VR技術(shù)在古建筑保護(hù)和設(shè)計(jì)中運(yùn)用范文

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摘要：伴隨技術(shù)的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步，vr技術(shù)迎來(lái)了新高潮，由于VR技術(shù)設(shè)備的成本不斷降低，技術(shù)不斷趨于成熟，因而受到普遍關(guān)注，并在相關(guān)領(lǐng)域掀起了一股應(yīng)用風(fēng)潮。將虛擬仿真系統(tǒng)中的VR技術(shù)應(yīng)用于古建筑保護(hù)和設(shè)計(jì)，可以有效提升古建筑的保護(hù)效果，延長(zhǎng)古建筑的壽命，深受專家學(xué)者重視。本文首先闡述了VR技術(shù)的概念，其次，通過(guò)案例分析等手段分析VR技術(shù)對(duì)古建筑保護(hù)與設(shè)計(jì)的意義，最后探討VR技術(shù)在古建筑保護(hù)和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望有助于今后該領(lǐng)域的研究。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；VR技術(shù)；古建筑；保護(hù)與設(shè)計(jì)

伴隨科學(xué)的發(fā)展、社會(huì)的變遷，VR技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，逐漸被應(yīng)用于各行各業(yè)，在工業(yè)、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域內(nèi)取得顯著成就[1]。在我國(guó)大力發(fā)展文化旅游的政策引導(dǎo)下，以古建筑為主要旅游標(biāo)志的景點(diǎn)層出不窮，各地都開(kāi)始保護(hù)、開(kāi)發(fā)古建筑，如何在不破壞古建筑原始風(fēng)貌的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，是一個(gè)重要的問(wèn)題。虛擬仿真系統(tǒng)中VR技術(shù)的應(yīng)用，能有效防止在古建筑保護(hù)、研究、展示和利用中出現(xiàn)損壞古建筑的現(xiàn)象，使用VR技術(shù)對(duì)古建筑進(jìn)行仿真處理，既能保護(hù)古建筑，又能給游客帶來(lái)獨(dú)特、新穎的視覺(jué)體驗(yàn)[2]。

一、VR技術(shù)的含義

VR技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛的虛擬仿真技術(shù)，是指利用一定的技術(shù)手段將原本真實(shí)存在的事物虛擬化，用這種方式呈現(xiàn)的結(jié)果十分逼真，給人身臨其境的感受。利用VR技術(shù)刺激人的感官，從而使游客獲得更好、更全面的體驗(yàn)，如平時(shí)一些電子游戲就會(huì)應(yīng)用VR技術(shù)，增強(qiáng)玩家的參與感，一些高校也會(huì)開(kāi)設(shè)VR實(shí)驗(yàn)室，在講解傳統(tǒng)課堂難以闡明的技術(shù)和實(shí)驗(yàn)效果時(shí)，可以有效發(fā)揮VR技術(shù)的直觀性、真實(shí)性等特點(diǎn)[3]。VR仿真是指營(yíng)造立體三維環(huán)境，建立與真實(shí)情境基本相似的虛擬仿真系統(tǒng)，展現(xiàn)逼真的仿真效果。將VR技術(shù)應(yīng)用于古建筑的保護(hù)與設(shè)計(jì)，也是該領(lǐng)域的一項(xiàng)重要突破，對(duì)古建筑的保護(hù)具有重要意義。

二、我國(guó)古建筑保護(hù)存在的問(wèn)題

（一）古建筑保護(hù)意識(shí)有待增強(qiáng)

文化保護(hù)工作的切實(shí)、妥善地進(jìn)行，不僅取決于黨和政府的政策，還有賴于全民增強(qiáng)文物保護(hù)意識(shí)。近些年，人們的文物保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，有關(guān)部門(mén)也出臺(tái)了古建筑保護(hù)的政策，但部分人仍然缺乏文物保護(hù)意識(shí)，對(duì)一些物質(zhì)文化遺產(chǎn)造成了破壞。古建筑不是屬于個(gè)人的，而是屬于國(guó)家、屬于全人類的，是全人類的共同財(cái)富，每個(gè)人都要有保護(hù)文化遺產(chǎn)的責(zé)任和意識(shí)。

（二）古建筑保護(hù)技術(shù)不夠先進(jìn)

