(wù)來(lái)支持古裝劇中的場(chǎng)景搭建。例如，仰角拍飛檐斗拱——三角形的構(gòu)圖模式既能表現(xiàn)細(xì)節(jié)，又能讓畫(huà)面均衡、美觀；構(gòu)建古建筑全景時(shí)，兩側(cè)的欄桿、宮殿的墻、柱子作為匯聚線構(gòu)圖等。

利用市場(chǎng)上現(xiàn)存的古建筑場(chǎng)景營(yíng)造設(shè)計(jì)軟件搭建影視傳播公司所需的古裝劇場(chǎng)景，平均耗時(shí)達(dá)15天，效率較低。若將搭建完成的古建筑影視場(chǎng)景進(jìn)行集合，組成“數(shù)字影視場(chǎng)景模型庫(kù)”，便可提高場(chǎng)景營(yíng)造效率?？蛻?hù)在定制相關(guān)朝代的古建筑場(chǎng)景時(shí)，可以從“數(shù)字影視場(chǎng)景模型庫(kù)”中一鍵獲取對(duì)應(yīng)場(chǎng)景，僅需修改個(gè)別參數(shù)即可獲得符合腳本歷史背景的古建筑場(chǎng)景。拍攝制作結(jié)束后，可將新?tīng)I(yíng)造古建場(chǎng)景重新收歸于庫(kù)中，一景多用，節(jié)省成本。如為架空歷史的古裝劇營(yíng)造場(chǎng)景，可利用參數(shù)化插件構(gòu)筑模塊做出定制場(chǎng)景，耗時(shí)僅需三天。Sketchup《營(yíng)造法式》系列插件的研發(fā)滿足了高效搭建的市場(chǎng)需求，可以為服務(wù)對(duì)象降低準(zhǔn)備周期，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占有率。

基于宋朝《營(yíng)造法式》與清朝《工部則例》兩部古建筑典籍，研發(fā)“一種古建筑構(gòu)件仿真復(fù)原系統(tǒng)的軟件著作權(quán)”與“一種古建筑復(fù)原用場(chǎng)景繪畫(huà)輔助設(shè)備的實(shí)用新型專(zhuān)利”，繪圖插件包括《營(yíng)造法式》系列插件：“斗拱”“屋頂布瓦”“布局與柱框”“月梁框架”“耍頭”“柱額(枋)”“飛檐”“調(diào)整與輔助”等，幫助影視傳媒公司搭建更加專(zhuān)業(yè)化、更符合大眾審美的、原汁原味的古建筑文化場(chǎng)景，傳播“血統(tǒng)純正”的古建文化。

云端營(yíng)造

古建筑場(chǎng)景個(gè)性化定制

利用“一種古建筑構(gòu)件仿真復(fù)原系統(tǒng)的軟件著作權(quán)”“一種古建筑復(fù)原用場(chǎng)景繪畫(huà)輔助設(shè)備的實(shí)用新型專(zhuān)利”與繪圖插件（包括Sketchup《營(yíng)造法式》系列插件）在云端進(jìn)行古建筑三維場(chǎng)景營(yíng)造，運(yùn)用UE技術(shù)進(jìn)行渲染，可完成線上古建筑場(chǎng)景搭建，進(jìn)一步與相關(guān)影視傳播公司建立合作關(guān)系，為其搭建影視劇所需的古建筑場(chǎng)景。若客戶(hù)需要營(yíng)造古建筑動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景，則根據(jù)搭建的獨(dú)立場(chǎng)景數(shù)量進(jìn)行不同區(qū)間的費(fèi)用收取。若客戶(hù)的需求是根據(jù)古建筑營(yíng)造場(chǎng)景轉(zhuǎn)化為實(shí)體沙盤(pán)模型，則根據(jù)客戶(hù)提供資料的詳盡程度、做工精細(xì)、還原程度，以及自主設(shè)計(jì)制作部分?jǐn)?shù)量，劃分不同收費(fèi)等級(jí)。比如，做工精細(xì)、還原程度高、自主設(shè)計(jì)制作部分多（資料不全或欠缺）的場(chǎng)景收費(fèi)較高。此類(lèi)場(chǎng)景要求地貌復(fù)雜豐富、建筑風(fēng)格結(jié)構(gòu)煩瑣（如斗拱結(jié)構(gòu)、雕花等）、人物角色制作細(xì)膩（形象設(shè)計(jì)、手工雕刻等）、模型整體畫(huà)面豐富、色調(diào)和諧、主題鮮明。不同古建筑影視場(chǎng)景的定價(jià)，可以滿足市場(chǎng)上不同群體的多樣化服務(wù)需求。

