集安數字高句麗遺址虛擬再現技術

王星儒 王瑋莉

集安數字高句麗遺址虛擬再現技術

王星儒 王瑋莉

隨著現代化進程的加快，傳統民間的文化生態正在加速破壞，民族的“文化記憶”出現中斷的概率大為增加，吉林省很多精美的古建筑或歷史遺址正面臨著被遺忘、破壞甚至逐漸消失的嚴重威脅，對吉林省古建筑的搶救和保護已刻不容緩。因為古建筑文化遺產不可再生，而修繕保護方法可以是多樣的，選擇最佳的古建筑和歷史遺址修繕保護方案顯得尤為重要。應用虛擬技術對吉林省集安市高句麗遺址的全面三維虛擬再現，在現實意義上，它所生成的動畫影片對修繕、保護吉林省歷史文化遺產及古建筑有極大的促進作用，同時對旅游、城市規劃等相關領域也有示范和促進作用。

一、概述

吉林省基于古建筑遺址虛擬現實技術的網絡旅游僅限于較低淺的層次，實現真正意義上的古建筑虛擬現實技術融合、深層次的互動和規模化、專業化的網絡情景旅游運作尚處于嘗試階段。就目前而言，仍存在許多尚未解決的理論問題和尚未克服的技術障礙。目前虛擬現實技術所取得的成就，在我們吉林省還沒有得到很好的發展，僅僅是在房地產和城市規劃方面略有應用。但是我們相信虛擬現實技術在吉林省歷史文化遺址與古建筑或網絡旅游方面有著巨大潛力以及其廣闊的應用前景。

虛擬技術應用的系統，實現了網絡參觀、手機客戶端游歷、現場連接互媒體對歷史遺址的集成。虛擬技術的基本模式是：參數測量、CAD制圖、數據模型制作、鏡頭語言、渲染、數字剪輯包裝、加密媒體信息，通過網絡上傳媒體信息到互聯網和流媒體服務器。

二、高句麗遺址

高句麗（公元前37年至公元668年）是中國地方少數民族政權中持續最久的政權，存世長達705年，前后經歷了28位君王。而集安作為高句麗政治、經濟、文化中心有425年之久，保留了大量遺跡。其中最具代表性的是國內城、丸都山城兩座高句麗早中期(公元1至5世紀)都城，以及14座王陵、26座貴族墓葬，和一塊詳細記載高句麗政權歷史的文字碑刻“好太王碑”。這些遺跡距今已有2000多年歷史，從不同側面反映了高句麗的歷史，為全世界都留下了彌足珍貴的文化遺產。2004年7月，高句麗王城、王陵及貴族墓葬被列入《世界遺產名錄》。

高句麗王城、王陵及貴族墓葬國家考古遺址公園包括國內城、丸都山城、將軍墳、好太王碑、禹山貴族墓地、高句麗采石場6處核心區，麻線626號墓、西大墓、千秋墓、麻線2100號墓、麻線2378號墓、七星山211號墓、七星山871號墓、王字墓、臨江墓、角觝墓、舞踴墓、馬槽墓、散蓮花墓、禹山992號墓等10余處遺址展示區。其中國內城核心區占地面積約5萬平方米，丸都山城核心區占地面積約280萬平方米，將軍墳核心區占地面積約10萬平方米，好太王碑核心區占地面積約16.5萬平方米，禹山貴族墓地核心區占地面積約5萬平方米，高句麗采石場核心區占地面積約165萬平方米。

三、虛擬技術

虛擬技術，簡稱VR技術，也稱靈境技術或人工環境。應用于旅游、房地產、景點展示、觀光游覽、園林景觀公園展覽展示、博物館，地鐵、機場、車站、碼頭等行業項目展示、宣傳。虛擬現實的最大特點是用戶可以與虛擬環境進行人機交互，將被動式觀看變成更逼真的體驗互動。應用360度實景、虛擬漫游技術在網上瀏覽房產建筑動畫片、虛擬現實演播室、虛擬現實舞臺、虛擬場景、虛擬商業空間、三維虛擬選房、虛擬環境表現等諸多項目中采用。

