可視化漫游在江西古建筑中的應(yīng)用策略

徐飛 李心怡 鄭鵬

摘 要：可視化漫游是利用計(jì)算機(jī)模擬營(yíng)造一個(gè)三維的虛擬世界，為用戶提供關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官上的模擬，能夠讓用戶在三維空間中身臨其境地觀察物體，創(chuàng)造出更加真實(shí)的體驗(yàn)效果。因此，可視化漫游可以作為江西古建筑的一種保護(hù)傳承手段。重點(diǎn)研究可視化漫游技術(shù)的相關(guān)特點(diǎn)，從虛擬空間構(gòu)建、沉浸感體驗(yàn)、交互感體驗(yàn)三方面提出其在江西古建筑中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：可視化漫游；古建筑；文化傳承

基金項(xiàng)目：本文系江西省教育廳科技項(xiàng)目“基于VR技術(shù)下江西古建筑的可視化漫游研究”（GJJ2202621）研究成果。

在信息時(shí)代，單純的圖像和文字信息已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。具有交互性、立體感等特點(diǎn)的可視化漫游技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用?？梢暬渭夹g(shù)所模擬出的立體空間，能讓用戶在其中自由遨游，更好地感受虛擬場(chǎng)景。

一、可視化漫游概念

可視化漫游就是將與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料資訊或設(shè)計(jì)結(jié)果視覺化，以電腦影像、動(dòng)畫、互動(dòng)等形式呈現(xiàn)，形成一種仿真的效果，使觀看者可以像在現(xiàn)實(shí)中一樣去感受物體的紋理、顏色、線條、空間等。其能夠提高人們的認(rèn)識(shí)水平，深化人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，所以在設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。

可視化漫游技術(shù)是一種新的立體視覺表達(dá)方式，通過新的媒介，運(yùn)用3D模型技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一種全新的藝術(shù)表達(dá)方式。它建立了一個(gè)虛擬的場(chǎng)景，讓人有一種沉浸式的感覺。比如婺源古村的數(shù)字漫游，就可以使用這個(gè)技術(shù)，將真實(shí)的場(chǎng)景建立在一個(gè)虛擬的世界中，以此來吸引大眾對(duì)古建筑的關(guān)注，同時(shí)也有利于促使大眾加強(qiáng)對(duì)古建筑修復(fù)與保護(hù)的重視。可視化漫游系統(tǒng)的創(chuàng)造目標(biāo)是使觀眾可以從各個(gè)角度觀察風(fēng)景。該方法是先建立一個(gè)初步的模型，然后在三維空間內(nèi)營(yíng)造一個(gè)虛擬的環(huán)境，從而讓更多的人可以直接看到這個(gè)畫面并進(jìn)行一種虛擬的漫游，這樣觀眾就能在虛擬的情況下輕松地欣賞到婺源古村的各種古建筑。

二、可視化漫游技術(shù)在江西古建筑中應(yīng)用的意義

古建筑是歷代居民在生活中、歷史發(fā)展中所創(chuàng)造的各種建筑的總和。其是人類文明發(fā)展的見證，是人類文明的象征，也是朝代更迭的縮影，古建筑的每個(gè)細(xì)節(jié)都烙刻著時(shí)代的印記。

對(duì)古建筑的可視化漫游是對(duì)古建筑進(jìn)行展示的手段，是人與古建筑之間一種更直接、更容易理解的溝通方式。通過構(gòu)建更加逼真的動(dòng)態(tài)模型，從多個(gè)角度展現(xiàn)古代建筑的內(nèi)外結(jié)構(gòu)，可以更好地激發(fā)人們對(duì)古建筑的興趣。通過對(duì)古建筑的參觀，人們可以更加直觀地了解其所蘊(yùn)含的文化內(nèi)涵。比如：在中國(guó)古建筑中有一套從紋樣肌理到建筑規(guī)模的分級(jí)體系，因此，宮殿建筑與民居建筑有著鮮明的差異；古建筑的設(shè)計(jì)也要按照其文化背景、生活場(chǎng)景來進(jìn)行；江西地域內(nèi)的古建筑有三大類型，即贛派建筑、徽派建筑和客家土樓建筑。把握這些特點(diǎn)，就能使游客在欣賞過程中體會(huì)到豐富多彩的文化內(nèi)涵。