Sketchup《營(yíng)造法式》插件研發(fā)系列營(yíng)造的場(chǎng)景是全結(jié)構(gòu)的（包括大木、小木、磚瓦作等）建筑，不同于一般古建筑影視場(chǎng)景，其利用二維或動(dòng)畫(huà)建筑設(shè)計(jì)軟件營(yíng)造僅構(gòu)筑了外部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的渲染較少。《營(yíng)造法式》研發(fā)系列插件搭建的建筑通過(guò)細(xì)節(jié)展示的方式讓觀眾深入了解了建筑內(nèi)部的構(gòu)造，使所搭建的場(chǎng)景更加真實(shí)、原汁原味。在搭建過(guò)程中，使用者無(wú)須再去關(guān)注建筑本身的局部參數(shù)，用丈尺和材份制度（古代構(gòu)造的模數(shù)方法）進(jìn)行總體參數(shù)化把控。

實(shí)體模型線下銷(xiāo)售

在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)消費(fèi)的時(shí)代，傳統(tǒng)文化與工藝精神缺失，古樸純正的設(shè)計(jì)理念難以落地，美學(xué)及設(shè)計(jì)觀念未獲得普及。經(jīng)由傳統(tǒng)工藝創(chuàng)新所生產(chǎn)的文創(chuàng)產(chǎn)品既具備造型與美感，又擁有豐富的文化背景與內(nèi)涵。中國(guó)古代建筑多為木構(gòu)建筑榫卯構(gòu)造，類(lèi)似于現(xiàn)代建筑的預(yù)制拼裝，構(gòu)件拆卸、搬運(yùn)方便。所以，許多建筑雖然沒(méi)有在原址原貌存留下來(lái)，但其主要木構(gòu)件還存在于后世的建筑中。所以項(xiàng)目可以利用自主研發(fā)的插件在線上完成設(shè)計(jì)及虛擬搭建，并以此為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)化為線下實(shí)體模型的制作，售賣(mài)手工木器榫卯結(jié)構(gòu)文創(chuàng)產(chǎn)品。如唐風(fēng)佛光寺補(bǔ)間斗拱幻彩積木、故宮凝香亭榫卯積木、五彩遍裝唐風(fēng)大殿斗拱積木等，讓古建筑文化愛(ài)好者多維度、多層次、全方位地領(lǐng)略了古人的營(yíng)建智慧，其以古人開(kāi)間為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)動(dòng)手方式拆解建筑結(jié)構(gòu)精華，為我國(guó)古建筑積木開(kāi)辟了一個(gè)全新的方向。

從斗拱到柱梁的拼搭，還原了榫卯營(yíng)造技藝，有效傳遞了古建筑營(yíng)造模數(shù)思想的精神文化內(nèi)涵。濃厚的生活色彩濃縮了古代匠人文化的精髓。實(shí)體建筑積木模型的出現(xiàn)將大眾對(duì)古建筑建構(gòu)的宏觀構(gòu)想進(jìn)行了微觀解析，將抽象的建模參數(shù)轉(zhuǎn)化為具象的實(shí)體模型，以一種更直觀的方式，讓廣大受眾身臨其境地感受到了傳統(tǒng)古建筑文化的魅力。借助線下手工木器榫卯結(jié)構(gòu)文創(chuàng)產(chǎn)品，將古代勞動(dòng)人民的高度智慧凝結(jié)在方寸之間，傳播于千里之外。

傳統(tǒng)古建筑文化傳播

與高校合作開(kāi)發(fā)運(yùn)行項(xiàng)目，將傳統(tǒng)古建筑文化推入課堂。如今校園內(nèi)許多課堂都融入了古建筑文化相關(guān)內(nèi)容，如美術(shù)課上欣賞建筑藝術(shù)，歷史課上學(xué)習(xí)不同朝代的建筑所蘊(yùn)含的文化意義，語(yǔ)文課上學(xué)習(xí)故宮建筑所蘊(yùn)含的傳統(tǒng)政治文化等。語(yǔ)文課文《故宮博物院》用移步換景的手法介紹了故宮的主要建筑及特色，但文字描述較為抽象，文字敏銳度不高的同學(xué)可能難以切實(shí)體會(huì)傳統(tǒng)建筑的魅力。使用《營(yíng)造法式》研發(fā)系列插件進(jìn)行線上課堂古建筑搭建模擬演示，可以讓學(xué)生更直觀地感受到傳統(tǒng)建筑中所蘊(yùn)含的古建文化。如可以讓學(xué)生全方位地領(lǐng)略故宮建筑風(fēng)采，進(jìn)入故宮內(nèi)部觀察結(jié)構(gòu)，全方位、立體化、無(wú)差異地感受傳統(tǒng)古建筑營(yíng)造的文化魅力。

