用虛擬現實及影像重建技術實現大明宮含元殿原址重現

張鐘霖

摘 要 大明宮是唐代最為宏偉壯觀的宮殿，大明宮國家遺址公園自從2010年開園以來，每年接待海內外數百萬游客參觀，在大遺址保護，弘揚絲綢之路文化，提升民族自豪感等多個方面都起到了非常大的作用。根據大遺址保護相關規定的要求，大明宮內的遺址上不能做宮殿的修復重建，但是從旅游、觀賞、歷史教育的角度，千千萬萬參觀者無法親眼目睹唐代皇宮的雄偉壯麗，是非常巨大的遺憾。筆者試圖從利用現代數字技術在原址重現大明宮含元殿提出初步設想。

【關鍵詞】虛擬現實 影像重建 設想

1 前言

敦煌研究院使用數字化全景攝影，使參觀者在全景劇院可以觀看欣賞石窟精美燦爛的的壁畫，不僅降低了游客對于洞窟的損害，也為石窟藝術保留了完整的數字化影像資料。大明宮國家遺址公園拍攝了立體電影《大明宮傳奇》，故事化再現了大明宮的歷史和雄偉的形象。但是以上這幾種方式都局限于在室內影院再現歷史文化遺址，而未利用現場實景。假如能夠在現場實景去親身體驗唐代宮殿的雄偉壯麗，無論從現場氣勢、情景感這些體驗都是坐在影院里那將是影院里所不能替代的。尤其像大明宮含元殿這樣建立于山塬之上，居高臨下的建筑。

2 用虛擬現實及影像重建技術實現大明宮含元殿原址重現的方法

筆者認為，目前現代電腦數字化影像技術的發展，已經足以在遺址的原地上實現數字化影像重現盛唐含元殿的實景形象，而不對遺址產生任何破壞。

含元殿作為唐大明宮的主殿，建于土塬之上，造型雄偉壯麗，是大唐盛世的象征。遺址基礎目前已經恢復。首先選擇復原含元殿做原址數字化影像重現對于帶動整個大明宮遺址的數字化保護、展示、旅游都是有重要意義。如圖1所示。

如何這個設想的實現，筆者建議可以分成三步走：

2.1 計算機數字化3D建模

計算機3D數字化建模包括兩部分，含元殿建筑外觀和內部結構及裝飾。

根據大明宮考古已經取得的成果，我們已經能夠繪制出大明宮的復原效果圖（如圖2所示）。

建筑外觀建模 部分包括含元殿正殿、鼓樓、鐘樓、鳳棲閣、翔鸞閣、通乾門、觀象門及兩側飛廊等附屬建筑，這部分因為建筑復原效果圖已經出來，3D建模技術 難度應該不是很大，基本按照建筑復原圖來做就可以了。

第二部分是建筑內部的結構和裝飾部分的效果圖和3D建模。這部分尚沒有復原圖（筆者還沒有查到），建議大明宮國家遺址公園組織國內相關考古、古建筑、歷史習俗等專家，先對含元殿內部結構裝飾做出復原效果圖來，這部分難度比較大。除根據大明宮考古挖掘遺存，還可以根據唐代敦煌壁畫、以及唐墓出土的記錄等，制作復原圖。

尤其對于軟裝飾部分，還以適當的發揮想象力和演繹，因為這是計算機模擬形成，后期仍可以根據今后考古發掘和研究的結果不斷地修改完善。

2.2 利用全息投影將含元殿外觀在原址重現

2.2.1 全息技術的選擇

全息投影技術已經有多種，比如空氣投影和交互技術，此技術采取類似海市蜃樓的原理，“將圖像投射在水蒸氣液化形成的小水珠上，由于分子震動不均衡，可以形成層次和立體感很強的圖像”。大唐芙蓉園的水幕電影，應該采取的就是此種技術。還有一種是激光束投射實體的3D影像，主要利用氮氣和氧氣是不斷在空氣中進行小型爆破使氮氣和氧氣不斷發散混合來實現。