利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信手段，對(duì)模型、聲音、文字、圖像等信息進(jìn)行綜合處理，將抽象的信息變成可感知、可互動(dòng)的信息，將可視化漫游技術(shù)應(yīng)用于江西古建筑的保存，就是通過將現(xiàn)有的影像、虛擬特效、音響音效等融入現(xiàn)場(chǎng)，使展示的內(nèi)容更為豐富，營(yíng)造出更濃厚的人文氛圍，給參觀者帶來更強(qiáng)的視覺和聽覺感受，在滿足參觀者審美需求的前提下，保護(hù)和弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化。

可視化漫游技術(shù)在江西古建筑中的應(yīng)用，更是技術(shù)、藝術(shù)、文化的高度交融。故此，可視化漫游技術(shù)的運(yùn)用，為江西古建筑的保護(hù)提供了新的契機(jī)。利用可視化漫游技術(shù)，如全息投影、全景攝影、漫游等，可對(duì)江西古建筑的影像資料進(jìn)行整理、儲(chǔ)存。

三、可視化漫游技術(shù)在江西古建筑中的應(yīng)用策略

通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)建筑景觀，創(chuàng)造三維空間場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模式的可視化，可以提高對(duì)江西古建筑的保護(hù)效果。同時(shí)，它還可以讓觀眾有更多的參與機(jī)會(huì)，提升展示方式的多樣性和創(chuàng)新性。從消費(fèi)者的角度來看，用三維可視化場(chǎng)景進(jìn)行江西古建筑的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以更好地保護(hù)傳承古建筑文化。在數(shù)字時(shí)代的來臨之際，可視化漫游技術(shù)逐漸走向成熟，并被廣泛用于各類古村落、古建筑的保護(hù)中。三維可視化技術(shù)和工具以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感為目的，將可視化漫游技術(shù)應(yīng)用于古建筑設(shè)計(jì)中，創(chuàng)造古建筑的虛擬三維空間場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了虛擬動(dòng)態(tài)模擬的動(dòng)畫效果，提高了規(guī)劃設(shè)計(jì)的互動(dòng)性和準(zhǔn)確性。通過導(dǎo)入平面矢量數(shù)據(jù)，建立三維可視化模型，可以顯示原來的非比例平面模型。建筑可視化是通過開發(fā)三維立體場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)的，動(dòng)態(tài)可視化的虛擬行走動(dòng)畫增強(qiáng)了建筑場(chǎng)景的表現(xiàn)力和互動(dòng)性。它能以直觀、立體、整體的方式為人們提供逼真的古建筑場(chǎng)景信息，幫助用戶直觀、透徹地了解建筑特點(diǎn)，提供更好的宣傳和解釋。將可視化漫游技術(shù)應(yīng)用在江西古建筑中，可以提供技術(shù)支持，更好地模擬出三維空間的效果，使場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)直觀化?？梢暬渭夹g(shù)在古建筑中應(yīng)用得極其廣泛，具體體現(xiàn)在虛擬空間構(gòu)建、沉浸感體驗(yàn)、交互感體驗(yàn)三個(gè)方面。

（一）虛擬空間構(gòu)建

建立可視化漫游的虛擬空間，為公眾對(duì)古建筑的參與體驗(yàn)提供了一個(gè)契機(jī)，能夠打破對(duì)古建筑本體的多種限制，讓公眾可以自由、靈活地去體驗(yàn)古建筑，也給公眾提供了一個(gè)能夠了解古建筑的平臺(tái)，有利于極大程度上提升公眾的保護(hù)意識(shí)。同時(shí)，它也是搭建在現(xiàn)實(shí)與虛擬空間之間的橋梁。如果能夠擺脫物理世界的束縛，那么通過互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)便捷的平臺(tái)，就能極大地提升大眾的參與程度，讓大眾可以深刻感受古建筑藝術(shù)之美。

虛擬空間構(gòu)建是再現(xiàn)古代建筑情景、再現(xiàn)其內(nèi)容的關(guān)鍵，其實(shí)質(zhì)是要實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。借助電腦，通過感應(yīng)器，將人與真實(shí)環(huán)境的互動(dòng)映射到虛擬空間中，這樣人們就可以更加深刻地體會(huì)到歷史建筑中所包含的文化意蘊(yùn)。建立虛擬空間的目的就是要讓使用者在多個(gè)不同的感覺層面上，通過構(gòu)建的虛擬空間，探尋古建筑的歷史奧秘。