《營(yíng)造法式》研發(fā)系列插件作為一種古建筑插件，相比于自身的使用，更多的是被搭載于與古建筑有關(guān)的系統(tǒng)中。大多數(shù)制圖軟件都可以兼容漫步云境團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的插件，故可以為古建筑設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)者提供技術(shù)支持，例如，設(shè)計(jì)圖優(yōu)化、3D立體設(shè)計(jì)規(guī)劃與修改。同時(shí)，也可以使用插件進(jìn)行錄屏，制作教學(xué)說(shuō)明視頻，使更多使用者運(yùn)用插件功能簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)過(guò)程，更好地玩轉(zhuǎn)系統(tǒng)，運(yùn)用到實(shí)踐中。對(duì)于高校及設(shè)計(jì)院研究所的師生、古建筑研究者等群體而言，單純的資源信息共享平臺(tái)已經(jīng)不能滿足其專(zhuān)業(yè)技能訓(xùn)練的需要。利用《營(yíng)造法式》研發(fā)的系列插件可通過(guò)點(diǎn)位售賣(mài)的服務(wù)形式，搭載在專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)上，供該專(zhuān)業(yè)使用者進(jìn)行更為專(zhuān)業(yè)的建筑場(chǎng)景搭建，以滿足各類(lèi)設(shè)計(jì)師對(duì)作品高質(zhì)量、高效率、低成本的需求，為在古建筑行業(yè)從事設(shè)計(jì)、修繕施工等相關(guān)人才提供技術(shù)上的支持與便利，提升其專(zhuān)業(yè)性。

反饋及總結(jié)

“漫步云境”——數(shù)字古建云端營(yíng)造項(xiàng)目利用Sketchup《營(yíng)造法式》研發(fā)系列插件完成古建筑模型云搭建15項(xiàng)，與西安光南影視文化傳播有限公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議；與丁阿?。ê贾荩﹦?dòng)漫制作有限公司合作，進(jìn)行原創(chuàng)國(guó)風(fēng)歷史動(dòng)畫(huà)《金桃》中唐風(fēng)場(chǎng)景的虛擬搭建；與西安拙默工造模型設(shè)計(jì)有限公司、杭州寸間大造文化發(fā)展有限公司合作，進(jìn)行了敦煌壁畫(huà)院落的復(fù)原與五彩唐風(fēng)大殿的虛擬復(fù)原。以問(wèn)卷和電話回訪的形式收集客戶(hù)體驗(yàn)與反饋，客戶(hù)滿意度達(dá)87%?？蛻?hù)反饋古建筑數(shù)字化營(yíng)造插件技術(shù)保證了《金桃》的唐代數(shù)字場(chǎng)景的搭建速度和質(zhì)量，規(guī)矩嚴(yán)謹(jǐn)且快捷高效。五彩唐風(fēng)大殿參數(shù)化建模方法有利于模型制作，提高了設(shè)計(jì)效率，還原了場(chǎng)景。模塊化搭建設(shè)定參數(shù)，只需調(diào)節(jié)比例大小，即可獲得更為精美的古典建筑影視場(chǎng)景。

目前插件開(kāi)發(fā)仍在延續(xù)，也存在不足。利用Sketchup建模軟件營(yíng)造古建筑場(chǎng)景時(shí)，無(wú)法構(gòu)造復(fù)雜的曲面，材質(zhì)功能簡(jiǎn)單，紋理單一，在構(gòu)造更為復(fù)雜的大場(chǎng)景時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高面數(shù)應(yīng)用。如果古建筑場(chǎng)景需要更加完美地展現(xiàn)雕塑般的細(xì)節(jié)與質(zhì)感，就需要利用更多軟件進(jìn)行輔助營(yíng)造。

以《營(yíng)造法式》研發(fā)系列插件為技術(shù)基礎(chǔ)，建立數(shù)字化營(yíng)造古建筑平臺(tái)，滿足影視傳播公司專(zhuān)業(yè)化、精細(xì)化古裝劇影視場(chǎng)景的需求，提供嚴(yán)格的復(fù)原資料，利用大眾喜聞樂(lè)見(jiàn)的方式傳播傳統(tǒng)古建筑文化。同時(shí)，繼續(xù)堅(jiān)持開(kāi)展歷史建筑遺跡復(fù)原：一是以考古遺跡反映的開(kāi)間進(jìn)深尺度、史料記載、古代壁畫(huà)繪畫(huà)為參考對(duì)所修復(fù)的歷史建筑遺跡進(jìn)行風(fēng)格與比例判斷，做出合理的復(fù)原方案；二是根據(jù)公開(kāi)發(fā)表的測(cè)繪報(bào)告對(duì)已存在的建筑遺構(gòu)（地上建筑保存完整）進(jìn)行復(fù)原。所復(fù)原的古典建筑藝術(shù)在中華民族發(fā)展、歷史文明傳承上起到了極大作用。領(lǐng)略方寸之間凝結(jié)的藝術(shù)魅力，聆聽(tīng)來(lái)自千年前熱忱的呼喚，都借助這一媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)。要不斷前進(jìn)，不斷創(chuàng)新，在提升古建筑的藝術(shù)價(jià)值，進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)文化，重建民族自信心的道路上不斷奮進(jìn)，砥礪前行。把中國(guó)建筑文化帶向任何一片可以創(chuàng)造價(jià)值的熱土，立足實(shí)際，把握未來(lái)，不斷自我創(chuàng)新，持續(xù)研發(fā)跟進(jìn)，讓更多人聽(tīng)到來(lái)自中國(guó)古代建筑的厚重滄桑的呼喚。