筆者建議采取3D投影技術，即使用3D投影機到屏幕上，這種特制的顯示屏是半透明的，在暗處看不到，在黑夜里，投影到上面即顯示3D圖像。2013年周杰倫臺北演唱會，就是使用該種技術，使已經去世多年的歌星鄧麗君實現了和周杰倫同臺演唱，當鄧麗君站在舞臺上的與周杰倫對唱的時候，全場沸騰。當時的技術提供商是美國數字王國公司，據稱耗時由45名特效師耗時數月，花費打一億多臺幣完成。

2015年，中國團隊利用激光投影技術，對被毀的巴米揚大佛進行影像還原，也證明了該種技術具備可行性。（如圖3、4所示）

大明宮含元殿作為靜態圖像，應該更加容易完成。當然含元殿的靜態圖像規模比較大和復雜，但是數字化靜態圖像重建的難度一定是小于動態圖像的。

2.2.2 設備及安置

要重現含元殿3D形象，就需要從多個方向做3D投影，那么屏幕和投影儀的數量不僅要多，而且投影儀功率要大，安置還不能破壞原有的遺址基礎。如圖5所示。

筆者建議圍繞含元殿遺址，使用多個可移動式設備箱，將屏幕、投影儀放置于其中，屏幕和投影儀下方安裝可升降支架，可以隨設備箱移動。設備箱外噴涂土黃色或磚灰色，白天與含元殿色彩相融合。每當傍晚，打開設備箱，使用自動升降設備，較快的完成屏幕和投影儀的布設工作。當夜幕完全降臨后，投影儀打開，一座輝煌壯麗的含元殿就出現的在了原遺址上。

因為是3D投影，所以具有360度的觀看的效果，也可以容納較多的人數，加之含元殿本身高大雄偉，更是遠觀效果尤佳。

既然含元殿如此壯觀雄偉，那么觀眾自然想進入宮殿一瞧究竟，感受宮殿內的華麗。這個問題怎么解決呢？

2.3 VR虛擬現實技術

近幾年來，VR虛擬現實技術突飛猛進，已經能夠實現強大的功能，使用者佩戴VR眼鏡，已經可以漫步太空，角逐戰場，實現視覺、聽覺、觸覺、乃至嗅覺等多種互動，并且技術越來越成熟，通過陀螺儀傳感器、加速度計、激光定位傳感器等，實現和現實幾乎完全一致的效果，而且克服了佩戴者頭暈不適等技術問題。

那么我們自然也可以通過VR眼鏡漫步含元殿華麗的皇宮之內。通過前述第一步的含元殿內部3D建模，虛擬現實宮殿內的場景，參觀者不必進入含元殿，在驚訝于含元殿外觀的高大雄偉之余，參觀者只要在宮殿臺階前某地，帶上VR眼鏡，就可以通過頭部輕微轉動，模擬行走游覽到宮殿中的任何地方。

目前已經有一家本土企業，通過3D虛擬技術，將震驚考古界的海昏侯考古展搬上了網絡，參觀者通過手機和電腦，就可以實景參觀海昏侯數字化博物館，立體實景，隨著深入展廳，360度觀看任意展品、說明，完全與現實無二。在第40個博物館日展覽中，首都博物館就設置了殷墟婦好VR體驗區。

我想將古遺址數字化建型、大型室外3D投影技術與VR技術三者結合，通過VR眼鏡，在含元殿遺址，就可以實現極具現場感的數字化、實景化漫游參觀含元殿。

3 總結

以上是我個人根據現在大明宮遺址的實地情況和對于現代數字化影視技術的一些了解而產生的初步設想。我覺得這些數字技術都已經比較成熟了，而且會隨著技術的不斷成熟發展，實現成本也在不斷下降。如果能夠利用這些高科技技術和考古成果，立體化、實景化展示大明宮含元殿，也是為大遺址保護、展示、參觀、游覽提供一種新的方式。

參考文獻

[1]吳永興，毛鋒，姚涵.GIS與VR技術在中華文明探源中的運用[J].華中建筑，2015（06）.

[2]劉雁琳，薛娟，王燕.利用3D虛擬建模技術再現考古文化場景[J].文博， 2009（01）.

[3]吳永興，毛鋒，姚涵.GIS與VR技術在中華文明探源中的運用[J].華中建筑，2015（06）.

[4]劉雁琳，薛娟，王燕.利用3D虛擬建模技術再現考古文化場景[J].文博，2009（01）.

作者單位

陜西省西安中學（考古社） 陜西省西安市 710000