信息交互理念下的建筑遺產(chǎn)保護(hù)與展示應(yīng)用

摘要：新信息技術(shù)的快速迭代與普及為遺產(chǎn)展陳帶來全新的發(fā)展前景。擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）技術(shù)在建筑遺產(chǎn)展陳中的應(yīng)用，為用戶提供了“信息交互”的可能性，從而極大豐富了遺產(chǎn)本體面向公眾傳達(dá)的信息容量與獲取方式。本文以明清官式建筑北京故宮養(yǎng)心殿東暖閣XR展陳開發(fā)項(xiàng)目為例，展示了如何利用XR技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）兩種具體技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)針對(duì)建筑本體以及附加其上的多元?dú)v史文化信息的交互式展示。VR和AR技術(shù)方案在公眾體驗(yàn)建筑遺產(chǎn)時(shí)提供了以建筑本體為索引探尋其背后豐富知識(shí)的交互接口，此外還可在未來進(jìn)一步拓展至服務(wù)建筑遺產(chǎn)保護(hù)從業(yè)者，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑遺產(chǎn)管理、監(jiān)測(cè)與修繕的支持。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；建筑遺產(chǎn)；遺產(chǎn)展示；擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)；虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；信息交互

建筑遺產(chǎn)的價(jià)值不僅在于建筑物本身。漫長(zhǎng)歷史過程中建筑作為人類行為發(fā)生的場(chǎng)景容器，其價(jià)值涉及與其相關(guān)的歷史、文化、藝術(shù)、科學(xué)等諸多方面。而經(jīng)由歷代學(xué)者挖掘與闡釋，任何一項(xiàng)建筑遺產(chǎn)的價(jià)值信息都是以數(shù)據(jù)、文本、影像等多類型媒介記錄承載，這也必然帶來部分遺產(chǎn)價(jià)值信息的分散性、非現(xiàn)場(chǎng)性與非物質(zhì)性。傳統(tǒng)的建筑遺產(chǎn)展示是一種典型的“主導(dǎo)受眾型”傳播模式[1]，體現(xiàn)為單向的信息傳播，導(dǎo)致受眾的信息獲取是被動(dòng)且固定統(tǒng)一的，信息量是受限的。而大量由研究學(xué)者挖掘闡釋的建筑遺產(chǎn)本體及其背后的多元價(jià)值信息被固化在專業(yè)領(lǐng)域之中，公眾難以觸及。

在這一背景下，新信息技術(shù)的涌現(xiàn)不僅帶來了信息量的爆炸，更重要的是徹底改變了大眾獲取信息的方式，因此也為建筑遺產(chǎn)的展示帶來變革的契機(jī)。在當(dāng)前諸多擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（以下簡(jiǎn)稱XR）類技術(shù)中，虛擬現(xiàn)實(shí)（以下簡(jiǎn)稱VR）與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（以下簡(jiǎn)稱AR）應(yīng)用最為廣泛，并在不斷地迭代進(jìn)步。XR類技術(shù)基于現(xiàn)實(shí)，但能夠超越現(xiàn)實(shí)中時(shí)間、空間等客觀因素限制創(chuàng)造重新構(gòu)想的“超現(xiàn)場(chǎng)”，實(shí)現(xiàn)大量信息的呈現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上建立身體參與的“遠(yuǎn)程在場(chǎng)”（telepresence）[2]。同時(shí)該類技術(shù)提供的交互式信息接口使得一種具備往復(fù)“信息呈現(xiàn)—自主檢索”路徑的雙向傳播模式變得可行，進(jìn)而在遺產(chǎn)展示中實(shí)現(xiàn)由“主導(dǎo)受眾型”向“受眾主導(dǎo)型”媒體傳播轉(zhuǎn)變，為觀眾提供了自主檢索獲取海量專業(yè)知識(shí)的方式。這在一定程度上彌補(bǔ)了建筑遺產(chǎn)科普展陳與專業(yè)遺產(chǎn)知識(shí)生產(chǎn)信息容量不匹配的傳播痛點(diǎn)，進(jìn)而在信息化時(shí)代將建筑遺產(chǎn)展示推向一個(gè)互動(dòng)式傳播新階段。

