虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在棲霞山石窟造像藝術(shù)傳播中的應(yīng)用研究

摘 要：棲霞山石窟是我國重要的文化遺產(chǎn)，具有深厚的歷史和文化藝術(shù)價(jià)值。然而，隨著時(shí)間的推移和自然的侵蝕，石窟造像的保護(hù)與傳承工作面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文從數(shù)字影音與交互、虛擬展覽與導(dǎo)覽、受眾參與和互動體驗(yàn)三個(gè)方面，剖析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在棲霞山石窟的具體應(yīng)用過程，旨在為文化遺產(chǎn)保護(hù)與傳承工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；文化遺產(chǎn)；棲霞山石窟；造像藝術(shù)；傳播

中圖分類號： G202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-8122 （2024） 10-0113-04

基金項(xiàng)目： 2022年度江蘇省教育廳高校哲學(xué)社會科學(xué)研究一般項(xiàng)目：“數(shù)字媒體在棲霞山石窟造像藝術(shù)傳播中的應(yīng)用研究”階段性研究成果（2022SJYB0733）。

隨著計(jì)算機(jī)、人工智能、新型顯示科技的日益成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。文化遺產(chǎn)的保護(hù)與傳承也開始結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，旨在突破時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)更大范圍的文化藝術(shù)傳播。棲霞山石窟作為我國珍貴的文化遺產(chǎn)，具有深厚的歷史和文化藝術(shù)價(jià)值，急需借助現(xiàn)代化科技進(jìn)行有效的保護(hù)與傳承。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義

“虛擬現(xiàn)實(shí)”最早由計(jì)算機(jī)科學(xué)家、作家以及藝術(shù)家杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）提出，他在1984年發(fā)表的論文中首次使用了“Virtual Reality”這個(gè)詞匯，用以描述一種通過技術(shù)手段創(chuàng)建的虛擬環(huán)境，讓受眾能夠以自然的方式與環(huán)境進(jìn)行交互，從而獲得身臨其境般的體驗(yàn)[1]。杰倫·拉尼爾是虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的先驅(qū)，對該領(lǐng)域的發(fā)展和推動作出了重要貢獻(xiàn)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式和交互性質(zhì)分為三類：一是桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這是應(yīng)用最為靈活方便的，通常在個(gè)人計(jì)算機(jī)上就能實(shí)現(xiàn)。受眾通過桌面電腦或筆記本電腦與虛擬世界進(jìn)行交互，使用鼠標(biāo)、鍵盤、手柄等標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，通過顯示器觀看虛擬環(huán)境，體驗(yàn)較為簡單。二是頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這也是最常見的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形式。受眾借助配備顯示屏、傳感器和音頻設(shè)備的VR頭顯，可以實(shí)現(xiàn)對虛擬環(huán)境的感知與交互，并通過自由轉(zhuǎn)動頭部改變虛擬環(huán)境中的視角和視線方向。三是混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這種技術(shù)結(jié)合了虛擬與現(xiàn)實(shí)元素，能夠?qū)⑻摂M內(nèi)容疊加在現(xiàn)實(shí)世界中，是虛擬現(xiàn)實(shí)的拓展形式。受眾借助AR眼鏡或手機(jī)屏幕在現(xiàn)實(shí)環(huán)境與虛擬信息之間進(jìn)行實(shí)時(shí)互動，從而獲得一種虛實(shí)融合的體驗(yàn)。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，涉及游戲、教育、醫(yī)療、商業(yè)、旅游、軍事等領(lǐng)域。在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用可追溯到20世紀(jì)90年代，最早以“數(shù)字遺產(chǎn)”或“文化遺產(chǎn)數(shù)字化”的概念出現(xiàn)，偏重于將有形的文化遺產(chǎn)通過技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為數(shù)字化形態(tài)，以利于記錄、查詢和傳播[2]。近年來，敦煌研究院借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造了數(shù)字化敦煌，完成了“尋境敦煌”和“數(shù)字藏經(jīng)洞（國際版）”兩個(gè)項(xiàng)目?！皩ぞ扯鼗汀表?xiàng)目運(yùn)用三維數(shù)字化建模、全局光照、虛擬現(xiàn)實(shí)場景、實(shí)時(shí)渲染等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對285窟的1∶1高精度立體還原，為受眾帶來了真實(shí)生動的參觀體驗(yàn)。“數(shù)字藏經(jīng)洞（國際版）”項(xiàng)目由國家文物局指導(dǎo)，敦煌研究院與騰訊聯(lián)合打造，通過數(shù)字化手段構(gòu)建了超時(shí)空虛擬博物館，旨在向全世界傳播敦煌文化的藝術(shù)價(jià)值，讓更多海內(nèi)外學(xué)者了解這一珍貴文化遺產(chǎn)。云岡研究院借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對部分石窟進(jìn)行了數(shù)字化復(fù)原，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對石窟造像的無損檢測，為石窟保護(hù)與數(shù)字化復(fù)原提供了重要參考。此外，云岡研究院還與騰訊、華為等企業(yè)聯(lián)合打造了云岡石窟大數(shù)據(jù)平臺，利用3D打印、VR技術(shù)完成了云岡第3窟、12窟、18窟的原比例復(fù)制和虛擬展示，使受眾能夠在線瀏覽石窟全貌。由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石窟保護(hù)中起到了重要作用，不僅提高了保護(hù)工作的效率和準(zhǔn)確性，還通過數(shù)字化手段讓石窟藝術(shù)“活起來、動起來”，為文化遺產(chǎn)的保護(hù)和傳承開辟了新的道路。

