任 菲

（苏州工业园区服务外包职业学院,江苏苏州 215123）

一、文化遗产数字化现状

文化遗产作为一个国家和民族文明的象征，对文化遗产的传承保护和利用发展一直是各国文化建设的重要课题。联合国教科文组织在1972年通过的《保护世界自然和文化遗产公约》中对文化遗产作出定义，指从历史、艺术和科学角度来看人类创造并遗存下来的具有突出的普遍价值的建筑式样、人类工程、考古遗址等。随着大数据、5G应用、移动互联网、虚拟现实、增强现实等信息技术的发展，数字化建模、虚拟仿真、数字孪生等技术已广泛应用于世界文化遗产保护、开发与利用领域。

文化遗产数字化指利用当代测绘遥感和计算机虚拟现实技术，以数字化的方式将文化遗产的全部动产和不动产数据真实地、完整地存储到计算机网络，实现三维数字存档，供保护、修复、复原及考古研究和文化交流使用。1992年联合国教科文组织启动“世界记忆”项目，在世界范围内推动文化遗产数字化，让社会公众公平地享有世界遗产的信息资源。近三十年来，各国在数字化建筑遗迹、数字化博物馆、美术馆、图书馆等数字工程中都迈出不同的探索步伐，取得许多可借鉴共享的成果。如：法国奥塞美术馆的藏品数字化工程；英国古建筑《苏格兰十大世界文化遗产》数字仿真虚拟项目；美国开展的消失文化遗产再现项目虚拟庞贝古城。2013年由瑞士洛桑联邦理工学院主导的“威尼斯时光机”项目，通过可视化形式为威尼斯及其历史发展构建一个多维度模型，向公众展现1000年以来这座城市的历史变迁与文化发展。目前，文化遗产转换成数字化形态已成为一种文化遗产保护的世界潮流。据美国国家人文基金会最新研究成果表示未来文化遗产的数字化再现与传播将从以文化遗产素材的简单数字化向开发注重使用者体验、自由化交互欣赏、具有研究比较和教学功能的高精度数字工具方向发展。

我国文化遗产数字化研究始于20世纪90年代。1998年敦煌研究院启动“数字化敦煌壁画合作研究”项目，开发了莫高窟壁画虚拟漫游展示系统；2002年清华大学建筑学院启动虚拟圆明园项目，用时15年，复原2000座数字建筑模型，120组不同历史时期时空场景。该项目为我国在消失文化遗迹的数字化再现研究方面奠定了实践基础；2008年故宫博物院和IBM合作开发“超越时空的紫禁城”，用户通过网络即可游览观看3D虚拟的宫殿建筑和历史文物，化身角色扮演即可沉浸于故宫文化的情境体验中；在“数字故宫”建设的基础上，2014年故宫博物院又启动“故宫书画的全媒体传播策略和关键技术研究”，成为我国文化遗产数字化展示与传播研究实践方向的一次重大飞跃。该项目有意识的注重文化遗产传播内容和数字化呈现形式的深层设计，通过打造故宫全媒体传播体系，实现传统文化与时代气息的有效融合。

文化遗产资源数字化建设及开发利用水平的高低，标志着一个国家和民族文化发展水平的先进程度。当前我国文化遗产数字化建设多数集中于数字化修复、建模、仿真、虚拟等技术层面。强调对文化遗产资源的信息复制和保存，而在遗产资源的数字化开发重构和关联内容的深层设计、文化展示传播方面投入力度还不够。“重技术轻文化”“重形式轻功能”的现象，导致文化遗产资源数字化的文化内容在当代展示传播中承载有限。我们要清楚地认识到文化遗产数字资源是重要的信息资源，数字化作为当前文化遗产保护的一种重要手段，但并非最终的目标。文化遗产保护始于数字化，但其发展在于传承与传播，而其命脉更在于信息资源的创新与利用。

二、古典园林文化遗产数字化开发应用的必要性与意义

（一）保护江南历史遗存，重构江南文化记忆的基础

作为古代社会历史文化信息的载体，江南园林为我国明清时期江南地区历史文化和科学技术的研究提供极其重要的实物资料。江南园林志中记载“吾国凡有富宦大贾文人之地，殆皆私家园林之所荟萃，而其多半精华，实聚于江南一隅”。江南古典园林主要指位于江苏南部、浙江北部地区，现存实例较多的古代私家文人宅园。江南园林孕育在独特的地域文化背景下，造园者借江南地理特点因水就势，在城市住宅旁的有限空间内，通过叠山理水，栽植花木，建筑营造，创造出具有诗情画意的文人山水园林。但是随着风雨侵蚀等自然因素以及过度旅游开发等人为因素的影响，当下园林文化遗产正在不同程度上遭遇着破坏。将园林文化遗产进行高精度数字化开发应用，既有助于园林的修缮和复原工作，同时在游园高峰时期，游客利用网络不受时空限制地在园林虚拟平台上进行自主游览与交互，可暂时缓解场地制约，从而减少超负荷游园参观对古典园林景观造成的潜在损害。

