數字化技術下的重慶彭氏民居保護與再利用

符繁榮 袁玲麗

摘 要：在世紀變遷的時代進程中，傳統民居承載著歷史使命，傳承所處時代的文化與建筑特征。信息社會的發展帶來了數字化技術的變革，如虛擬與現實技術、虛擬交互技術、手機終端APP技術、無人機測繪技術、三維技術等，傳統民居的保護與再利用中可以引入數字化信息技術，實現人機互動展示與傳播。文章中探討了如何運用數字化信息技術保護重慶彭氏民居，以及傳承與再利用獨有的巴渝建筑文化。

關鍵詞：數字化技術；民居保護；再利用；彭氏民居

基金項目：本文系2018年重慶工程學院科研項目“數字化技術背景下山地傳統民居保護利用研究——以重慶工程學院彭氏民居為例”（2018xsky08）階段研究成果。

數字化信息技術的變革，為越來越多的行業、產品帶來了新的際遇，在傳統民居的保護與再利用上，也在進行著不同的嘗試，現今采用最多的數字技術就是虛擬與現實技術、交互技術、數字博物館等，甚至是采用游戲的方式讓人們了解熟悉某一建筑。如“超越時空的紫禁城”綜合運用了游戲、互聯網、AR等多種展示與傳播機制，展示其獨特的歷史文化特色。重慶彭氏民居將綜合運用數字化技術，采用固定存儲的方式，建構出傳統民居，并進行AR交互、虛擬與現實、 三維場景等展示傳播機制，達到文化傳承的目的，樹立起保護意識。

一、數字化技術在傳統民居中的解讀

數字化技術是計算機技術、多媒體技術及互聯網技術的基礎，也是實現信息數字化的技術手段。它能夠將多變且復雜的信息，轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是其中的基本過程。在傳統民居中就是采用三維技術，利用3ds Max等軟件技術進行模型的創建，建立動畫路徑，輸出靜幀與360度的全景漫游圖像，對傳統民居進行真實再現，實現數字化的虛擬場景。

二、數字化技術對傳統民居的保護方式

對已有的文獻資料進行分析，數字化技術對山地傳統民居的保護和再利用研究具有獨特的優勢，實際運用中采用固態存儲技術，可以將建筑文化遺產的相關資料用數字化信號進行持久化的存儲，在儲存的過程中，將以格式的不同對資料進行分類，提高后期信息的檢索與傳送效率。彭氏民居自2017年開始進行修復，在修復之前，利用無人機的全方位拍攝與測繪技術進行二維展示，再利用三維技術虛擬復原，把已經遭到破壞的建筑重新展現出來，最后形成修復前后建筑文化的對比。可依托固態存儲技術建立彭氏民居數據庫，通過平臺的分享，為建筑遺產的保護研究和建筑遺產的修繕、開發再利用等提供豐富的參考資料，有利于傳統民居的保護與再利用的可持續發展。

（一）文字資料的存儲

在重慶彭氏民居文化的研究中，收集整理了大量具有價值的文字資料，對于文字資料的儲存多采用固態儲存。依托固態存儲技術建立數據庫，對彭氏民居文字資料進行分類別儲存，如該民居的門窗、建筑構架、建筑裝飾、建筑測繪的數據等資料，這樣有利于建立多樣索引，關聯查詢速度快，便于相關研究過程中資料的查詢。在彭氏民居大量的文字資料的存儲上，固態存儲技術有著不可取代的作用，具有可使用性與時效性。

（二）二維圖片資料存儲

古建筑中測繪成果一般包括平面圖、立面圖、剖面圖及布局詳圖等，對于位于山地的傳統民居而言，要將大量的二維圖片資料進行保存，采用固態存儲技術，圖片的存儲格式一般為JPG（JPEG），圖片可以編輯、縮放，既高清晰又不占多少容量，該圖片格式支持所有的設備。同時絕大部分的計算機上也能打開JPG格式的圖片，使用者也可以隨意設定壓縮程度來保留畫質，最佳的JPG畫質完全可以和RAW格式的相片非常接近，是一種非常方便的圖片格式。

（三）三維虛擬建筑模型存儲

關于三維建筑模型的建立采用3ds Max軟件最為廣泛。對于三維建筑模型的保存運用傳統的機械儲存方式，則文件歸檔較慢，在模型使用時加載速度較慢，且會出現卡頓現象，而采用固態存儲的方式，一方面素材加載上會節省一部分時間，另一方面在實用性和安全性上遠遠高于傳統的存儲方式。

三、數字化技術在傳統民居中的建構

在一些古建筑中，借助三維激光掃描儀來完成三維建模，僅適用于小型建筑，對于大型建筑并不適合，所產生的成本較高，缺乏必要的硬件和軟件支撐。在彭氏民居的三維建模中，經過多方面的研究勘察，結合項目的特點，采用3ds Max軟件進行制作。前期對彭氏民居進行過詳細的實地調查，采集了大量的真實有效的數據，將這些數據整理后轉為數字化信息，最后再進行三維模型與3D場景的制作。

（一）三維模型制作

前期主要是采用彭氏民居原有的資料，并利用無人機測繪技術完成彭氏民居的測量，對測量結果進行整理，分析建筑特征，對每個級別進行不同精度模型的搭建。模型制作上需在3ds Max中統一好單位，通常古建筑的建模是以米（m）為單位，將之前整理好的該民居CAD文件（平面圖、立面圖）依次導入到3ds Max之中，進行成組與歸零編輯，為防止建模過程中畫面混亂，隱藏一些暫時不需要的圖塊，凍結需要的圖塊。古建筑的三維建模本身就很復雜，為了達到模型的精確度，一般會采用捕捉工具來實現其效果。為滿足其模型的真實性，需要選擇與現實建筑匹配的材質進行貼圖。在三維建模的過程中要與現實中的照片進行對比，以達到與實際效果相近。