二、棲霞山石窟造像藝術(shù)概述

（一）棲霞山石窟造像概況

棲霞山石窟座落于江蘇省南京市的棲霞山，它是我國南方石窟藝術(shù)的典型代表，承載了豐富的歷史與文化內(nèi)涵，自1979年起得到了廣泛的保護(hù)與修復(fù)，是我國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。該石窟從南朝齊永明二年（484年）至梁天監(jiān)十年（511年）逐漸開鑿而成，并在隋唐五代時(shí)期有所增補(bǔ)。棲霞山石窟現(xiàn)存252窟，佛造像515尊，主要集中在棲霞山的千佛巖、千佛嶺、紗帽峰三個(gè)區(qū)域。有些造像高達(dá)幾英尺，有些只有幾英寸，雕刻精美，被譽(yù)為“江南云崗”。千佛巖旁的古舍利塔高18米，五級八面，白色石灰?guī)r建造，為南方少見的密檐式塔造型，是我國現(xiàn)存最大的石質(zhì)古舍利塔，代表了南唐時(shí)期雕刻藝術(shù)的最高水平。乾隆皇帝在六次巡訪長江南岸的行程中，有五次都停留在棲霞山，這充分說明了棲霞山的歷史地位和文化價(jià)值。2023年6月，南京大學(xué)文化與遺產(chǎn)研究所在棲霞山成立了石窟藝術(shù)研究基地，加大了石窟保護(hù)力度，深化學(xué)術(shù)研究與價(jià)值挖掘，提升石窟綜合展示水平，探索文化傳承與保護(hù)利用協(xié)同發(fā)展的新道路。

（二）棲霞山石窟造像的藝術(shù)特點(diǎn)

相對于北方的云岡石窟和龍門石窟，棲霞山石窟更能凸顯南方石窟文化的獨(dú)特魅力，展現(xiàn)了我國南北朝時(shí)期的藝術(shù)風(fēng)貌，堪稱是南北朝時(shí)期石窟造像藝術(shù)的集大成者，比例恰如其分，線條流暢，形態(tài)飽滿，面容豐盈，顯現(xiàn)出一種莊重肅穆之感。棲霞山石窟包括釋迦牟尼佛、無量壽佛、彌勒佛、觀音菩薩、大勢至菩薩、天王、力士等各類佛教神明，其中，“三圣殿”開鑿于南齊永明七年（489年），是規(guī)模最大的一座石窟，正中是無量壽佛，兩側(cè)脅侍是觀世音菩薩和大勢至菩薩。這些佛陀造像工藝精湛、雕刻細(xì)膩，傳遞出“秀骨清像”的南朝藝術(shù)風(fēng)格[3]。此外，千佛巖“中102號”石窟頂部的“棲霞飛天”壁畫，長80厘米，寬約40厘米，表現(xiàn)的是雙飛天，彩帶凌空飛舞，隨手散花，云彩烘托，集西域、中原和南方風(fēng)格于一身，填補(bǔ)了敦煌文化向中原地區(qū)傳播的空白。棲霞山石窟作為六朝都城唯一的石窟寺遺存，承載著豐富的歷史和文化底蘊(yùn)，為研究我國古代佛教藝術(shù)、歷史文化以及社會風(fēng)貌等提供了重要的實(shí)物依據(jù)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在棲霞山石窟造像藝術(shù)傳播中的具體應(yīng)用