此外，江南古典园林作为江南文化最典型的历史遗存，是江南地区古代物质文明、制度文明和精神文明共同孕育的产物，映射着江南人的精神基因。其背后蕴含的造园思想、审美意境、诗词文学、工艺美术、建筑营造等优秀传统文化是一个完整的、连贯的价值思想体系，和江南地区的历史文化、生活习俗紧密联系。所有与古典园林遗迹、园史典故、文人趣事、营造技艺、江南风土相关的影像、照片、手稿、档案等文件都存在内在关联性，而正是这种错综复杂的联系有助于江南文化研究者全面梳理与还原历史的真实面貌，作为重构明清时期江南历史文化提供重要依据。通过数字化手段保护、开发、利用好古典园林文化资源，对“活化”园林文化内涵，重塑古典园林文化形象，延续江南历史文脉具有重要意义。

（二）促进古典园林文旅深度融合发展，实现江南文化在当代的弘扬与传播

推进古典园林文化遗产数字化开发与应用是历史发展的必然，也顺应新时代发展的要求。当下，是一个以交流、互动、分享、传播等人性化元素为特征的社交媒体时代，文化信息符号正在大规模向视听化、体验化转化和汇聚。传统“游观”为主的古典园林旅游，通过单纯的“空间移动”，以单一信息产品为传播内容向游客传播园林自然景观，而园林背后的园史典故、文人趣事、营造技艺等深层历史文化内涵尚未进行展示呈现，相对以数字化语境为主体的文化消费和新媒体传播，前者显得过于传统和陈旧，对年轻人而言缺乏充足的吸引力。通过借助AR、VR等新技术对古典园林文化信息进行数字化开发与应用，以富有趣味性、分享性、互动化的方式将园林独有的历史文化资源开发成消费者喜爱的旅游产品，不但能增强古典园林文化遗产知识的影响力，还能提高游客的参与度，满足他们在旅行中沉浸式体验园林文化的消费需求。真正意义上做到用文化丰富旅游内涵，用旅游促进文化繁荣，在文旅融合中实现传统文化的传承与创新。

三、网师园数字展示平台设计与实践

“数字网师园”利用虚拟现实、增强现实等数字技术，通过对园内建筑、假山池水、花木景观、家居陈设造型进行三维再现，开发一个为用户提供集在线漫游、功能性导览、知识普及、互动为一体的古典园林数字化展示平台。

（一）关于虚拟现实技术

虚拟现实技术(Virtual Reality)是综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、立体显示技术而开发的一种计算机仿真系统，它能模拟人类的多种感官功能，如力觉、触觉、嗅觉等，并生成虚拟环境，使用户在计算机构建的世界中获得身临其境的体验。虚拟现实具有感知性、沉浸性、交互性和构想性等特点，将虚拟现实技术应用于古典园林文化遗产领域，能实现用户跨时空沉浸式地游览园林建筑遗产，深入了解其背后的历史文化知识，通过互动项目还能调动游览者的好奇心，增加游览趣味，扩大知识的传播力度。

（二）“数字网师园”展示平台设计策略

借鉴信息空间理论，“数字网师园”展示平台从信息资源数字化、文化、传播3个维度构建文化遗产数字化展示技术策略框架，见图1。数字化方向即网师园文化遗产资源以何种数字形式进行计算机保存；文化空间是通过资源关联、聚合从文化层面对数字内容进行深层设计；传播空间是从用户需求角度设计可视化的交互场景体验。

图1 数字展示平台设计技术策略框架图

首先，网师园数字展示平台设计应体现江南地域文化特征。设计策划人员围绕园林遗迹、园史典故、文人趣事、营造技艺、江南风土等专题，梳理整合网师园零散的资料信息，结合当代人的思维方式、价值观，运用现代设计语言，借助数字化媒介形式对网师园文化内涵进行更立体化、延伸式、全景式地展示。以进入殿春簃景区界面为例，下设四个模块，点击“名人与园”图标，链接进入20世纪30年代张大千兄弟寓居此园时的历史场景。他们将殿春簃辟作画室，取名大风堂，从张善孖和虎儿相扑为戏、以虎作画的动画短片中，观众能鲜活地感受到民国时期江南文人的园居生活方式。其次，要以用户为中心，将观众的真实需求融入“数字网师园”功能设计中。当代公众对园林文化遗产的深层次信息有着强烈的探索渴求，“数字网师园”要面向不同用户提供多元、个性化的科普内容，以提升园林文旅产品中蕴含的知识容量。比如一些受众对园林的建筑样式：亭、台、楼、阁、轩、榭、廊、舫感兴趣，可以观看古建营造动画做深入学习，也可调阅香山帮匠人以殿春簃为原型建造美国大都会博物馆明轩的故事。最后，“数字网师园”虚拟展示平台应调动观众兴趣融入趣味性强的交互项目，让游客亲自参与，在游戏体验中感知古典园林的造园艺术手法和“场所精神”。

