VR技術下滇藏區藏族小木作數字化保護探析

梁勝，袁哲，李瑩，強明禮，王璐佳，崔甜月

(西南林業大學，云南 昆明 650224)

引言

云南民族地區民居建筑，承載著特有的文化和建筑遺產基因，民族建筑文化遺產因各種因素瀕臨消亡。美麗鄉村建設、城鎮化發展及扶貧異地搬遷等工作的開展，為少數民族同胞謀得幸福的同時，原有的民居建筑出現無人照看、破敗坍塌的情況，規劃的新民居建筑呈現出“穿衣戴帽”的現象，少數民族傳統民居建筑文化未得到真正傳承并應用，使得少數民族傳統民居建筑文化逐漸斷代消亡。所以，對少數民族傳統民居建筑的保護研究顯得非常迫切。利用VR技術對民族建筑文化遺產進行數字化保護研究，虛擬重構相應的民居建筑數字模型，可以實現對民族建筑文化的數字保存；同時，通過這些虛擬重構的數字化資料，實現虛擬重現、體驗、交互等功能，可為傳統民族建筑文化遺產的“保護保存、傳播傳承、發展利用”等研究工作提供直觀的感官體驗和參考資料。

1 VR技術概況及其在建筑保護中的利用情況

VR技術是結合圖形圖像、仿真、視覺表現及多媒體等相關技術的計算機核心技術，通過感官體驗為用戶提供逼真的虛擬環境，用戶通過人機交互與虛擬環境進行交互，給人身臨其境的感官體驗。因其在研究、保護以及傳播文化和建筑遺產方面有著重要作用，利用這一高新技術對建筑文化遺產構建虛擬仿真系統，已受國際文化遺產保護關注和認同[1]。建筑文化遺產的數字化保護已成為民族建筑文化遺產保護和傳承最有效的方法之一。國外對此類研究開展較早，且取得了許多研究成果；國內相對較晚，但近年來受多方重視，也取得一定的研究成果。

自1995年英國虛擬世界遺產會議展示了“虛擬了龐貝古城”和“英國自然歷史博物館”，VR技術開始被應用于文物古跡、歷史古建筑群的研究和復原上。美國加州大學完成了古耶撒冷聚落的虛擬重建，開創建筑遺產保護應用虛擬現實技術的先例。2010年法國文化部宣布“文化、科學和教育內容數字化”在第四季度正式啟動[2]。今西良男對日本唐招提寺進行數字化保護。譚、宋等人以新加坡的淡濱尼華人廟宇為例，提出了一個詳細的方法框架，以創建虛擬游覽、保護文化遺產空間內的物理建筑環境以及非物質歷史文化和社會文化元素。

2005年國務院辦公廳關于加強文化遺產保護工作的意見，明確提出“要運用文字、錄音、錄像、數字化多媒體等各種方式，對非物質文化遺產進行真實、系統和全面的記錄，建立檔案和數據庫”[3]。文化部2017年指出要引導數字文化產業發展方向，促進優秀文化資源數字化，鼓勵對非物質文化遺產等文化資源進行數字化轉化和開發，實現優秀傳統文化資源的創造性轉化和創新性發展。2003年故宮文化資產數字研究所推出《紫禁城·天子的宮殿》。2006年電影紀錄片《圓明園》，再現圓明園盛世皇家園林的磅礴氣勢。2010年上海世博會《清明上河圖》讓觀眾流連忘返、嘆為觀止。2016年“數字敦煌”資源庫上線，用戶可高速瀏覽超大分辨率的圖像，進行資料智能關聯、基于敦煌學詞匯的高效檢索，實現大數據分析與數據價值挖掘。

建筑文化遺產的數字化，目的在于實現長久保存并長遠發展，不僅是虛擬再現，更應強調交互體驗文化性、藝術性，以提升感染力為最終目的，實現對其數字化保護及最大化傳播與傳承，對設計和發展研究提供重要參考。

無疑，數字化是當下甚至未來文化遺產保護與傳承的主要方式之一。VR系統對環境進行數字化構建，給人身臨其境的、自然的交互方式，這種數字化過程對文化遺產的保護等方面有著重要意義[4]。隨著5G及人工智能的發展進步，為VR技術普及大眾化、為虛擬現實數字化保護提供更好條件，使傳統民族建筑文化遺產的數字化保護技術得以突破。

2 VR技術在滇藏區藏族民居小木作中應用的意義

藏族民居建筑類型獨特，已有研究資料表明：藏族群眾因地制宜，善于運用當地材料和適宜技術建造民居，同時具備豐富的文化內涵[5]。利用VR技術對滇藏區藏族民居小木作進行數字化保護研究，可以實現科學技術與民族藝術的完美結合、與民族文化的相互促進，既是對VR技術的推廣，也是對民族建筑文化遺產的保護與傳承，具有實際應用價值。

2.1 搶救性保存保護及復原

利用VR技術對傳統藏族民居小木作進行虛擬重建，進行搶救性數字化長效保護，保證小木作的原真性，其后期維護成本較傳統保護方式低。通過實地調研數據資料、后期建模及虛擬場景搭建，記錄和虛擬重建小木作的原真面貌，使傳統藏族民族建筑文化遺產得以長效保存保護，為大眾“切身體會”民族建筑文化遺產的魅力提供基礎。