后期彭氏民居三維模型的制作對3D場景制作有著至關重要的作用，所以在建模過程中要比對彭氏民居的建筑特征。除此之外，要明確制作思路，比如在制作門窗、木雕等裝飾細節處時思考需要的軟件插件。插件不僅可以快速優化模型，還會對后期渲染時提供快速的最佳效果，這樣才能實現該民居三維模型的精確度。

（二）3D場景制作

彭氏民居3D場景的制作要分多個步驟進行，包括腳本的創作、三維模型的導入、分鏡設計、動作調整與后期燈光材質的設置，最終剪輯合成作品才算完成。在創作彭氏民居建筑的3D場景設計策劃方案時，策劃的內容分兩個部分：一是對前期有關彭氏民居的資料圖片等素材的整理，二是腳本創作。有趣的腳本創作是一部作品的開始，彭氏民居的腳本設計思路是從一位導游的角度來講述一個關于歷史文化、民居建筑、當地傳統習俗的故事，使作品更加生動，更加豐富有趣。在場景的燈光設置上需注意室內與室外光源的區分。彭氏民居因室內材質多為木質結構，以白天正午時分的日光為主，主光源采用聚光燈來模擬太陽光，其光線與木質結構的建筑相協調。民居室外及天井處主光源受自然與時間的影響較大，在燈光的調節上多考慮周圍環境因素。

（三）動畫渲染剪輯

動畫設計過程中，首先要繪制動畫路徑，然后用攝像機進行對象捕捉，其過程主要是進行攝像頭的漫游動作設置，比如攝像頭擺動到A類建筑時要對其設置關鍵幀，技術難點是時間和幀速之間的關系，分鏡頭和攝像機的拍攝并不能共存。為了追求更好的動作效果，增強豐富的表現力，關鍵幀使用過多或過少都會對動畫效果產生影響，因此必須再次修改分鏡頭方案，讓它滿足攝像機全方位的展示。

后期剪輯過程中，采用的是Adobe Premiere剪輯軟件，音頻設計多是使用Adobe Audition 來合成，合成的目的在于使給觀眾展現的場景漫游動畫效果更加完美，之后再將選擇制作好的音樂導入其中，修改設置音效的左右聲道以及淡入淡出效果，最后再加上故事內容、對話、字幕等，可以加深數字化場景漫游的沉浸式吸引。

四、傳統民居在數字化技術下的再利用

數字化技術的不斷發展為傳統民居提供了多樣化的展示與傳播機制，通過互聯網、無線網、手機、筆記本電腦等，運用數字博物館、微信公眾號、APP、游戲AR交互等對傳統民居進行展示及傳播。如前面提到的“超越時空的紫禁城”綜合運用了游戲、互聯網、AR等多種展示與傳播機制，旨在向全世界的游客提供探索中國歷史和文化的途徑。彭氏民居的再利用主要是采用三維場景展示、AR交互展示、虛擬與現實展示技術。

（一）三維場景展示

彭氏民居從鳥瞰、正面、側面等不同的視角對建筑場景進行三維模型的展示，構建了從整個民居建筑的模型到局部建筑裝飾，通過手機APP或者是網絡平臺進入展示區域就可以360度全方位地瀏覽三維模型，點擊任意一處都附有文字介紹，讓瀏覽者更加詳細地了解民居的構造與建筑文化。

（二）虛擬與現實展示

彭氏民居作為回廊式庭院建筑結構，中廳為院落公共區域，建筑裝飾豪華，我們通過電子平臺進入中廳時，如同身臨其境般感受到建筑藝術，這種虛擬與現實的完美展示，給人不同的感受。

（三）AR交互展示

彭氏民居擁有巴渝山地的建筑特色，結構上延續了徽派建筑的風格，通過AR頭盔進行交互，就可以讓觀者把彭氏民居全部觀賞完，具有置身其中、沉浸式的體驗。同時對墻壁也進行了數字設計，將其圍墻結構及來源與材料進行科普講解，使用者也可以點擊墻壁上的固定點跳出新畫面，畫面是現實照片與動畫照片的對比。

彭氏民居數字化信息技術的置入，對于民居建筑特色文化的保護與傳承，具有一定的時代意義。運用三維技術，真實地再現彭氏民居的建筑形態，虛擬與現實的結合，手機APP、AR交互等多渠道、多途徑的數字化語言的展示與傳播，讓傳統民居的保護與再利用有了新的際遇。但在進一步細化數字化技術的運用上做的還不夠，后期還需對傳統民居的再利用進行深入研究。

參考文獻：

[1]馬靜靜.淺談高校視頻監控系統的數字化建設[J].甘肅科技，2016，（24）.

[2]蔡麗.李晶源.傳統民居建筑文化旅游的數字化開發策略分析——以云南撒尼族民居建筑文化為例[J].名作欣賞，2017，（18）.

作者簡介：

符繁榮，重慶工程學院副教授。研究方向：藝術設計教學與實踐。

袁玲麗，重慶工程學院講師，風景園林師。研究方向：園林景觀設計教學與實踐。