虛擬現實技術在歷史文化中的應用研究

陳凱 甘猛猛

摘 要：本文響應國家號召“一帶一路”建設新中國的理念和倡議，以鄭和下西洋為例，將虛擬現實技術引入到歷史文化遺址的傳承和開發中，可更加直觀地展示復原結果，利于歷史文化的保存和反復的研究，利于信息的傳播。基于這些優點，將虛擬現實技術如何應用到保護和開發歷史遺跡的研究十分必要。同時也便于傳播和發揚這些歷史文化所傳達的精神理念。

關鍵詞：虛擬現實 歷史文化 一帶一路 遺址開發

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0009-02

2017中國國際文創娛樂產業峰會暨“一帶一路”虛擬現實高峰論壇在北京人民大會堂和勝利召開，本屆峰會旨在落實十九大精神，以“立足國際文創、貫徹一帶一路、響應軍民融合、聚焦虛擬現實”為主題，以高層次、國際化、時效性等為標準，在融資合作、政策研討、產業升級和國際對接等方面進行了具有成效顯著的深度交流，從而響應國家號召“一帶一路”建設新中國的理念和倡議。而中國歷史悠久，留下了眾多的歷史文化遺產，以鄭和下西洋為例，將虛擬現實技術引入到歷史文化遺產的傳承和開發中，在復原并且保護遺跡、實現文化風俗傳播的同時還能促進歷史文化與文化產業資源的相互轉化，利用現代化的信息技術和虛擬現實技術向人們展現歷史進程，更好地進行人文與地理的宣傳和推廣。

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實技術（簡稱VR）是一項在多個領域應用非常廣泛的高科技技術，其涉及到計算機圖形學、傳感技術、人工智能等多方面，有關的考古數據和相關文獻的研究顯示，已經湮滅的歷史可以通過虛擬現實手段重新構建并且展示到人們眼前。

2 國內外研究與應用狀況

國外虛擬現實技術應用于遺產保護領域開始的較早，也有許多成果。英國自然歷史博物館就利用三維掃描技術將文物的數字模型傳輸到系統中，實現了虛擬博物館的建立；又有美國加州大學洛杉磯分校的William Jepson教授帶領團隊城市仿真小組在以色列的戴維森展覽中心完成了古耶路撒冷部落的虛擬重建，重現了在幾個世紀前在戰爭中幾乎消失殆盡的耶路撒冷風貌。

目前國內虛擬現實技術在歷史文化傳承，遺產保護和還原領域方面還處于初級階段，與發達國家相比存在一定的差距，但是此項技術已經引起相關學術界的重視，很多學者已進入到此領域的研究工作。

如浙江大學國家級實驗室開發出一款桌面型虛擬建筑環境實時漫游系統，該系統不僅實現了三維立體視覺，同時還有人機交互的部分，整個系統在實時感和真實度上都達到了頂尖的水平；又比如武漢大學建造的虛擬現實實驗室，目前為止已經成為了國內頂尖的虛擬地理環境教學的研究教育機構，其以香港志蓮凈苑仿唐建筑群數字化存檔為例，在計算機基礎的平臺上構建了原型系統。

3 如何利用虛擬現實技術再現歷史文化遺跡

由于某些遺跡只能存放于特定的環境中加以保存，導致不能展現從而不能與公眾見面，而運用虛擬現實技術手段可以將歷史文化遺跡制作成各種類型的數字影像來生動展示原貌。本文通過收集歷史文化資料，查找相關文獻，采用一系列數字化的復原方案，如三維成像、非接觸測量技術等，通過實地取景、動畫合成等技術的編輯，通過3dmax建模來還原歷史文化遺跡模型，將遺跡的原貌展現在公眾視野下，其次運用101編輯器和Unity3d兩款軟件制作“鄭和下西洋”的過程，在虛擬現實的視角下，以動畫的形式展現。

其中古跡的還原分幾種方案：單個人物、船只三維展示，包括縮放、360°旋轉等人性化體驗來觀看文物和整體場景，更有游歷式的方式觀看遺址文化，如古代地貌、生活場景復原、古代生活器具等。