（三）“数字网师园”展示平台设计方法

1.信息数据采集与处理

全面准确的网师园数字信息采集是后期制作的基础。在对园内建筑进行实地调查时，采用三维激光扫描仪获取数据。（见图2）三维激光扫描具有数据采集全面、精度高的特点，它能大面积、高分辨率的快速获取物体表面各个点的坐标、反射率、颜色信息等数据，这些密集的pointcloud数据再快速生成1：1真实比例的真彩色三维模型。此外，在现场勘察测绘获取网师园各景区主要建筑、山水、花木的基础数据基础上，通过对园林历史文献资料的研读，并结合历史建筑图纸的对比分析，确认其精确程度。

图2 ReCap Pro中扫描数据效果

其他数据资料有书籍、论文、图纸、照片、图片、数字图档、数字模型等，对相关资料进行数字化处理，便于后续存储检索和共享传播的需要。

2.数字化建构

（1）高精度部件建构

网师园三维场景的数字模型分为建筑和地形场景、花木、家具模型四个部分。通过运用3DMAX软件，导入三维激光扫描获取的数字信息pointcloud基础上，运用polygon建模法对园林建筑体进行模型设计和优化，制作LOD多级模型。（见图3、4）

图3 网师园濯缨水阁建筑模型

图4 网师园三维场景数字模型

由于古典园林建筑结构和营造方式复杂，如完全依据园林客观真实数据建模，不但会出现单体建筑构件数字模型字节庞大，纹理贴图众多的问题,同时也可能导致系统因内存装载数据量过大而无法正常运行。因此，在保证效率的前提下尽量减少场景模型的文件字节体量，对于各类模型结构造型，通过高光贴图或者法线贴图的材质贴图来表现，对模型结构与贴图UV坐标起不到作用的点和面一定要删除它们以节省数据量。

（2）丰富而精准的景观表现

网师园素以“小巧淡雅”著称，园内种植的花卉奇特、清雅、别致，与山池建筑相映成趣。作为园林自然景观的重要构成元素之一，如何真实而精准的再现花木空间关系和长势姿态是场景数字化建构中的一个技术难点，在本项目中运用SpeedTree Modeler模拟古柏、黑松、白皮松等古木的动态以达到仿真视效。

此外，作为“自然写意山水园”，网师园在不同时令节气、气象条件下有着不同的意境，需在特定季节时分进行观景，如秋日的“小山丛桂轩”、春末的殿春簃、冬日的“看松读画轩”等。为了让用户不受时空限制，随时体味最佳季节下的景致，项目将部分景观进行了春、夏、秋、冬四季及朝、午、夕、晚一日景色的虚拟再现。

（3）艺术化处理

网师园三维场景的数字化建构不仅要求科学精准，同时还应具备良好的视觉艺术性，在艺术化处理阶段，采用Vray渲染效果、材质运用、法线烘焙贴图、艺术处理等手段，达到研究和展示的目标。例如在位于中心景观区彩霞池南岸的“濯缨水阁”的数字建构过程中，通过灯光和烘焙技术等艺术处理方法，使该建筑与周围山石、树木、水面产生的光影效果有机融为一体，见图5。

图5 网师园濯缨水阁3D复原效果

3.集成共享与展示

网师园数字化集成共享与展示平台,设置3D漫游、指定路线游览、园林建筑营造动画等多类型的虚拟展示方式（见图6），以实现用户通过网络对网师园进行跨时空互动体验。如“曲平桥、引静桥造型设计对比演示动画”，帮助使用者清晰直观地了解古典园林造园的艺术规律。未来，平台建设还会加入针对不同兴趣方向的基于虚拟空间的信息发布、即时讨论、资讯上传等在线互动，加强交流与分享，吸引社会关注和信息反馈。

图6 网师园数字化集成共享与展示平台功能图

四、结语

江南古典园林是我国优秀传统文化中的瑰宝和人类共有的文化遗产，作为建筑文化与江南文明演进的物化积淀，它鲜明地映射出中国人的自然观和人生观。随着5G网络、物联网、大数据等技术的发展，古典园林文化遗产的数字化开发不单是对传统园林文化资源的复制与再现，而是以数字时代的新思维、新方法和新手段，对古典园林文化进行留存、解读、重构，赋予其新的时代内涵和表达形式，唤醒大众共同心理基础上的民族文化认同感，让传统的智慧成为创造美好新生活的灵感源泉。