虛擬現實技術在棲霞山石窟造像藝術傳播中的應用研究

摘 要：棲霞山石窟是我國重要的文化遺產，具有深厚的歷史和文化藝術價值。然而，隨著時間的推移和自然的侵蝕，石窟造像的保護與傳承工作面臨嚴峻挑戰。本文從數字影音與交互、虛擬展覽與導覽、受眾參與和互動體驗三個方面，剖析虛擬現實技術在棲霞山石窟的具體應用過程，旨在為文化遺產保護與傳承工作提供借鑒。

關鍵詞：虛擬現實技術；文化遺產；棲霞山石窟；造像藝術；傳播

中圖分類號： G202 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-8122 （2024） 10-0113-04

基金項目： 2022年度江蘇省教育廳高校哲學社會科學研究一般項目：“數字媒體在棲霞山石窟造像藝術傳播中的應用研究”階段性研究成果（2022SJYB0733）。

隨著計算機、人工智能、新型顯示科技的日益成熟，虛擬現實技術在各個領域得到了廣泛應用。文化遺產的保護與傳承也開始結合虛擬現實技術，旨在突破時空限制，實現更大范圍的文化藝術傳播。棲霞山石窟作為我國珍貴的文化遺產，具有深厚的歷史和文化藝術價值，急需借助現代化科技進行有效的保護與傳承。

一、虛擬現實技術概述

（一）虛擬現實技術的定義

“虛擬現實”最早由計算機科學家、作家以及藝術家杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）提出，他在1984年發表的論文中首次使用了“Virtual Reality”這個詞匯，用以描述一種通過技術手段創建的虛擬環境，讓受眾能夠以自然的方式與環境進行交互，從而獲得身臨其境般的體驗[1]。杰倫·拉尼爾是虛擬現實領域的先驅，對該領域的發展和推動作出了重要貢獻。目前，虛擬現實技術的實現方式和交互性質分為三類：一是桌面式虛擬現實技術。這是應用最為靈活方便的，通常在個人計算機上就能實現。受眾通過桌面電腦或筆記本電腦與虛擬世界進行交互，使用鼠標、鍵盤、手柄等標準輸入設備，通過顯示器觀看虛擬環境，體驗較為簡單。二是頭戴式虛擬現實技術。這也是最常見的虛擬現實技術形式。受眾借助配備顯示屏、傳感器和音頻設備的VR頭顯，可以實現對虛擬環境的感知與交互，并通過自由轉動頭部改變虛擬環境中的視角和視線方向。三是混合現實技術。這種技術結合了虛擬與現實元素，能夠將虛擬內容疊加在現實世界中，是虛擬現實的拓展形式。受眾借助AR眼鏡或手機屏幕在現實環境與虛擬信息之間進行實時互動，從而獲得一種虛實融合的體驗。

（二）虛擬現實技術的應用現狀

虛擬現實技術的應用非常廣泛，涉及游戲、教育、醫療、商業、旅游、軍事等領域。在文化遺產領域的應用可追溯到20世紀90年代，最早以“數字遺產”或“文化遺產數字化”的概念出現，偏重于將有形的文化遺產通過技術手段轉化為數字化形態，以利于記錄、查詢和傳播[2]。近年來，敦煌研究院借助虛擬現實技術打造了數字化敦煌，完成了“尋境敦煌”和“數字藏經洞（國際版）”兩個項目。“尋境敦煌”項目運用三維數字化建模、全局光照、虛擬現實場景、實時渲染等前沿技術，實現了對285窟的1∶1高精度立體還原，為受眾帶來了真實生動的參觀體驗。“數字藏經洞（國際版）”項目由國家文物局指導，敦煌研究院與騰訊聯合打造，通過數字化手段構建了超時空虛擬博物館，旨在向全世界傳播敦煌文化的藝術價值，讓更多海內外學者了解這一珍貴文化遺產。云岡研究院借助虛擬現實技術，對部分石窟進行了數字化復原，并根據采集到的數據，實現了對石窟造像的無損檢測，為石窟保護與數字化復原提供了重要參考。此外，云岡研究院還與騰訊、華為等企業聯合打造了云岡石窟大數據平臺，利用3D打印、VR技術完成了云岡第3窟、12窟、18窟的原比例復制和虛擬展示，使受眾能夠在線瀏覽石窟全貌。由此可見，虛擬現實技術在石窟保護中起到了重要作用，不僅提高了保護工作的效率和準確性，還通過數字化手段讓石窟藝術“活起來、動起來”，為文化遺產的保護和傳承開辟了新的道路。