本文從信息交互的視角探索XR技術(shù)與建筑遺產(chǎn)的展示與保護(hù)工作相結(jié)合的革新交互應(yīng)用，以明清官式建筑的典例北京故宮養(yǎng)心殿東暖閣為對(duì)象，進(jìn)行了基于VR與AR兩種技術(shù)方案的通用展陳平臺(tái)開發(fā)。圍繞上述兩種XR技術(shù)的特點(diǎn)與適用場(chǎng)景，從空間、時(shí)間、身份三個(gè)不同維度探討其在建筑遺產(chǎn)展示領(lǐng)域應(yīng)用的革新潛能，從而形成一套基于XR技術(shù)的建筑遺產(chǎn)展陳應(yīng)用方案，以適用于立體、多元、多維的建筑遺產(chǎn)信息體系。同時(shí)本文還進(jìn)一步探討了這種信息容量的擴(kuò)充以及交互方式的引入，為基于XR技術(shù)開發(fā)的建筑遺產(chǎn)展陳系統(tǒng)面向建筑遺產(chǎn)研究、管理、保護(hù)修繕等專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景拓展帶來的可能性。

一、XR技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)展示中的應(yīng)用發(fā)展

VR是XR類技術(shù)中出現(xiàn)最早、并在建筑遺產(chǎn)展示中最先得以應(yīng)用的技術(shù)。早期該技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)與展示時(shí)，主要通過三維建模提供實(shí)時(shí)立體的可進(jìn)入式虛擬環(huán)境。如日本厚樸電視臺(tái)于1990年推出了東京城堡江戶虛擬模型動(dòng)畫之旅[3]，故宮博物院于2000年開展了在VR領(lǐng)域的研究探索，先后制作了《紫禁城·天子的宮殿》《三大殿》等6部基于劇場(chǎng)環(huán)境的VR節(jié)目[4]；敦煌研究院則在同期與外方合作完成了5個(gè)洞窟的虛擬漫游制作。彼時(shí)虛擬技術(shù)多止于建筑遺產(chǎn)本體的復(fù)現(xiàn)，觀眾仍為被動(dòng)的信息接收方，沉浸式三維環(huán)境的新奇特性并未改變傳統(tǒng)遺產(chǎn)展示的方式，而僅作為一種建筑實(shí)物展示的附加內(nèi)容，未形成獨(dú)立的展示價(jià)值。

而后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶來了信息儲(chǔ)存容量擴(kuò)大以及傳輸效率的提高，國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑本體的再現(xiàn)在建模準(zhǔn)確性、建模效率、場(chǎng)景塑造以及貼圖質(zhì)量等方面都在不斷精進(jìn)，因而帶來綜合仿真能力的質(zhì)變。東方傳統(tǒng)建筑中的梁架、檁、椽、屋脊等細(xì)部結(jié)構(gòu)以及西方柱式中的形式結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)均得以生動(dòng)地復(fù)現(xiàn)給觀眾[5][6]。除此之外，建筑本體背后大量的多媒介歷史信息逐漸得到關(guān)注，走向更廣泛的物質(zhì)與非物質(zhì)數(shù)據(jù)兼存的可視化表達(dá)。例如在清華大學(xué)郭黛姮教授及其團(tuán)隊(duì)的“數(shù)字圓明園”項(xiàng)目中，通過表現(xiàn)圓明園相關(guān)山水利用變化情況、文獻(xiàn)檔案、具體建筑造型以及園林配置，將圓明園持續(xù)生長(zhǎng)的鮮活歷史呈現(xiàn)給公眾[7]（圖1）。