（一）數(shù)字影音與虛擬交互

視覺、聽覺和觸覺是人類識別和感知環(huán)境的主要通道，但在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，更依賴視覺和聽覺與虛擬對象進(jìn)行交互[4]。高質(zhì)量的數(shù)字影音能給受眾帶來真實(shí)的感官體驗(yàn)，包括“影”和“音”兩個(gè)組成部分。“影”指的是光影。為了捕捉真實(shí)的光影，本研究使用高像素?cái)?shù)碼相機(jī)SonyA7R4在棲霞山進(jìn)行實(shí)地拍攝，拍攝模式采用包圍式曝光，這樣可以獲得不同曝光的圖像，后期運(yùn)用Adobe LightRoom軟件將多張照片合并為一張HDR （高動態(tài)范圍）照片，再將HDR照片導(dǎo)入到Unity游戲引擎中模擬棲霞山真實(shí)的光影，使受眾獲得更加真實(shí)的空間感受?！耙簟敝傅氖锹曇簦狙芯渴褂盟髂酨CM-D100高質(zhì)量聲音采集設(shè)備在棲霞山實(shí)地采集戶外自然音，后期運(yùn)用Adobe Audition、Apple Logic Pro等專業(yè)音頻軟件進(jìn)行數(shù)字音頻編輯，并使用FMOD聲音引擎最大程度還原真實(shí)環(huán)境音效。隨著手勢控制器的研發(fā)問世，基于自然手勢的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為用戶體驗(yàn)開辟了新途徑[5]。虛擬交互與手勢識別是兩種相互關(guān)聯(lián)且不斷演進(jìn)的技術(shù)，都是虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵組成部分。虛擬交互主要指通過計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備模擬，讓受眾能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作和溝通。它拓展了人與計(jì)算機(jī)之間的交互方式，為受眾提供了身臨其境的體驗(yàn)。手勢識別技術(shù)是虛擬交互技術(shù)中的重要組成部分，受眾通過攝像頭或傳感器來控制計(jì)算機(jī)或設(shè)備。作為當(dāng)代信息技術(shù)的前沿產(chǎn)物，虛擬交互在文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳播中扮演著重要角色，特別是借助手勢識別技術(shù)，捕捉和解釋人體手勢，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)指令，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的無縫對接。在棲霞山石窟造像藝術(shù)傳播中，本研究利用RealSense深度攝像頭捕捉環(huán)境信息，搭配Leap Motion手勢控制器實(shí)時(shí)捕捉受眾的手部動作和手勢，進(jìn)一步幫助受眾實(shí)現(xiàn)與虛擬世界的交互。這種互動不但降低了對文物本體的物理損害，還賦予了石窟造像新的生命力，讓遺產(chǎn)保護(hù)與文化傳播之間達(dá)到完美平衡。

（二）虛擬展覽與虛擬導(dǎo)覽

新科技的應(yīng)用讓文化遺產(chǎn)展覽呈現(xiàn)立體化、精細(xì)化特征，推動構(gòu)建多維度的對外傳播體系[6]。虛擬展覽與虛擬導(dǎo)覽是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要呈現(xiàn)形式，為受眾提供一種身臨其境的服務(wù)體驗(yàn)，讓他們能夠在線探索和欣賞石窟造像藝術(shù)的精美細(xì)節(jié)。虛擬展覽與導(dǎo)覽以網(wǎng)絡(luò)為載體，將珍貴的文化遺產(chǎn)呈現(xiàn)在虛擬展廳或?qū)嶓w展廳的三維虛擬畫面中，受眾能夠通過電腦屏幕或其他移動終端隨時(shí)隨地進(jìn)行訪問和參觀。具體來看，虛擬展覽和虛擬導(dǎo)覽的實(shí)現(xiàn)過程包括以下幾個(gè)方面：

