集安数字高句丽遗址虚拟再现技术

2016-02-04王星儒王玮莉

中华建设 2016年10期

王星儒王玮莉

集安数字高句丽遗址虚拟再现技术

王星儒王玮莉

随着现代化进程的加快，传统民间的文化生态正在加速破坏，民族的“文化记忆”出现中断的概率大为增加，吉林省很多精美的古建筑或历史遗址正面临着被遗忘、破坏甚至逐渐消失的严重威胁，对吉林省古建筑的抢救和保护已刻不容缓。因为古建筑文化遗产不可再生，而修缮保护方法可以是多样的，选择最佳的古建筑和历史遗址修缮保护方案显得尤为重要。应用虚拟技术对吉林省集安市高句丽遗址的全面三维虚拟再现，在现实意义上，它所生成的动画影片对修缮、保护吉林省历史文化遗产及古建筑有极大的促进作用，同时对旅游、城市规划等相关领域也有示范和促进作用。

一、概述

吉林省基于古建筑遗址虚拟现实技术的网络旅游仅限于较低浅的层次，实现真正意义上的古建筑虚拟现实技术融合、深层次的互动和规模化、专业化的网络情景旅游运作尚处于尝试阶段。就目前而言，仍存在许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。目前虚拟现实技术所取得的成就，在我们吉林省还没有得到很好的发展，仅仅是在房地产和城市规划方面略有应用。但是我们相信虚拟现实技术在吉林省历史文化遗址与古建筑或网络旅游方面有着巨大潜力以及其广阔的应用前景。

虚拟技术应用的系统，实现了网络参观、手机客户端游历、现场连接互媒体对历史遗址的集成。虚拟技术的基本模式是：参数测量、CAD制图、数据模型制作、镜头语言、渲染、数字剪辑包装、加密媒体信息，通过网络上传媒体信息到互联网和流媒体服务器。

二、高句丽遗址

高句丽（公元前37年至公元668年）是中国地方少数民族政权中持续最久的政权，存世长达705年，前后经历了28位君王。而集安作为高句丽政治、经济、文化中心有425年之久，保留了大量遗迹。其中最具代表性的是国内城、丸都山城两座高句丽早中期(公元1至5世纪)都城，以及14座王陵、26座贵族墓葬，和一块详细记载高句丽政权历史的文字碑刻“好太王碑”。这些遗迹距今已有2000多年历史，从不同侧面反映了高句丽的历史，为全世界都留下了弥足珍贵的文化遗产。2004年7月，高句丽王城、王陵及贵族墓葬被列入《世界遗产名录》。

高句丽王城、王陵及贵族墓葬国家考古遗址公园包括国内城、丸都山城、将军坟、好太王碑、禹山贵族墓地、高句丽采石场6处核心区，麻线626号墓、西大墓、千秋墓、麻线2100号墓、麻线2378号墓、七星山211号墓、七星山871号墓、王字墓、临江墓、角觝墓、舞踊墓、马槽墓、散莲花墓、禹山992号墓等10余处遗址展示区。其中国内城核心区占地面积约5万平方米，丸都山城核心区占地面积约280万平方米，将军坟核心区占地面积约10万平方米，好太王碑核心区占地面积约16.5万平方米，禹山贵族墓地核心区占地面积约5万平方米，高句丽采石场核心区占地面积约165万平方米。

三、虚拟技术

虚拟技术，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境。应用于旅游、房地产、景点展示、观光游览、园林景观公园展览展示、博物馆，地铁、机场、车站、码头等行业项目展示、宣传。虚拟现实的最大特点是用户可以与虚拟环境进行人机交互，将被动式观看变成更逼真的体验互动。应用360度实景、虚拟漫游技术在网上浏览房产建筑动画片、虚拟现实演播室、虚拟现实舞台、虚拟场景、虚拟商业空间、三维虚拟选房、虚拟环境表现等诸多项目中采用。

虚拟现实是在计算机中构造出一个形象逼真的模型。人与该模型可以进行交互，并产生与真实世界中相同的反馈信息，使人们获得和真实世界中一样的感受。当人们需要构造当前不存在的环境、人类不可能达到的环境或构造纯粹虚构的环境，以取代需要耗资巨大的真实环境时，就可以利用虚拟现实技术。虚拟现实技术应用领域可包括：建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、会展设计、施工过程模拟、历史性建筑模拟等。

虚拟技术数字艺术作品作为保护物质文化的载体是本课题创新的又一亮点。伴随着虚拟技术作品所推出的衍生产品，将推动东北文化产业，旅游产业及其它相关产业的发展。

四、制作流程

根据实际制作流程，一个完整的影视类三维动画的制作总体上可分为前期制作、动画片段制作与后期合成三个部分。

以高句丽遗址虚拟再现技术为例：

第一，应用虚拟现实技术对古建筑遗迹再现研究。古迹有保存较完好的，有破坏严重的，有历史、考古资料齐全的，有历史、考古资料稀少的，有人们公认的，有饱受争议的等。考古、历史研究、保护以及开发等领域对古建筑遗迹产生浓厚的兴趣，但同时也面临很多困难。对那些保存完好、资料齐全的古建筑遗迹进行研究比较容易，但是对于资料稀少、破坏严重、存在争议的古建筑遗迹进行研究、开发就很困难。面临困难，必须寻求解决的方法，特别是进行虚拟古建筑遗迹漫游动画的时候，为了保证虚拟场景的真实性、科学性，就要充分、科学、合理地运用辩证思维方法作指导。基于人工智能和动画技术的古代建筑营造过程的动画，反映该建筑从无到有的搭建过程。对各种类型的古建筑三维重构。同时，建立古代建筑保护修复信息服务平台把古代建筑知识库信息录入管理，提供古代建筑知识库查询服务和古代建筑多媒体知识检索服务。

第二，应用虚拟现实技术对现存古建筑修复研究。运用三维虚拟现实手法精确的把古建筑设计的模型内容，施工工艺，搭接手法很好的呈现在人们的眼前。把各种古老的制作方法、所需的材料、制作的步骤用三维图像软件进行精确的实体建模。把现实中的每一个部位的数据虚拟下来，然后在三维软件中进行模拟施工动作调试，加上准确的程序定位，完整的把施工的每一个细节模拟出来，再在三维中用真实的灯光进行烘焙，再到程序中做实时的光影效果，力求真实模拟出当时的施工工艺、制作流程和方法。利用计算机虚拟现实技术和现代数字化图形图像处理技术，实现木结构古代建筑关键部件的典型病害计算机辅助修复；利用实验过程中获取的古代建筑油饰彩画修复材料配比数据，建立相关的数学配比模型，进而实现油饰彩画的虚拟修复。

第三，应用虚拟现实技术开发利用古建筑研究。三维虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。具体地说，就是以虚拟现实三维软件平台为基础，将真实的古建筑主体、地形全貌精确的虚拟到显示屏上，观看者可以通过键盘、鼠标、方向盘等控制工具以自然的方式与虚拟环境中的古建筑进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验，在这片虚拟环境中模拟行走、飞行，也可以直观的查看各个古建筑、物品的详细信息。是建筑，景区，城市，园林，交通桥梁等行业出现的一种较新的表现形式，因为用虚拟现实技术展现这类商品的魅力，比单用文字或图片宣传更加有吸引力。