近年來，面向個(gè)人用戶的XR設(shè)備如雨后春筍般涌現(xiàn)，公眾的多樣需求也使得行業(yè)應(yīng)用出現(xiàn)了各種可能性。一方面人們對(duì)其“具身性”[8]的期待愈來愈高，因而出現(xiàn)了將XR環(huán)境作為敘事媒介的實(shí)踐嘗試。在高迪的巴特羅之家（Casa BatllóMuseum）中，游客可以在AR技術(shù)的支持下使用iPad觀看室內(nèi)使用場(chǎng)景的復(fù)原與花紋圖樣聯(lián)想，參與感和情感共鳴得以激發(fā)（圖2）；“數(shù)字圓明園”團(tuán)隊(duì)也致力于從觀眾五感的體驗(yàn)入手創(chuàng)建身臨其境的數(shù)字圓明園“混合現(xiàn)實(shí)”和“感映現(xiàn)實(shí)”項(xiàng)目。另一方面，相關(guān)建筑遺產(chǎn)保護(hù)從業(yè)人員開始關(guān)注XR環(huán)境中回收數(shù)據(jù)針對(duì)虛擬修復(fù)的應(yīng)用[9]。這兩類啟發(fā)性應(yīng)用分別對(duì)XR技術(shù)場(chǎng)景“沉浸性”與信息“交互性”進(jìn)行闡釋，并在當(dāng)下與技術(shù)的進(jìn)步共生發(fā)展。

總體來說，XR技術(shù)與建筑遺產(chǎn)保護(hù)展示結(jié)合的應(yīng)用發(fā)軔于滿足建筑遺產(chǎn)“本體再現(xiàn)”的需求，在技術(shù)迭代更新中逐漸拓展其信息儲(chǔ)存與表達(dá)的廣度及深度，當(dāng)前正處于著力發(fā)展場(chǎng)景“沉浸性”與信息“交互性”的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上。從上述案例中可見，當(dāng)前建筑遺產(chǎn)展陳領(lǐng)域雖對(duì)XR“沉浸性”與“交互性”應(yīng)用的探索已經(jīng)起步，但該類技術(shù)應(yīng)用的獨(dú)立價(jià)值尚未在實(shí)踐中被凸顯出來。如何圍繞中國(guó)傳統(tǒng)建筑自身價(jià)值特性及相關(guān)歷史文化信息，應(yīng)用具體XR技術(shù)構(gòu)建“受眾主導(dǎo)型”的信息化展示方案，尚有待形成系統(tǒng)性的方法論與具體的應(yīng)用框架。

二、建筑遺產(chǎn)保護(hù)展示中的VR與AR技術(shù)應(yīng)用特性

VR與AR作為當(dāng)前XR類技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)與展示的主流，可以利用各自的技術(shù)特點(diǎn)在展示過程中實(shí)現(xiàn)跨時(shí)間和空間的信息融合。VR能夠創(chuàng)造一個(gè)完全虛擬的世界，并將用戶帶入其中；而AR側(cè)重于將虛擬內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界疊加，使用戶可以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中與虛擬信息交互。不同的技術(shù)特點(diǎn)使得兩者在算法技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景及用戶體驗(yàn)等方面均有所差異（圖3）。