當(dāng)前，古建筑保護(hù)的技術(shù)水平普遍落后，一些地區(qū)對(duì)古建筑的保護(hù)只做表面功夫，起不到實(shí)質(zhì)性的保護(hù)作用。一些地方政府為了促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展，將古建筑設(shè)為景區(qū)卻疏于管理和維護(hù)，或是對(duì)古建筑過(guò)度改造，嚴(yán)重破壞其原態(tài)，導(dǎo)致許多古建筑出現(xiàn)毀壞、坍塌等嚴(yán)重問(wèn)題。保護(hù)工作的落實(shí)，不能只依靠口頭宣傳，還需要大量的資金投入和技術(shù)引進(jìn)，我國(guó)目前雖然高度重視古建筑保護(hù)，但技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只有引入新技術(shù)，才能真正做好古建筑保護(hù)工作。

三、VR技術(shù)在古建筑保護(hù)與設(shè)計(jì)中的意義

（一）提升古建筑展示效果

古建筑擁有悠久的歷史，是研究古代建筑知識(shí)的教科書(shū)。許多古建筑業(yè)已消失，或僅存殘?jiān)珨啾冢y以修復(fù)和復(fù)原，成為文化損失。傳統(tǒng)的古建筑保護(hù)和設(shè)計(jì)工作主要是由考古專家、古建筑專家和旅游部門(mén)共同合作完成，但是這種保護(hù)方式成本太高，且操作難度大，耗費(fèi)人力物力多，因此不適合長(zhǎng)期進(jìn)行和推廣。VR技術(shù)的應(yīng)用為保護(hù)古建筑原狀和充分展示古建筑的基本結(jié)構(gòu)等提供了新的路徑，進(jìn)一步發(fā)揮了古建筑的歷史價(jià)值和文化價(jià)值[4]。游客在觀看VR產(chǎn)品時(shí)也會(huì)更具真實(shí)感，能多角度欣賞古建筑的美。VR技術(shù)能降低古建筑保護(hù)和設(shè)計(jì)工作的成本，呈現(xiàn)良好的展示效果，值得推廣。

（二）延長(zhǎng)古建筑生命力

古建筑年代久遠(yuǎn)，其建筑本體、地基、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等或多或少會(huì)被自然或人為破壞。VR技術(shù)既能展示建筑風(fēng)貌又能延長(zhǎng)建筑壽命，由VR技術(shù)構(gòu)建的古建筑場(chǎng)景能達(dá)到仿真的效果，全面展示古建筑的內(nèi)部細(xì)節(jié)，游客通過(guò)VR技術(shù)營(yíng)造的場(chǎng)景就能游覽古建筑全貌[5]。

（三）整合古建筑文化

古代建筑在長(zhǎng)期發(fā)展的過(guò)程中，其功能和造型基本完善，不同年代的古建筑是研究歷史的重要物質(zhì)資料。利用VR技術(shù)可以使古建筑得到更好的保護(hù)，全面、系統(tǒng)地展現(xiàn)古建筑的文化資源，給游客帶來(lái)良好的體驗(yàn)。游客參觀VR古建筑后能對(duì)古建筑形成更加全面的認(rèn)知，對(duì)古建筑文化的宣傳也有重要作用。

（四）增強(qiáng)傳播力度

文化傳播有很多制約因素，在古建筑保護(hù)工作中運(yùn)用VR技術(shù)可以有效突破空間、時(shí)間的限制，采集古建筑的圖像和結(jié)構(gòu)形態(tài)，進(jìn)行處理加工，使人們可以更加清楚地了解古建筑的形態(tài)和風(fēng)韻，認(rèn)識(shí)古建筑的美。

三、VR技術(shù)在古建筑保護(hù)與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）三維數(shù)據(jù)獲取

使用VR技術(shù)時(shí)，首先要獲取古建筑的三維數(shù)據(jù)，其次選擇合適的測(cè)量方式獲取古建筑的高精度數(shù)據(jù)，做好前期的準(zhǔn)備工作[6]。獲取數(shù)據(jù)后進(jìn)行三維建模，根據(jù)數(shù)據(jù)，利用三維坐標(biāo)定位古建筑的位置，確定古建筑的高度、占地面積、建筑面積以及地形情況。在獲取數(shù)據(jù)的過(guò)程中要注意，因?yàn)楣沤ㄖǔ槟举|(zhì)結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)，柱梁、榫卯等部位結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜，所以要使用圖像生產(chǎn)法、激光掃描法等多種方法，快速、準(zhǔn)確地獲取古建筑的內(nèi)部數(shù)據(jù)，協(xié)助三維建模[7]。