一是數(shù)據(jù)采集，包括對文化遺產(chǎn)進(jìn)行高分辨率的攝影和視頻拍攝，記錄整體和細(xì)節(jié)特征，以及利用3D掃描、光學(xué)攝影測量等技術(shù)對文化遺產(chǎn)及其周邊環(huán)境進(jìn)行三維掃描，獲取完整的三維數(shù)據(jù)。本研究使用Revopoint三維掃描儀和RealityCapture攝影測量對千佛巖、舍利塔、三圣殿周圍進(jìn)行了三維數(shù)據(jù)的采集（見圖1）。二是數(shù)據(jù)處理，包括對采集的圖像和視頻進(jìn)行去噪、色彩校正和拼接處理，以確保圖像質(zhì)量，并根據(jù)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，修復(fù)掃描缺陷，生成可用于虛擬展示的模型。本研究使用MAYA軟件，采用插值和多通道映射等方法，使紋理在三維模型表面顯得更加平滑和自然。對于掃描缺陷，本研究使用ZBRUSH軟件，對石窟造像局部進(jìn)行修復(fù)，并通過NormalMap貼圖還原出精致的細(xì)節(jié)（見圖2）。三是進(jìn)行虛擬環(huán)境搭建，根據(jù)實(shí)際環(huán)境和歷史資料，利用3D模型構(gòu)建虛擬展覽和導(dǎo)覽場景，將文字、音頻、影像等多媒體信息集成到虛擬環(huán)境中，豐富導(dǎo)覽內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行互動設(shè)計(jì)，開發(fā)直觀友好的用戶界面，設(shè)置可交互的導(dǎo)覽元素。本研究使用Unity3D引擎結(jié)合前期的掃描數(shù)據(jù)搭建了虛擬的空間環(huán)境，借助理光全景照相機(jī)RicohTheta對石窟瀏覽路線進(jìn)行了全方位拍照，為移動平臺的全景瀏覽做數(shù)據(jù)支撐（見圖3）。四是將虛擬展覽和導(dǎo)覽內(nèi)容發(fā)布到官方網(wǎng)站、移動應(yīng)用或虛擬現(xiàn)實(shí)平臺上，并開發(fā)適用于不同設(shè)備的終端程序。本研究借助OculusVR頭顯設(shè)備，在電腦端導(dǎo)入SDK軟件開發(fā)工具包，開發(fā)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)漫游系統(tǒng)。在此過程中，還將前期拍攝的全景照片導(dǎo)入如視VR系統(tǒng)，通過如視VR后臺的AI人工智能解算平臺，形成了可發(fā)布的手機(jī)端在線應(yīng)用，為受眾提供了高度沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)（見圖4）。

（三）受眾參與和互動體驗(yàn)

受眾參與和互動體驗(yàn)的過程是一個(gè)豐富而復(fù)雜的動態(tài)過程，這一過程開始于受眾對文化遺產(chǎn)的認(rèn)知和興趣。通過多種形式進(jìn)行信息傳播，如展覽、講座和互動游戲，能使受眾深入了解文化遺產(chǎn)的內(nèi)涵和意義。因此，文化遺產(chǎn)的互動體驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注重為受眾營造良好的文化空間，提高他們的沉浸感[7]。隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）以及移動APP的應(yīng)用，受眾的互動體驗(yàn)變得更加多樣化。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，受眾能夠在文化遺產(chǎn)原址上看到歷史遺跡的原貌，增強(qiáng)對文化遺產(chǎn)的理解和認(rèn)知。