建筑遺產(chǎn)的VR展示基于創(chuàng)造一個(gè)遠(yuǎn)程虛擬在場(chǎng)環(huán)境，它提供高沉浸度環(huán)境，因而使得使用者的體驗(yàn)完全不受物理?xiàng)l件的限制，使用者可以通過穿戴設(shè)備來體驗(yàn)完全虛擬的建筑遺產(chǎn)場(chǎng)景。VR技術(shù)所具備的沉浸性、交互性和想象性三種特征［10］使其更加適用于自由開放的展示空間。展示場(chǎng)景的核心創(chuàng)建工作是對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行建模，并通過流程關(guān)卡的設(shè)置，完成對(duì)虛擬空間中歷史場(chǎng)景及補(bǔ)充信息的圖形計(jì)算渲染，這使得VR場(chǎng)景中配景放置、光影效果、紋理貼圖等場(chǎng)景設(shè)計(jì)工作能夠相對(duì)自由靈活，因而多應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)展陳中的基礎(chǔ)信息介紹、建筑歷史更迭解讀、不同地點(diǎn)的情境體驗(yàn)等多種場(chǎng)景。近年來云端技術(shù)逐漸滲透進(jìn)人們生活，VR技術(shù)所提供的遠(yuǎn)程虛擬在場(chǎng)逐漸在應(yīng)用中推廣，HTC Vive、PICO等國(guó)內(nèi)外VR設(shè)備品牌進(jìn)入市場(chǎng)下沉階段，各類“云游”系列的VR作品吸引了人們參與體驗(yàn)的興趣，對(duì)遺產(chǎn)普及工作產(chǎn)生了可觀的貢獻(xiàn)。

建筑遺產(chǎn)的AR展示則旨在創(chuàng)造一個(gè)現(xiàn)實(shí)在場(chǎng)的信息環(huán)境，對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行遺產(chǎn)數(shù)字信息圖層的設(shè)計(jì)與疊加，從而使得用戶在現(xiàn)實(shí)世界中直觀地接收這些由計(jì)算機(jī)生成的信息并對(duì)遺產(chǎn)的實(shí)地訪問體驗(yàn)形成增益。增強(qiáng)信息內(nèi)容可包括建筑相關(guān)的歷史情境、建造技藝知識(shí)等真實(shí)時(shí)空?qǐng)鼍跋聼o法體驗(yàn)到的遺產(chǎn)信息。通過透明度或是局部顯示的信息疊加模式，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境互補(bǔ)；同時(shí)依賴SLAM（同時(shí)定位與地圖構(gòu)建）、碰撞傳感與映射技術(shù)，完成對(duì)建筑遺產(chǎn)實(shí)體空間的捕捉定位；通過姿勢(shì)和手勢(shì)追蹤、空間聲音反饋等實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)觀眾的交互。在AR環(huán)境中，建筑遺產(chǎn)的局部構(gòu)造及附屬物件能夠被自由放縮查看；能夠針對(duì)消失或損壞的遺址提供原位復(fù)現(xiàn)，并在此之上進(jìn)行特定場(chǎng)景的人、物疊加設(shè)計(jì)。相較VR而言，AR現(xiàn)實(shí)在場(chǎng)的應(yīng)用特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)技術(shù)實(shí)施的便攜性和通用性，使用智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備便可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)與建筑遺產(chǎn)虛擬模型的交互，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的信息融合。

VR和AR技術(shù)在過去幾年中逐漸走出了早期的概念驗(yàn)證階段，走向更廣泛的商業(yè)市場(chǎng)。VR技術(shù)在純虛擬世界中提供無限制的多維感知體驗(yàn)，而AR技術(shù)則橋接了虛擬世界與真實(shí)世界，二者結(jié)合互補(bǔ)能夠滿足包括線上與線下、現(xiàn)場(chǎng)與云端在內(nèi)的廣泛應(yīng)用場(chǎng)景（見表1）。

在本文涉及的故宮養(yǎng)心殿展陳開發(fā)案例中，VR部分通過虛擬空間搭建來復(fù)現(xiàn)養(yǎng)心殿建筑群，面向公眾實(shí)現(xiàn)可跨越時(shí)空的漫游與信息交互功能，并通過收集反饋數(shù)據(jù)，為遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的專業(yè)人士提供服務(wù)支持；AR部分則側(cè)重于提供支持觀眾現(xiàn)場(chǎng)訪問的疊加信息呈現(xiàn)與交互式檢索。共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型的兩種XR技術(shù)最終構(gòu)建起面向不同應(yīng)用場(chǎng)景的建筑遺產(chǎn)展示整體框架。

