3D技術下如何保護文化遺產以及AR產品研發

樊瑞林 趙忠波

【摘 要】在中華文化的歷史長河中，許多文化形態消失殆盡，而在現代科技發展的大背景下，將AR技術（增強現實技術）用于歷史文化遺產的修復和保護，是發展的新趨勢和新方向。在我看來，如何更好地因地制宜運用這種新技術也顯得尤為重要。基于3D技術的增強現實技術是當前科技發展中的新突破，應用AR技術讓文化遺產進行重現，是3D技術下保護文化遺產的新方向，也是新時代技術工作者的重要課題。根據文化遺產遭到破壞的現狀，對不同的文化遺產進行合理的數字化保護，綜合國內外文化保護的優秀案例與數字化重建中的成功應用，總結出比較典型的保護方法并予以推廣，這樣文化遺產的保護就可以在全國范圍內進行推廣，逐漸形成具有我國文化特色的AR文化遺產保護模式。

【關鍵詞】文化遺產;AR技術;3D技術;數字化保護;產品研發

中圖分類號：G12?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1007-0125（2020）29-0199-02

文化遺產是文明得以延續的載體，它們在歷史的長河中不斷發展，具有頑強的生命力。在信息時代下，通過AR軟件或者AR眼鏡的加持，會給不同的文化遺產帶來不同的傳播方式，這樣可以讓參觀者擁有更真實的體驗，不僅能讓文化遺產的保護更加合理，還可以讓文化遺產充滿新的活力。增強現實技術能夠很好地保護文化遺產，又能夠讓更多的人來接觸文化遺產。本文對文化遺產和增強現實技術的結合做了介紹，探索了新的保護方式。3D技術逐漸進入普通人的視野，這種現象也表明我們國家迫切需要探索新技術和人才加持下的新型文化遺產保護措施，文化消失之后便難以再生，我們應及時地采取行動。

一、文化遺產保護現狀

（一）文化遺產的數字化應用

中華大地幅員遼闊，各個地方的文化遺產都迫切需要進行保護，一代代中華兒女對文化遺產的傳承體現的是悠久的中華傳統文化的延續。保護我國的傳統文化遺產，也有利于為世界文化的繁榮發展和人類文明的共同進步作出貢獻。隨著改革開放的深入以及文化自信的建立，國民逐漸認識到保護文化遺產才可以為我國特色的社會主義發展增添活力。不斷加大文化遺產保護的力度，是我國各地在經濟發展的大趨勢下必須要做好的事情，也是文化自信的強有力表現。

所以在新時代下，運用3D技術和AR技術對我國獨具特色的傳統文化進行合理的保護是值得我們思考的新方法。采用真實拍照、三維信息獲取、點位置獲取、AR、大數據和3D掃描等技術把與文化遺產相關的圖片、文字等與三維數字軟件進行結合，這樣就可以更長久地保存文化遺產，即使時代變遷，也不會遺失在歷史的長河中。如此一來也可以讓后輩重溫歷史，感受文化遺產的魅力。

（二）3D技術下通過AR技術對文化遺產的還原

我們知道，在科技發展的今天，許多電子游戲運用AR技術讓人們有身臨其境的真實體驗感。在文化遺產的保護中如何運用這種技術是亟需我們思考的，有利于解決文物難保護、難修復的問題。增強現實技術就是把我們肉眼可見的真實場景和電腦計算機生成的仿真圖像進行實時更新和渲染，這樣體驗者就可以把虛擬的事物與現實融合在一起，并且更激動人心的是，體驗者在進行人機交互時，AR技術下的文化遺產也會隨著體驗者的變化而變化，這使得體驗者在AR技術的加持下能夠有全新的文化體驗和近乎真實的感受。