虛擬空間構(gòu)建的一個(gè)主要特征是，讓用戶沉浸在創(chuàng)造的虛擬空間中，體驗(yàn)場(chǎng)景的構(gòu)成和事件，并與其中的物體進(jìn)行互動(dòng)。在虛擬空間中構(gòu)建的環(huán)境可能來自真實(shí)世界，是真實(shí)環(huán)境的再現(xiàn)，也可能是對(duì)客觀環(huán)境進(jìn)行加工得出來的?？臻g是虛擬的，但它不能與現(xiàn)實(shí)完全脫離。此外，虛擬空間的構(gòu)建擴(kuò)展了人類的認(rèn)知，通過沉浸在虛擬環(huán)境中，人們可以迅速感知到現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生的事情。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與設(shè)計(jì)相結(jié)合，改變了建筑設(shè)計(jì)的呈現(xiàn)方式，使建筑設(shè)計(jì)從二維逐步走向三維。虛擬空間構(gòu)建軟件在建筑可視化方面的應(yīng)用，主要包括AutoCAD、3D MAX、SketchUp建模和虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)。利用這些技術(shù)構(gòu)建的場(chǎng)景不僅是三維的空間組合，而且具有超越現(xiàn)實(shí)環(huán)境效果的質(zhì)感，增強(qiáng)了場(chǎng)景的互動(dòng)效果，使虛擬空間場(chǎng)景給用戶一種明顯的沉浸感，使其很好地沉浸在場(chǎng)景的事件中。

（二）沉浸感體驗(yàn)

人的參與使得古建筑的價(jià)值得到更好的弘揚(yáng)?？梢暬渭夹g(shù)為江西古建筑的保護(hù)與傳播帶來了全新的體驗(yàn)，讓參觀者能夠用各種不同的方式，去感受古建筑的魅力，以及祖先們留下的輝煌古建筑藝術(shù)?？梢暬渭夹g(shù)可以讓使用者在多個(gè)層次的感知中獲得沉浸式體驗(yàn)。

利用可視化漫游進(jìn)行古建筑參觀與錄像不同，前者可以根據(jù)歷史資料（照片、文件、圖紙），在不使用實(shí)物的情況下，以三維方式再現(xiàn)建筑的歷史原貌，從而達(dá)到傳遞建筑文化的目的，幫助用戶更好地了解古建筑的歷史與發(fā)展。在這一過程中，用戶可以觀看到相機(jī)無法捕捉的古建筑材料。富有表現(xiàn)力的虛擬現(xiàn)實(shí)視角可以不受限制地、全面地觀察建筑的整個(gè)內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)。相比之下，攝像技術(shù)只能捕捉到比較表面的東西，還會(huì)受到景觀環(huán)境和天氣等外部因素的影響。因此，選擇可視化漫游技術(shù)作為古建筑表現(xiàn)形式，既滿足了觀眾的要求，又能夠有效傳承建筑文化。

虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性意味著用戶深入沉浸在系統(tǒng)中，融入場(chǎng)景整體，如果場(chǎng)景的沉浸時(shí)間過長(zhǎng)，就很難區(qū)分是虛擬還是真實(shí)?？梢暬渭夹g(shù)可以與沉浸過程中人類運(yùn)動(dòng)相關(guān)的傳感器相結(jié)合。大多數(shù)傳感器是基于可穿戴設(shè)備的。在場(chǎng)景沉浸期間，可以通過觸發(fā)設(shè)備，與場(chǎng)景和內(nèi)部物體進(jìn)行互動(dòng)。

（三）交互感體驗(yàn)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再現(xiàn)古建筑的歷史形態(tài)，再現(xiàn)其內(nèi)容，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)交互功能。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，將人與現(xiàn)實(shí)世界的交互，投射到一個(gè)虛擬的空間中，使人們能更深層次地去感知，從而獲得身臨其境的感覺，并且可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)人的行為進(jìn)行分析，將人的行為所引起的虛擬空間改變?cè)俅畏答伒浆F(xiàn)實(shí)世界中?；?dòng)的實(shí)質(zhì)就是有效的資訊流通。相對(duì)于物理空間而言，虛擬空間所具備的交互性更強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)的資訊更新與互動(dòng)。

在計(jì)算機(jī)交互的協(xié)助下，創(chuàng)造一個(gè)重建古建筑場(chǎng)景和內(nèi)涵的虛擬空間，這樣人們就能更深入地了解歷史建筑的文化意義。創(chuàng)建虛擬空間的目的是讓用戶有一種不同感官層次上的體驗(yàn)感?？梢暬渭夹g(shù)的本質(zhì)是在古村落中重建和再現(xiàn)歷史建筑，實(shí)現(xiàn)相互作用。