三、邁進(jìn)“受眾主導(dǎo)”階段的XR+建筑遺產(chǎn)展示開發(fā)案例

具備“受眾主導(dǎo)”特性的建筑遺產(chǎn)展示，信息輸出需要突破各維度的限制，通過感官知覺與真實(shí)的人發(fā)生互動(dòng)。故宮養(yǎng)心殿XR展陳項(xiàng)目在數(shù)字化測(cè)繪基礎(chǔ)上，結(jié)合養(yǎng)心殿東暖閣相關(guān)的清代歷朝《實(shí)錄》《起居注》、內(nèi)務(wù)府檔案、《養(yǎng)心殿造辦處各作成作活計(jì)清檔》、樣式雷圖檔相應(yīng)文獻(xiàn)研究成果等資料進(jìn)行遺產(chǎn)展陳開發(fā)，搭建起數(shù)據(jù)通用的VR、AR展示場(chǎng)景，并利用兩種技術(shù)的信息傳播與交互特點(diǎn)，層層遞進(jìn)地突破傳統(tǒng)展覽模式（圖5、6），探索構(gòu)建XR技術(shù)支撐下的中國(guó)傳統(tǒng)建筑遺產(chǎn)展示新理念及其方法路徑。

（一）在XR展示環(huán)境中拓展可感信息的容量

養(yǎng)心殿東暖閣作為典型的明清官式建筑，除了建筑本體外，也承載著古代中國(guó)的社會(huì)秩序和生活方式，以及可世代傳承的完整科學(xué)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)體系等。這些信息在XR展陳開發(fā)中分為四大類：①包括位置、年代以及功能在內(nèi)的基本信息；②包括相關(guān)人物及歷史事件在內(nèi)的歷史信息；③包括建筑結(jié)構(gòu)、歷代格局在內(nèi)的結(jié)構(gòu)信息；④包括現(xiàn)存的家具、字畫和貼落等陳設(shè)文物的其他信息。其中VR項(xiàng)目用于線上、異地等非在場(chǎng)應(yīng)用的養(yǎng)心殿遺產(chǎn)信息展陳，側(cè)重于通過虛擬空間主體搭建及相應(yīng)流程節(jié)點(diǎn)腳本設(shè)計(jì)提供身臨其境的體驗(yàn)；相應(yīng)地，AR項(xiàng)目開發(fā)面向與養(yǎng)心殿實(shí)景相結(jié)合的遺產(chǎn)信息展陳，其重點(diǎn)在于基于現(xiàn)場(chǎng)既存實(shí)物主體，空間對(duì)位展示時(shí)間與空間維度下的隱藏信息。兩者分別從不同的技術(shù)側(cè)重點(diǎn)傳遞上述四類知識(shí)信息主體（見表2）。除此之外，在觀眾與信息雙向互動(dòng)的過程中，收集觀眾對(duì)XR情境作出感知選擇的反饋信息，以改變傳統(tǒng)展示空間中單向傳遞的信息模式。

（二）通過信息交互拓展空間維度：空間切換

在信息容量拓展的基礎(chǔ)上，XR技術(shù)從空間層面開始逐層突破展覽中各個(gè)維度的限制，使得大容量的信息與觀眾發(fā)生交互。在XR環(huán)境中，物質(zhì)實(shí)體因不受物理環(huán)境的限制而不再存在絕對(duì)尺寸的概念，并同時(shí)打破傳統(tǒng)意義上“館”與“間”的概念。空間維度拓展一方面可體現(xiàn)在允許人們進(jìn)入基于圖紙信息、文字信息構(gòu)成的虛擬場(chǎng)景，并且在不同的場(chǎng)景切換；另一方面也實(shí)現(xiàn)了突破傳統(tǒng)展覽空間對(duì)人流量及場(chǎng)地的限制，能夠同時(shí)對(duì)幾乎無數(shù)量上限的參觀者批量開放。