增強現實的特點可以總結為：虛實結合、實時交互、3D虛擬。早些年的VR技術是通過高面數的模型讓體驗者產生沉浸式的體驗，但是當時計算機的處理速度有限，所以會出現掉幀和卡頓的現象。同時如果需要對環境進行精準建模，會使得VR技術比較繁雜而混亂。而在新的3D技術下，AR技術沒有對模型進行更精細的還原，反而是通過優秀的計算機實時渲染與體驗者的視角保持同步，創造出新的真實環境，在人類的肉眼視覺中與AR技術模擬出來的真實場景相互結合交互，這樣就可以使被破壞的文化遺產在計算機下重構，同時與真實圖像成為一個有機的整體，這樣便會強化體驗者的感受，從而讓體驗者擁有更好的體驗，同時被破壞的文化遺產也會得到保護。

使用增強現實技術將毀壞的文化遺產進行虛擬還原，可以讓我們利用數字動畫、虛擬現實等數字技術，對有代表性的中華文化遺產進行數字化還原，通過計算機生成并利用增強現實技術把計算機生成的數字化場景與實地拍攝的場景結合起來，讓二者信息融合，使體驗者能夠在虛擬技術的加持下在真實的場景中體驗到幾千年前的歷史生活。

二、AR技術在文化遺產保護中的優勢

（一）虛實融合

應用AR技術可以把已經被破壞的、殘缺的文化遺產重構出來，并與現實中的文化遺產進行融合處理，讓體驗者仿佛看到原有的遺產重現。這是新技術下我們保護文化遺產的全新方法，也是運用AR保護文化遺產的優勢所在。

（二）實時交互

利用AR技術把破損或遺失的文化遺產通過3D模型融合到現實中，可以讓體驗者通過AR設備從各種方向角度去觀摩，這樣就可以把真的文物完全保護起來，避免了外界因素的影響，可以讓文物保存得更長久。可見這種新技術一舉兩得，不僅滿足了游客的欣賞需求，而且對文化遺產起到了非常好的保護作用，同時也為我國文化事業的發展產生了重要的推動作用。一些書法和繪畫作品，或者大型遺址等，都對外界要求十分苛刻，一旦這些文物被破壞或者長期暴露在空氣中，就再也無法復原。而AR設備虛擬的場景中既可以模擬真實的環境，又能夠完美地呈現出真實的效果，這樣能使游客的體驗更加真實。

（三）多元增強

AR技術的加持能在觀感上給人以假亂真的效果，讓人們在無實物的情況下體驗到真實的觸感，在體驗效果上能與親身感受相提并論。在遠離城市的山區鄉村中，存在著一些諸如手工技藝、歌謠、舞蹈等珍貴的文化遺產，在AR技術的幫助下，這些古老的文化遺產能重新煥發光彩。

三、文化遺產的衍生產品以及AR技術的應用

截至目前，多數數字系統是在計算機的加持下為環境而設計的，但這種方式會限制體驗者的活動范圍，用戶只能在固定的位置進行實驗模擬。應用AR技術可以不用考慮地點和時間，可以在沒有固定要求的情況下讓我們看到肉眼無法看到的東西。但AR系統在點數據跟蹤和位置上還并不完善，目前還在研究當中。

（一）國內產品研發

NSW大學和香港城市大學在虛擬平臺下共同創作的《純凈之地：敦煌莫高窟》AR展覽室便是很好的例子。它通過增強現實技術把敦煌莫高窟的古老壁畫復原，這樣既有效地保護了莫高窟，也可以讓想了解莫高窟的游客在數字技術的加持下更好地體驗莫高窟的文化。

同樣在《唐代：絲綢之路首府的寶藏》的展示中，游覽者在數字化AR系統的加持下，通過掃描和3D技術在特定的場景中可以重見世界文化瑰寶。這種保護形式可謂優點頗多，因為現實中的壁畫意義深遠，但因為外界環境刺激導致壁畫十分脆弱。而這一數字化展覽形式可以讓學者、游客近距離地接觸壁畫，這對于文化遺產的保護是一舉兩得的。