2.2 融合性傳播傳承

科技信息時代，創新才能創造奇跡，要緊跟時代腳步，堅持以“時代主題”為中心，以“傳播”與“傳承”為基本點。將互聯網的無限空間、無限時間、無限作者、無限受眾，同虛擬現實的3I特性相結合，利用網絡優勢，使傳統民族建筑文化遺產數字化保護跟上時代腳步，切合時代主題，讓VR數字化的展示、傳播、體驗效益最大化。VR數字化文化遺產具有傳播性強的特性，網絡媒體使虛擬現實數字化得以快速、便捷的傳播，用戶只需一套VR設備，便可盡情了解藏族民居小木作相關文化，乃至其他民族文化遺產，通過互聯網實現共享，使得藏族民居小木作跨時空、全方位的直觀展示給用戶。融合各媒介“我無他有”、“他無我有”，兼收并蓄，互利共贏，促進行業發展進步[6]，加快民族建筑文化遺產傳播速度。

2.3 智能化發展利用

VR數字化的保護保存、傳播傳承，為民族建筑文化遺產的發展利用提供基礎與保障，為中華民族優秀文化遺產的開發利用提供了巨大的利用空間。小到美力鄉村建設，大到未來智慧城市規劃發展，通過虛擬現實設備，觀看傳統民族建筑文化遺產，實時調取數據資料，運用到規劃設計當中，使得民族建筑文化遺產“活化”，并得以發展利用、傳承與創新，使之融入現代社會發展，實現其真正的“生命的延續”。

3 基于VR技術的滇藏區藏族民居小木作數字化保護系統的流程

3.1 采集數據資料

數據資料的采集至關重要，是后期進行建模的重要依據。主要有圖像信息采集、空間位置關系數據采集、音視頻信息采集等。激光掃描儀在物體或掃描儀有任何動作時，都會扭曲收集到的數據，溫度的變化也可能使掃描儀輕微移動[7]。綜合使用圖像信息采集和空間位置關系數據采集的方法，使用航拍獲取建筑平面數據及周圍環境，采用攝影圖片、現場測繪等手段收集滇藏區藏族民居小木作詳細細節紋理數據和幾何信息資料；收集周邊人文、發展概況、歷史背景等資料，以加深文化內涵了解，采集實體空間信息和文化信息。文化信息的獲取相對比較麻煩，通過實地考察或者查閱文獻，最后分析整理而得。選取高寒壩區的“閃片房”和干熱河谷地區的“土掌房”，為數據資料采集對象，對收集資料進行分類存儲，分析整理，形成直觀、系統的對比。

3.2 三維建模

三維建模作為VR技術的重要部分，對藏族民居小木作進行三維建模，虛擬重構其原始面貌，有效促進虛擬環境的真實性。以收集整理的小木作圖集、數據資料為基礎，通過三維建模軟件對小木作進行虛擬重構，建立精確三維模型。據小木作各構件的尺寸大小，進行等比例建模，記錄對應參數，以備后用。據處理采集的高保真細節紋理及色彩圖集制作紋理貼圖，賦予模型，高度還原藏族民居小木作。按衛星地圖或航拍平面圖建立民居建筑周邊地形地貌，高仿真還原滇藏區藏族民居建筑所處環境。

3.3 交互式VR系統設計搭建

使用UE4搭建藏族民居小木作VR交互場景。將三維模型和地形地貌，導入UE4引擎，調整小木作相應參數，高保真還原藏族民居建筑，提高虛擬場景的真實度。在搭建完成虛擬場景后，為場景中模型添加碰撞體，采用UE4藍圖功能實現虛擬角色的漫游及交互功能。在虛擬現實數字化交互系統設計中，需滿足體驗者的審美，才能真正吸引觀者，因此需要加入角色互動、故事解說系統設計，利用角色進行說明性圖片、動畫、視頻介紹，提供高分辨率圖形圖像，增強視覺感觀，并為虛擬場景添加配音、音效、字幕等引導手段，獲取更加優質的視聽效果，加深感官體驗[8]。

4 結語與展望

VR技術在民族建筑文化遺產數字化保護中的運用，對于民族建筑文化的保護和發展無疑是重大利好。其低成本、高效率的獨特優勢，解決傳統保護方式的諸多短板，必然成為未來數字化保護的主流方式之一，為民族建筑文化遺產的數字化保護提供更加可靠的方案，實現其可持續發展目標。以滇藏區藏族民居小木作案例為引，以VR技術建立建全云南少數民族民居建筑文化遺產資料庫，形成云南少數民族建筑文化遺產數字化保護體系，對優秀的少數民族傳統建筑文化實現保護保存、傳播傳承，最大限度的實現民族建筑文化遺產的社會效益，形成“保護保存、傳播傳承、發展利用一體化”的數字化保護策略，推進民族建筑文化遺產保護領域革新，帶動地方特色文化、經濟發展，提升文化軟實力，傳承中華民族根脈，促進文化自信建設。

通訊作者：袁哲