針對(duì)養(yǎng)心殿東暖閣相關(guān)的以文本、圖紙為呈現(xiàn)模式的歷史資料信息，XR技術(shù)的融入打破了玻璃展櫥與觀眾間的物理距離與觀看限制。VR、AR技術(shù)分別差異化地應(yīng)用于不同場(chǎng)景的空間切換。對(duì)于同樣的空間縮放操作，VR項(xiàng)目能夠?qū)⒃颈馄降臉邮嚼讏D檔放縮、立體化呈現(xiàn)，觀眾能夠“進(jìn)入”東暖閣室內(nèi)空間，并在其中與圖檔相關(guān)的重要?dú)v史人物雷思起進(jìn)行對(duì)話（圖7）；相反地，在AR項(xiàng)目中觀眾可以對(duì)小比例模型進(jìn)行全局把控，并以此為“橋梁”引出真實(shí)比例的前室空間模型（圖8）。針對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，觀眾能在VR項(xiàng)目的虛擬室內(nèi)查看“生成”或是“炸開”的大木結(jié)構(gòu)部件（圖9），并通過AR項(xiàng)目中的X光模式穿透屋頂天花獲取建筑中被隱藏起來的天花（兩層木頂槅）、屋頂構(gòu)架、具體的斗栱構(gòu)件、山面結(jié)構(gòu)和榫卯節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)信息，突破建筑實(shí)體原有的頂界面空間限制（圖10）。其中，VR項(xiàng)目主要依賴系統(tǒng)傳送功能和基于Omni萬向跑步機(jī)實(shí)現(xiàn)的仿生運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的兩種突破限制的運(yùn)動(dòng)交互功能，前者通過傳送門功能完成從隨安室至壽寓春暉室間不連貫空間的切換，后者則使觀眾僅在跑步機(jī)的咫尺空間內(nèi)即可完成對(duì)東暖閣整個(gè)建筑的漫游游覽。而AR部分則通過Kinect Fusion算法的深度圖進(jìn)行三維建模，通過空間錨點(diǎn)（Spatial Anchors）高精度地實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境下場(chǎng)景信息的位置配準(zhǔn)與定位。

空間維度的延展也體現(xiàn)于跨地域限制的觀展中，VR技術(shù)使得觀眾能夠距建筑遺產(chǎn)本體千里之外直接置身于建筑內(nèi)部空間中，更加簡(jiǎn)便地獲取相應(yīng)的體驗(yàn)與知識(shí)。

（三）通過信息交互拓展時(shí)間維度：歷史事件再現(xiàn)

通過在XR環(huán)境中設(shè)置關(guān)卡、劇情，不同時(shí)期的相關(guān)事件及主體在該環(huán)境中達(dá)到跨時(shí)空并存，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交織的信息表達(dá)，由此拓展展陳的時(shí)間維度。

VR在應(yīng)用于多時(shí)期事件呈現(xiàn)時(shí)，展現(xiàn)出更高的自由度。其開發(fā)引擎UE4中的流關(guān)卡（StreamLevel）能夠?qū)崿F(xiàn)流暢的多場(chǎng)景數(shù)據(jù)無感加載，使得觀眾能夠在樣式雷家族自明嘉靖年間以來在不同時(shí)期所設(shè)計(jì)的東暖閣室內(nèi)格局中自由切換。相反，AR技術(shù)由于其虛實(shí)結(jié)合的本質(zhì)、客觀存在的空間實(shí)體基礎(chǔ)，而無法如VR中一般對(duì)空間格局進(jìn)行任意更改，僅通過其疊加層中的人、物、景的變換強(qiáng)調(diào)對(duì)情境的復(fù)原。因此在AR“時(shí)空轉(zhuǎn)換場(chǎng)景”主題中，觀眾能夠通過感知不同年代的標(biāo)志細(xì)部，穿梭回乾隆時(shí)期、道光三十年和同治前期的東暖閣，與不同年代的空間使用者對(duì)話。通過VR與AR差異化的虛實(shí)體驗(yàn)，觀眾能夠具身地參與到元旦開筆儀式、“垂簾聽政”等歷史情境中（圖11），據(jù)此打破當(dāng)下的時(shí)間限制。