在AR角色卡片的虛擬展示領域，通過手機掃描就可以展示卡片中的立體角色的AR卡片在國內國外的許多博物館都有發售。這些卡片通過增強現實技術的加持，可以多角度地將文化遺產進行高度還原。

同樣的，在AR技術的加持下，諸如被破環的圓明園也有了重現往日輝煌的機會。體驗者通過AR頭盔和AR軟件可以實時還原昔日場景。技術人員在點位置和攝像機跟蹤等方面不斷加強，以呈現出高清晰度的現實還原場景，使得圓明園以最真實的面貌展現在大眾眼前。

周明全教授的項目中也體現了AR技術的運用。項目根據我國不同種類的文化遺產和復雜的歷史背景，合理采用不同的增強現實以及3D軟件的轉換等新技術。這么做不僅可以實現對文化遺產的合理保護，還有助于現實中的文化遺產的修復，同時也解決了很多博物館在3D數字化顏色和數字點上采集困難的問題。周教授的項目推動了文化遺產數字化保護體系的構建，其科研成果也很好地影響了后來的文化遺產保護方向，同時也為我國考古學、文物學、歷史學等學科發展拓寬了路徑，開辟了新方向。AR技術讓大眾受益，因而得到了很多博物館和旅游景點的青睞。

（二）國外產品研發

舊金山亞洲藝術博物館兵馬俑展通過app的形式在增強現實的基礎上給人們以真實體驗。因為出土的兵馬俑許多早已破損，現在看到的很多都是修復過的，所以不能輕易外出展覽。所以這種app的模式也是我們可以借鑒的，有利于文化遺產與AR技術的融合。荷蘭郵政與荷蘭綱模廣告公司、荷蘭建筑學會合作推出世界首套使用增強現實技術的郵票。

四、結論

在保護文化遺產的過程中，我們每個人都應該明白文化遺產的重要價值，以及保護文化遺產的重要現實意義。合理利用新技術對已有的文化遺產進行保護很有必要。新3D技術加持下的AR還原，可以使損毀的歷史文物重現，也可以將現實文物更好地保護起來，這種優秀的方法值得我們嘗試和運用。要不斷推進相關研究，使文化遺產和數字技術更好地結合起來，覆蓋更廣的范圍。在運用新技術的同時，還要結合自身的文化特點，以創作出具有自己特色的優秀產品。目前來看，新技術在我國的發展雖然比較緩慢，人才有所缺失，但是相關的應用也在不斷更新，新時代的技術人才也在不斷學習，為我國文化遺產的保護貢獻著自己的力量。

還可以利用網絡平臺上的流量來推廣文化遺產資源，開發相關旅游產品，激勵文化產品不斷推陳出新，加速我國文化衍生品的開發。還要培養一批學生和研究人員，對其進行教育和推廣，以為今后的文化遺產保護工作服務。相信經過種種努力，體驗者可以充分了解到文化遺產的魅力，讓文化遺產的保護形成良性循環，從而大放異彩。

參考文獻：

[1]潘魯生.保護·傳承·創新·衍生——傳統工藝保護與發展路徑[J].南京藝術學院學報（美術與設計），2018，（02）.

[2]鄭琳喆.高校非物質文化遺產中文化的傳承與保護——評<非物質文化遺產保護研究>[J].中國教育學刊，2019，（10）.

[3]王飛，徐靜宇.大學生對非物質文化遺產認知現狀及傳承保護路徑探究——以沈陽市H學校為例[J].教育教學論壇，2019，（41）.

[4]王飛，徐靜宇.新媒體多元化形式下的非遺數字化保護探析[J].包裝工程，2015，（10）.

[5]丁巖.吹響非遺數字化保護工作的時代號角[N].中國文化報，2013，（003）.

[6]代俊波.基于多媒體技術的滿族非物質文化遺產數字化保護應用研究[J].圖書館學研究，2013，（14）.