“參與是一種文化生活方式”[8]，詹金斯強(qiáng)調(diào)了受眾參與和共享文化內(nèi)容的重要性。社交媒體的興起改變了受眾參與文化活動的方式，進(jìn)一步推動了對文化遺產(chǎn)的宣傳。在這一過程中，受眾反饋機(jī)制至關(guān)重要。通過調(diào)查、社交媒體評論和現(xiàn)場活動的反饋，文化機(jī)構(gòu)能夠了解受眾的需求與期望，從而改進(jìn)展覽策劃方案，提升互動體驗(yàn)質(zhì)量。受眾的參與不僅限于消費(fèi)文化內(nèi)容，他們的意見也能直接影響文化遺產(chǎn)保護(hù)與傳播策略，形成積極的閉環(huán)。此外，互動游戲也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的一大亮點(diǎn)。設(shè)計(jì)與棲霞山石窟造像藝術(shù)相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲，能夠讓受眾在娛樂的同時(shí)深入了解石窟造像的歷史和文化。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在棲霞山石窟造像藝術(shù)傳播中為受眾提供了多種參與和互動體驗(yàn)方式。通過沉浸式漫游體驗(yàn)、交互式探討、互動游戲等手段，受眾能夠更加全面地了解和感受棲霞山石窟造像的藝術(shù)魅力，促進(jìn)了文化遺產(chǎn)的傳承與弘揚(yáng)。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的技術(shù)挑戰(zhàn)與傳播效果

（一）技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在棲霞山石窟造像藝術(shù)傳播中也面臨著一些技術(shù)挑戰(zhàn)。一是高質(zhì)量的圖像處理問題。棲霞山石窟造像藝術(shù)的虛擬化傳播需要保留真實(shí)的細(xì)節(jié)，而在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，呈現(xiàn)這些圖像細(xì)節(jié)需要結(jié)合高性能硬件，要進(jìn)一步優(yōu)化圖像處理算法，提升畫面效果。二是交互與用戶體驗(yàn)問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的傳播需要具有良好的交互性和用戶體驗(yàn)，這樣才能讓受眾自由探索棲霞山石窟造像藝術(shù)。要優(yōu)化交互方式，使用手勢控制和頭部追蹤技術(shù)，增強(qiáng)受眾的沉浸感和參與度。三是跨平臺兼容性問題。不同的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間存在不同的技術(shù)要求和規(guī)格，因此，在不同設(shè)備之間需要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。要開發(fā)跨平臺的應(yīng)用程序，讓棲霞山石窟造像藝術(shù)能夠在不同平臺上得到廣泛傳播。四是內(nèi)容創(chuàng)作與維護(hù)問題。棲霞山石窟造像藝術(shù)蘊(yùn)藏著豐富的文化內(nèi)涵，因此，要建立高效的數(shù)字化流程，定期更新內(nèi)容，保持傳播內(nèi)容的新鮮度和吸引力。

（二）傳播效果與社會影響

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新穎的交互體驗(yàn)技術(shù)，對文化遺產(chǎn)的傳播效果具有重要作用。首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過沉浸式體驗(yàn)，大大增強(qiáng)了文化遺產(chǎn)的吸引力，使受眾能夠身臨其境地欣賞、了解文化遺產(chǎn)細(xì)節(jié)。其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文化遺產(chǎn)的保護(hù)與復(fù)原中起到了重要作用，通過數(shù)字化手段呈現(xiàn)文化遺產(chǎn)的原始狀態(tài)，為未來的修復(fù)和研究提供了寶貴資料，同時(shí)，也讓損毀的文化遺產(chǎn)得以“重生”。再次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破了地理和時(shí)間的限制，使受眾能夠?qū)崟r(shí)了解世界各地的文化遺產(chǎn)，擴(kuò)大了文化藝術(shù)傳播的范圍，實(shí)現(xiàn)了跨文化交流與溝通。最后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推動了文化遺產(chǎn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的科技發(fā)展和創(chuàng)新，帶來了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

五、結(jié) 語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用為文化遺產(chǎn)的傳承與保護(hù)提供了新途徑，受眾能夠不受地理?xiàng)l件的制約，在虛擬空間中“參觀”世界各地的文化遺產(chǎn)。然而，技術(shù)的應(yīng)用具有兩面性，重構(gòu)的虛擬空間如果把握不當(dāng)，會導(dǎo)致受眾產(chǎn)生曲解，降低他們對真實(shí)文化遺產(chǎn)的探索興趣。因此，我們要平衡技術(shù)應(yīng)用與文化遺產(chǎn)本真性之間的關(guān)系，規(guī)避技術(shù)對文化遺產(chǎn)傳播內(nèi)涵的曲解。

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[責(zé)任編輯：李慕荷]