（四）通過信息交互拓展身份維度：由“使用者”到“創(chuàng)造者”

XR環(huán)境的高交互性能給予觀眾自主調(diào)用信息、探索信息的權(quán)利，因而在其中創(chuàng)造自己的展覽空間并選擇自己的觀展流線，由“被動(dòng)式觀展”變?yōu)椤爸鲃?dòng)式參與”，其身份也由純粹的“使用者”變?yōu)椤皠?chuàng)造者”。除此之外，通過設(shè)備采集觀眾的交互以及視線數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)者可以獲知大眾對(duì)空間的真實(shí)使用意向，并應(yīng)用于整個(gè)系統(tǒng)的后續(xù)優(yōu)化與構(gòu)架完善過程中。

在VR項(xiàng)目中，體驗(yàn)者能夠自由地在寶座所在的入口處、隨安室、壽寓春暉室穿行并選擇自己感興趣的故事節(jié)點(diǎn)，形成不一樣的故事線。系統(tǒng)通過手持控制器對(duì)觀眾發(fā)出的空間位置運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行及時(shí)捕捉，完成交互并將其反饋給系統(tǒng)（圖12）。在AR項(xiàng)目的X光場(chǎng)景中，觀眾能夠通過根據(jù)“梁amp;檁”“墊板amp;枋”“椽”等構(gòu)件名稱按鈕來控制信息的顯示與隱藏狀態(tài)，創(chuàng)造屬于自己的X光效果（圖13）。

在觀眾被賦予了劇情選擇權(quán)的基礎(chǔ)之上，歷史人物不再僅局限于文本和圖像中，而是在XR環(huán)境中融入整體敘述系統(tǒng)。在AR項(xiàng)目的乾隆時(shí)期劇情展示中，觀眾有機(jī)會(huì)與乾隆帝和樣式雷家族的雷景修進(jìn)行互動(dòng)：乾隆帝以第一人稱身份講述他曾經(jīng)生活過的東暖閣；雷景修則以“引導(dǎo)者”的身份介紹東暖閣的結(jié)構(gòu)和平面功能。在這個(gè)過程中，觀眾與兩位角色分別進(jìn)行交互對(duì)話，突破了原有的觀眾、劇情人物以及策展人、展覽設(shè)計(jì)者之間的身份邊界。因而，觀眾不再只是旁觀者，而是成為了創(chuàng)造這個(gè)互動(dòng)劇情的主要參與者。

（ 五） 拓寬技術(shù)的受眾范圍：服務(wù)于建筑遺產(chǎn)保護(hù)專業(yè)領(lǐng)域從業(yè)人員

沉浸式的信息交互不止為當(dāng)下的大眾傳播帶來利好，也能夠通過提供可視端與HBIM信息模型的數(shù)據(jù)對(duì)接接口，為建筑遺產(chǎn)保護(hù)專業(yè)領(lǐng)域的從業(yè)人員提供在線與在場(chǎng)結(jié)合的建筑遺產(chǎn)管理與監(jiān)測(cè)平臺(tái)（圖14、15）。