4 虛擬現實的作用

虛擬顯示技術對現有文物的物品介紹、展覽、以及巡游等展覽方式，再與原有的傳統展示相結合可以更加全面、生動地讓大眾了解文物的各種數據，這種技術的應用的方法更加貼合了現代人獲取信息的途徑。在讓民眾了解到平時不易接觸的珍貴歷史文物的同時，又可以通過多種手段開展如考古實驗、培訓等。通過多媒體展示歷史文化，讓大眾從被動到主動的去接受和學習歷史，讓觀賞者積極主動的參與到其中。

網絡和信息技術已經十分普及，通過網絡將整合的文化資源用虛擬現實的方式傳播給公眾，可以更加快捷、方便地提高知名度，減少公眾對實體的關注度，更加有效地傳承此歷史過程的精神，也可以減輕保護歷史文物所面臨的壓力。

虛擬現實與歷史文化研究的互相結合，還可以通過開發虛擬旅游業來進行實現。虛擬景點觀光與現實景點觀光的相互結合，能夠減輕現實景點的維護工作壓力，更加能實現民眾對大型景區的深入觀賞、親身體會古老文化的意愿。同時這種通過虛擬現實來進行旅游的行為更加能提高歷史遺跡與知名景點的客流量。

5 虛擬現實技術應用于教育行業的意義

傳統教學是建立在課本與黑板之上，如今演變為PPT和學生之間的關系，通常是老師講學生聽的方式，很多物品的展示是不全面，并達不到效果的，更多是學生根據文字的想象而得來的。虛擬現實技術的發展，彌補了這一缺陷，可以讓學生在學習的過程中看到真實的環境與物品，能夠直觀去體驗，更能提高學生的學習興趣。

針對上述問題，通過虛擬現技術可以讓使用者完全沉浸在虛擬環境中，通過虛擬三維空間中的交互來帶動實際動手操作交互，并通過虛擬頭盔屏幕顯示環境為輔助教學提供展示更加真實的平臺，從整體入手，提升實驗效果并激發學習者的興趣。

可以從以下4個方面來設計方案。

（1）科技感：讓學生如親臨現場一樣，與虛擬環境進行交互。讓學生看到生活中看不到的物品與場景。

（2）沉浸性：為使用者提供更好的臨場感，使學生如同置身另一世界，為學生感官上認知操作提供幫助。

（3）交互性：為使用者提供形象的交互體驗，通過交互設備模擬現實中的操作，使學生實際操作水平得到有效提升。

（4）想象性：為使用者提供更深層次的理性認識，彌補書本或平面資料在三維空間中認知的不足，并更多地激發學生的想象力與創造力。

6 虛擬現實技術應用于文化遺跡保護的主要問題

（1）虛擬交互系統功能不夠完善。很多文化遺產的虛擬交互系統側重場景視覺效果的體驗，對系統開發并不夠重視，一些虛擬交互系統與文化遺產保護研究結合的不夠深入，虛擬系統提供信息不夠全面，缺乏使用價值，導致虛擬現實技術起不到應有的作用。

（2）虛擬現實技術標準不統一。由于虛擬現實技術標準不統一，導致系統開發難度較大和成本較高，并且系統開發周期長，使虛擬現實技術得不到推廣。

7 本文研究創新點

（1）探索國際上先進虛擬現實開發平臺，降低虛擬現實技術應用于遺產保護、傳承創新技術的難度并且縮短開發周期，從而摸索出切實可行的保護策略和措施，并統一虛擬現實系統，節省成本。

（2）通過實際虛擬現實案例的制作——鄭和下西洋為例，探索一個切實可行的三維虛擬系統框架，并研究完整的三維數字模型，在三維虛擬交互開發平臺中建立完善各種交互的功能和效果。

8 結語

運用虛擬現實技術，大眾可以在虛擬現實平臺中任意觀看、自由行走，其沖擊力較傳統方式更強，讓人有身臨其境的真實感受，給人以更加直觀的感受，大大促進人們對歷史文化的了解，提高人們對文化遺產本身的保護和利用意識。

參考文獻

[1] 斯凱.奈特，虛擬現實[M].仙顏信息技術，譯.北京：中國人民大學出版社，2016.

[2] 馮星宇，田建良.基于虛擬現實VR技術的河西走廊古民居歷史再現[J].美與時代：城市版，2017（4）：30-31.

[3] 羅杰.面向建筑的虛擬漫游系統研究與實現[D].大慶石油學院，2002.