二、棲霞山石窟造像藝術概述

（一）棲霞山石窟造像概況

棲霞山石窟座落于江蘇省南京市的棲霞山，它是我國南方石窟藝術的典型代表，承載了豐富的歷史與文化內涵，自1979年起得到了廣泛的保護與修復，是我國重點文物保護單位。該石窟從南朝齊永明二年（484年）至梁天監十年（511年）逐漸開鑿而成，并在隋唐五代時期有所增補。棲霞山石窟現存252窟，佛造像515尊，主要集中在棲霞山的千佛巖、千佛嶺、紗帽峰三個區域。有些造像高達幾英尺，有些只有幾英寸，雕刻精美，被譽為“江南云崗”。千佛巖旁的古舍利塔高18米，五級八面，白色石灰巖建造，為南方少見的密檐式塔造型，是我國現存最大的石質古舍利塔，代表了南唐時期雕刻藝術的最高水平。乾隆皇帝在六次巡訪長江南岸的行程中，有五次都停留在棲霞山，這充分說明了棲霞山的歷史地位和文化價值。2023年6月，南京大學文化與遺產研究所在棲霞山成立了石窟藝術研究基地，加大了石窟保護力度，深化學術研究與價值挖掘，提升石窟綜合展示水平，探索文化傳承與保護利用協同發展的新道路。

（二）棲霞山石窟造像的藝術特點

相對于北方的云岡石窟和龍門石窟，棲霞山石窟更能凸顯南方石窟文化的獨特魅力，展現了我國南北朝時期的藝術風貌，堪稱是南北朝時期石窟造像藝術的集大成者，比例恰如其分，線條流暢，形態飽滿，面容豐盈，顯現出一種莊重肅穆之感。棲霞山石窟包括釋迦牟尼佛、無量壽佛、彌勒佛、觀音菩薩、大勢至菩薩、天王、力士等各類佛教神明，其中，“三圣殿”開鑿于南齊永明七年（489年），是規模最大的一座石窟，正中是無量壽佛，兩側脅侍是觀世音菩薩和大勢至菩薩。這些佛陀造像工藝精湛、雕刻細膩，傳遞出“秀骨清像”的南朝藝術風格[3]。此外，千佛巖“中102號”石窟頂部的“棲霞飛天”壁畫，長80厘米，寬約40厘米，表現的是雙飛天，彩帶凌空飛舞，隨手散花，云彩烘托，集西域、中原和南方風格于一身，填補了敦煌文化向中原地區傳播的空白。棲霞山石窟作為六朝都城唯一的石窟寺遺存，承載著豐富的歷史和文化底蘊，為研究我國古代佛教藝術、歷史文化以及社會風貌等提供了重要的實物依據。

三、虛擬現實技術在棲霞山石窟造像藝術傳播中的具體應用

（一）數字影音與虛擬交互

視覺、聽覺和觸覺是人類識別和感知環境的主要通道，但在虛擬現實環境中，更依賴視覺和聽覺與虛擬對象進行交互[4]。高質量的數字影音能給受眾帶來真實的感官體驗，包括“影”和“音”兩個組成部分。“影”指的是光影。為了捕捉真實的光影，本研究使用高像素數碼相機SonyA7R4在棲霞山進行實地拍攝，拍攝模式采用包圍式曝光，這樣可以獲得不同曝光的圖像，后期運用Adobe LightRoom軟件將多張照片合并為一張HDR （高動態范圍）照片，再將HDR照片導入到Unity游戲引擎中模擬棲霞山真實的光影，使受眾獲得更加真實的空間感受。“音”指的是聲音，本研究使用索尼PCM-D100高質量聲音采集設備在棲霞山實地采集戶外自然音，后期運用Adobe Audition、Apple Logic Pro等專業音頻軟件進行數字音頻編輯，并使用FMOD聲音引擎最大程度還原真實環境音效。隨著手勢控制器的研發問世，基于自然手勢的虛擬現實技術為用戶體驗開辟了新途徑[5]。虛擬交互與手勢識別是兩種相互關聯且不斷演進的技術，都是虛擬現實的關鍵組成部分。虛擬交互主要指通過計算機和數字設備模擬，讓受眾能夠在虛擬環境中進行操作和溝通。它拓展了人與計算機之間的交互方式，為受眾提供了身臨其境的體驗。手勢識別技術是虛擬交互技術中的重要組成部分，受眾通過攝像頭或傳感器來控制計算機或設備。作為當代信息技術的前沿產物，虛擬交互在文化遺產保護和傳播中扮演著重要角色，特別是借助手勢識別技術，捕捉和解釋人體手勢，將其轉化為計算機指令，從而實現人機交互的無縫對接。在棲霞山石窟造像藝術傳播中，本研究利用RealSense深度攝像頭捕捉環境信息，搭配Leap Motion手勢控制器實時捕捉受眾的手部動作和手勢，進一步幫助受眾實現與虛擬世界的交互。這種互動不但降低了對文物本體的物理損害，還賦予了石窟造像新的生命力，讓遺產保護與文化傳播之間達到完美平衡。