該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)VR、AR的通用化應(yīng)用，旨在滿足建筑遺產(chǎn)保護(hù)從業(yè)者（例如明清官式建筑研究人員）在沉浸于遺產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)以便捷交互的方式查看古建筑HBIM系統(tǒng)中的“知識(shí)圖譜數(shù)據(jù)”，并對(duì)這些歷史信息、形制特征信息、病害信息、干預(yù)設(shè)計(jì)信息作出修改和標(biāo)注，用于決策的需求。以養(yǎng)心殿正殿（主殿、抱廈、梅塢）為對(duì)象，通過UE4引擎中的空間移動(dòng)類、菜單類、標(biāo)注類、手柄（手勢(shì)）類共計(jì)4種VR交互模塊庫(kù)搭建結(jié)構(gòu)性UI系統(tǒng)，分層級(jí)、分類型向建筑遺產(chǎn)保護(hù)從業(yè)者呈現(xiàn)與之相關(guān)的“知識(shí)圖譜數(shù)據(jù)”，從業(yè)者在此基礎(chǔ)上遵循專業(yè)判斷反饋相應(yīng)的干預(yù)批注。例如針對(duì)知識(shí)圖譜中“灰縫65%脫落，磚面層中度堿1塊”的墻體現(xiàn)狀描述，從業(yè)者能夠在“打點(diǎn)修補(bǔ)”與“重做灰縫”的問題后給出“是”的標(biāo)注，以此表示“脫灰城磚重新勾縫，城磚抹灰修補(bǔ)1塊”的干預(yù)描述信息。系統(tǒng)將決策判斷信息通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)明清官式建筑信息模型與數(shù)據(jù)平臺(tái)信息的反向映射，將UE4中的交互標(biāo)注信息存儲(chǔ)至外部數(shù)據(jù)表單，并實(shí)時(shí)回傳至HBIM遺產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，最終形成完整遺產(chǎn)管理、監(jiān)測(cè)信息流，實(shí)現(xiàn)XR可視化遺產(chǎn)信息終端應(yīng)用（圖16）。

四、結(jié)語

知識(shí)的傳播是建筑遺產(chǎn)展示與保護(hù)過程的核心環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)階段相關(guān)研究的主要任務(wù)，XR技術(shù)的發(fā)展與革新為尋覓行之有效的傳播途徑提供新可能性。本文面向當(dāng)今建筑遺產(chǎn)展示與保護(hù)領(lǐng)域的切實(shí)需求及發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)當(dāng)前XR技術(shù)發(fā)展過程中多樣化的新可能性與新思路，通過對(duì)明清官式建筑養(yǎng)心殿東暖閣及其建筑群的實(shí)例應(yīng)用提出基于VR、AR技術(shù)的XR系統(tǒng)性展示方案。該方案通過利用XR技術(shù)的獨(dú)特交互潛能來實(shí)現(xiàn)受眾主導(dǎo)型的展示模式，通過突破傳統(tǒng)展覽的物理和時(shí)間限制，允許觀眾在虛擬環(huán)境中自由探索，成為信息的創(chuàng)造者和傳播者，表現(xiàn)出其在傳播知識(shí)、促進(jìn)文化遺產(chǎn)保護(hù)方面的巨大潛力；細(xì)致探討了VR與AR技術(shù)在不同展陳場(chǎng)景下的應(yīng)用及其通過提高信息感知容量對(duì)建筑遺產(chǎn)保護(hù)專業(yè)領(lǐng)域從業(yè)人員的貢獻(xiàn)，為其提供了在線和實(shí)地結(jié)合的管理與監(jiān)測(cè)平臺(tái)，進(jìn)一步證明了XR技術(shù)的通用性和高效性。

該方案的核心特點(diǎn)在于利用XR技術(shù)創(chuàng)造的高交互性環(huán)境，突破傳統(tǒng)展覽中實(shí)體的空間限制、當(dāng)下的時(shí)間限制以及觀眾的信息被動(dòng)方角色限制，將XR遺產(chǎn)展陳導(dǎo)向全新的“信息交互”時(shí)代，為多樣化的遺產(chǎn)信息提供行之有效的表達(dá)途徑，從而帶來了相對(duì)于在真實(shí)環(huán)境中的實(shí)物展陳所不可替代的信息傳播方式，積極促進(jìn)當(dāng)下建筑遺產(chǎn)保護(hù)工作。

[本文由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“明清官式建筑保護(hù)全過程記錄的科學(xué)化管理與展示平臺(tái)研發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：2020YFC1522405），國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“太行八陘線路傳統(tǒng)村落類型譜系量化研究”（項(xiàng)目編號(hào)：51978441）共同資助]

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（責(zé)任編輯：孫秀麗）