交互的本質(zhì)是數(shù)據(jù)通信，與物理空間相比，虛擬空間可以有效改進(jìn)和反饋，立即更新信息?；?dòng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要涉及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)交互的本質(zhì)，強(qiáng)調(diào)自然交互。使用者使用語(yǔ)言，并通過傳統(tǒng)設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)等）進(jìn)行物理動(dòng)作，比如人的行走、頭部的旋轉(zhuǎn)、手的動(dòng)作，以及在虛擬環(huán)境中與物體互動(dòng)的其他自然能力。這些行為和設(shè)備會(huì)讓用戶真正感受到。例如，當(dāng)人拿起錘子時(shí)，當(dāng)人擊球時(shí)，能夠感受自身的力量。交互的另一個(gè)方面是交互的實(shí)際反饋。如果人移動(dòng)身體的某一部分時(shí)，可以立即得到反饋。例如，如果人突然蹲下身子去拿東西，現(xiàn)場(chǎng)就會(huì)有相應(yīng)的反饋。

為了在虛擬空間中互動(dòng)，應(yīng)該做兩件事：一是制造虛擬場(chǎng)景，二是構(gòu)建虛擬操作平臺(tái)去實(shí)現(xiàn)互動(dòng)功能。其中，構(gòu)建虛擬場(chǎng)景是基礎(chǔ)，所有提供給用戶的體驗(yàn)活動(dòng)都必須在虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)上完成。當(dāng)用戶在平臺(tái)上互動(dòng)時(shí)，他們首先感受到的是虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)感。除了虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)感外，還應(yīng)注意保證用戶在虛擬場(chǎng)景中獲得愉快的經(jīng)歷，因此要確保用戶在虛擬場(chǎng)景中行走的速度和角度線符合其使用習(xí)慣，并且能有一種真實(shí)感，就像真的走進(jìn)一個(gè)現(xiàn)實(shí)的地方一般。在古建筑的虛擬漫游系統(tǒng)中，用戶交互也非常重要。例如，谷歌地圖就在手機(jī)應(yīng)用中加入一個(gè)新功能，允許用戶在谷歌街景圖上激活虛擬現(xiàn)實(shí)，從而通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備“游覽”世界上的城市。當(dāng)用戶需要瀏覽時(shí)，可以在虛擬場(chǎng)景中單擊并操作自己的行動(dòng)。同時(shí)，用戶還有機(jī)會(huì)與其他用戶見面，并能夠與他們進(jìn)行交互。由于在個(gè)人經(jīng)歷和感知上存在差異，虛擬世界中的用戶通過虛擬角色的交互可以加強(qiáng)對(duì)古建筑文化的認(rèn)知，同時(shí)這也有助于傳承和弘揚(yáng)傳統(tǒng)建筑文化。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)水平持續(xù)提高。然而傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)在當(dāng)前已很難滿足設(shè)計(jì)所針對(duì)的用戶的需求，因此有必要使用可視化漫游技術(shù)來引導(dǎo)設(shè)計(jì)進(jìn)入一個(gè)新的空間?？梢暬渭夹g(shù)彌補(bǔ)了動(dòng)畫和平面效果圖的不足，深化了建筑可視化路徑。此外，可視化漫游技術(shù)所帶來的交互效應(yīng)可以幫助設(shè)計(jì)師和公眾更好地與建筑交互。利用可視化漫游，將故事線添加到虛擬環(huán)境中，能夠讓用戶更好地感受建筑空間，同時(shí)融入歷史環(huán)境，并在其中與其他用戶進(jìn)行情感交流?？梢暬渭夹g(shù)不僅可以改善建筑文化的傳播形式，還可以升華傳統(tǒng)的建筑文化表達(dá)形式。可視化漫游可以為人們提供三維、實(shí)時(shí)模擬通信的結(jié)果，使人們可以通過現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行更多的溝通?？梢暬渭夹g(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要分支，在各個(gè)領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展。在未來，它將有更廣泛的用途和良好的發(fā)展趨勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介：

徐飛，江西科技學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院助教。研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝修。

李心怡，江西科技學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院學(xué)生。研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)。

鄭鵬，碩士，江西科技學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院副教授。研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)。