虛擬現實是在計算機中構造出一個形象逼真的模型。人與該模型可以進行交互，并產生與真實世界中相同的反饋信息，使人們獲得和真實世界中一樣的感受。當人們需要構造當前不存在的環境、人類不可能達到的環境或構造純粹虛構的環境，以取代需要耗資巨大的真實環境時，就可以利用虛擬現實技術。虛擬現實技術應用領域可包括：建筑物模擬、室內設計模擬、城市景觀模擬、會展設計、施工過程模擬、歷史性建筑模擬等。

虛擬技術數字藝術作品作為保護物質文化的載體是本課題創新的又一亮點。伴隨著虛擬技術作品所推出的衍生產品，將推動東北文化產業，旅游產業及其它相關產業的發展。

四、制作流程

根據實際制作流程，一個完整的影視類三維動畫的制作總體上可分為前期制作、動畫片段制作與后期合成三個部分。

以高句麗遺址虛擬再現技術為例：

第一，應用虛擬現實技術對古建筑遺跡再現研究。古跡有保存較完好的，有破壞嚴重的，有歷史、考古資料齊全的，有歷史、考古資料稀少的，有人們公認的，有飽受爭議的等。考古、歷史研究、保護以及開發等領域對古建筑遺跡產生濃厚的興趣，但同時也面臨很多困難。對那些保存完好、資料齊全的古建筑遺跡進行研究比較容易，但是對于資料稀少、破壞嚴重、存在爭議的古建筑遺跡進行研究、開發就很困難。面臨困難，必須尋求解決的方法，特別是進行虛擬古建筑遺跡漫游動畫的時候，為了保證虛擬場景的真實性、科學性，就要充分、科學、合理地運用辯證思維方法作指導。基于人工智能和動畫技術的古代建筑營造過程的動畫，反映該建筑從無到有的搭建過程。對各種類型的古建筑三維重構。同時，建立古代建筑保護修復信息服務平臺把古代建筑知識庫信息錄入管理，提供古代建筑知識庫查詢服務和古代建筑多媒體知識檢索服務。

第二，應用虛擬現實技術對現存古建筑修復研究。運用三維虛擬現實手法精確的把古建筑設計的模型內容，施工工藝，搭接手法很好的呈現在人們的眼前。把各種古老的制作方法、所需的材料、制作的步驟用三維圖像軟件進行精確的實體建模。把現實中的每一個部位的數據虛擬下來，然后在三維軟件中進行模擬施工動作調試，加上準確的程序定位，完整的把施工的每一個細節模擬出來，再在三維中用真實的燈光進行烘焙，再到程序中做實時的光影效果，力求真實模擬出當時的施工工藝、制作流程和方法。利用計算機虛擬現實技術和現代數字化圖形圖像處理技術，實現木結構古代建筑關鍵部件的典型病害計算機輔助修復；利用實驗過程中獲取的古代建筑油飾彩畫修復材料配比數據，建立相關的數學配比模型，進而實現油飾彩畫的虛擬修復。

第三，應用虛擬現實技術開發利用古建筑研究。三維虛擬現實技術是一種基于可計算信息的沉浸式交互環境。具體地說，就是以虛擬現實三維軟件平臺為基礎，將真實的古建筑主體、地形全貌精確的虛擬到顯示屏上，觀看者可以通過鍵盤、鼠標、方向盤等控制工具以自然的方式與虛擬環境中的古建筑進行交互作用、相互影響，從而產生親臨等同真實環境的感受和體驗，在這片虛擬環境中模擬行走、飛行，也可以直觀的查看各個古建筑、物品的詳細信息。是建筑，景區，城市，園林，交通橋梁等行業出現的一種較新的表現形式，因為用虛擬現實技術展現這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。

五、結語

虛擬古建遺址再現應用是歷史遺址保護發展方向革命趨勢，它突破了時間和空間的限制，在更大范圍內服務于社會，但不能代替真實遺址的存在。數字展示的信息化建設將最終打破傳統遺址保護形式的壁壘，實現數字展示在高句麗遺址再現研究中的重要性。

（作者單位：王星儒，吉林藝術學院；王瑋莉，長春星創意科技有限公司）