（二）古建筑保護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是合成古建筑三維場(chǎng)景的有效依據(jù)，獲取后才能對(duì)三維模型進(jìn)行虛擬化處理。通過(guò)計(jì)算機(jī)建造三維立體模型，打造古建筑場(chǎng)景的基本結(jié)構(gòu)和周邊虛擬環(huán)境，模擬古建筑主體結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)對(duì)建筑內(nèi)外部的數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一處理、整合、分析之后利用攝影系統(tǒng)獲取建筑外立面結(jié)構(gòu)和材料信息，用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)古建筑進(jìn)行材料模擬，最大限度地還原古建筑真實(shí)場(chǎng)景。非接觸測(cè)量技術(shù)是指在不接觸古建筑本體的情況下，通過(guò)掃描等手段獲得有效數(shù)據(jù)，降低測(cè)量過(guò)程中對(duì)古建筑造成破壞的概率，還可以制作3D效果的古建筑紀(jì)錄片，游客通過(guò)觀看紀(jì)錄片就能了解古建筑的內(nèi)部情況。紀(jì)錄片的制作要尊重古建筑的真實(shí)性和歷史性，在制定古建筑修復(fù)方案的前提下保證古建筑修復(fù)方案的可靠性[8]。

四、案例分析

白馬寺是我國(guó)佛寺建筑的代表，寺內(nèi)珍藏著大量的壁畫(huà)、經(jīng)文等資源，具有重要的旅游價(jià)值、研究?jī)r(jià)值和文化價(jià)值。作為洛陽(yáng)市的明信片，多年來(lái)，該建筑一直受到洛陽(yáng)市保護(hù)。洛陽(yáng)市除了制定相應(yīng)的保護(hù)政策，還通過(guò)開(kāi)發(fā)旅游獲取保護(hù)資金。近年來(lái)，該市將目光投向技術(shù)創(chuàng)新，嘗試將虛擬仿真系統(tǒng)的VR技術(shù)應(yīng)用于白馬寺的保護(hù)設(shè)計(jì)，將現(xiàn)代技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與歷史文化資源結(jié)合。游客走進(jìn)白馬寺后，首先映入眼簾的是由VR技術(shù)制作的白馬寺整體場(chǎng)景，技術(shù)人員利用UE4引擎技術(shù)創(chuàng)建白馬寺場(chǎng)景，同時(shí)結(jié)合Unity3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)白馬寺內(nèi)各種建筑的展示效果。游客戴上特制的VR眼鏡就能欣賞白馬寺景觀，不用進(jìn)入白馬寺內(nèi)部，就能看到白馬寺中的壁畫(huà)作品、寺內(nèi)陳設(shè)等，及時(shí)了解自己所處的位置，對(duì)白馬寺進(jìn)行深入了解和探索。在構(gòu)建白馬寺VR環(huán)境之初，工作人員利用對(duì)比渲染的方式增強(qiáng)整體的展示效果和真實(shí)性。如制作藍(lán)天白云、綠樹(shù)紅花的場(chǎng)景烘托白馬寺的外部景觀，并利用不斷變換的燈光渲染建筑的整體氣氛，搭配不同場(chǎng)景的音效，使游客獲得視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的雙重享受。白馬寺的VR設(shè)計(jì)應(yīng)用交互式設(shè)計(jì)理念，從游客視角構(gòu)建白馬寺的整體虛擬環(huán)境，在參觀的過(guò)程中形成沉浸式體驗(yàn)，使游客如同身處其中。虛擬場(chǎng)景中除了畫(huà)面、音效以外，還加入了文字介紹，游客不僅可以觀看虛擬場(chǎng)景的視頻，還能借助文字說(shuō)明了解白馬寺，深刻體會(huì)白馬寺?tīng)N爛悠久的歷史文化。

五、結(jié)語(yǔ)

VR技術(shù)的應(yīng)用為古建筑保護(hù)帶來(lái)了很多便利。在文物保護(hù)工作中，VR技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)古建筑保護(hù)體系的缺陷，通過(guò)模擬真實(shí)場(chǎng)景的方式再現(xiàn)古建筑原有場(chǎng)景，使游客獲得更細(xì)致、有趣的觀賞體驗(yàn)與感受，減少游客參觀時(shí)對(duì)古建筑造成的影響。VR技術(shù)的應(yīng)用不僅為古建筑保護(hù)工作指出了一條全新的道路，還推動(dòng)了我國(guó)文化旅游事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

作者：苗群英 杜潔 單位：南京視覺(jué)藝術(shù)職業(yè)學(xué)院