（二）虛擬展覽與虛擬導覽

新科技的應用讓文化遺產展覽呈現立體化、精細化特征，推動構建多維度的對外傳播體系[6]。虛擬展覽與虛擬導覽是虛擬現實技術的主要呈現形式，為受眾提供一種身臨其境的服務體驗，讓他們能夠在線探索和欣賞石窟造像藝術的精美細節。虛擬展覽與導覽以網絡為載體，將珍貴的文化遺產呈現在虛擬展廳或實體展廳的三維虛擬畫面中，受眾能夠通過電腦屏幕或其他移動終端隨時隨地進行訪問和參觀。具體來看，虛擬展覽和虛擬導覽的實現過程包括以下幾個方面：

一是數據采集，包括對文化遺產進行高分辨率的攝影和視頻拍攝，記錄整體和細節特征，以及利用3D掃描、光學攝影測量等技術對文化遺產及其周邊環境進行三維掃描，獲取完整的三維數據。本研究使用Revopoint三維掃描儀和RealityCapture攝影測量對千佛巖、舍利塔、三圣殿周圍進行了三維數據的采集（見圖1）。二是數據處理，包括對采集的圖像和視頻進行去噪、色彩校正和拼接處理，以確保圖像質量，并根據掃描數據進行三維重建，修復掃描缺陷，生成可用于虛擬展示的模型。本研究使用MAYA軟件，采用插值和多通道映射等方法，使紋理在三維模型表面顯得更加平滑和自然。對于掃描缺陷，本研究使用ZBRUSH軟件，對石窟造像局部進行修復，并通過NormalMap貼圖還原出精致的細節（見圖2）。三是進行虛擬環境搭建，根據實際環境和歷史資料，利用3D模型構建虛擬展覽和導覽場景，將文字、音頻、影像等多媒體信息集成到虛擬環境中，豐富導覽內容，并在此基礎上進行互動設計，開發直觀友好的用戶界面，設置可交互的導覽元素。本研究使用Unity3D引擎結合前期的掃描數據搭建了虛擬的空間環境，借助理光全景照相機RicohTheta對石窟瀏覽路線進行了全方位拍照，為移動平臺的全景瀏覽做數據支撐（見圖3）。四是將虛擬展覽和導覽內容發布到官方網站、移動應用或虛擬現實平臺上，并開發適用于不同設備的終端程序。本研究借助OculusVR頭顯設備，在電腦端導入SDK軟件開發工具包，開發沉浸式虛擬現實漫游系統。在此過程中，還將前期拍攝的全景照片導入如視VR系統，通過如視VR后臺的AI人工智能解算平臺，形成了可發布的手機端在線應用，為受眾提供了高度沉浸的虛擬現實體驗（見圖4）。

（三）受眾參與和互動體驗

受眾參與和互動體驗的過程是一個豐富而復雜的動態過程，這一過程開始于受眾對文化遺產的認知和興趣。通過多種形式進行信息傳播，如展覽、講座和互動游戲，能使受眾深入了解文化遺產的內涵和意義。因此，文化遺產的互動體驗設計應注重為受眾營造良好的文化空間，提高他們的沉浸感[7]。隨著技術的發展，特別是虛擬現實（VR）、增強現實（AR）以及移動APP的應用，受眾的互動體驗變得更加多樣化。借助虛擬現實技術，受眾能夠在文化遺產原址上看到歷史遺跡的原貌，增強對文化遺產的理解和認知。

“參與是一種文化生活方式”[8]，詹金斯強調了受眾參與和共享文化內容的重要性。社交媒體的興起改變了受眾參與文化活動的方式，進一步推動了對文化遺產的宣傳。在這一過程中，受眾反饋機制至關重要。通過調查、社交媒體評論和現場活動的反饋，文化機構能夠了解受眾的需求與期望，從而改進展覽策劃方案，提升互動體驗質量。受眾的參與不僅限于消費文化內容，他們的意見也能直接影響文化遺產保護與傳播策略，形成積極的閉環。此外，互動游戲也是虛擬現實技術中的一大亮點。設計與棲霞山石窟造像藝術相關的虛擬現實游戲，能夠讓受眾在娛樂的同時深入了解石窟造像的歷史和文化。

綜上所述，虛擬現實技術在棲霞山石窟造像藝術傳播中為受眾提供了多種參與和互動體驗方式。通過沉浸式漫游體驗、交互式探討、互動游戲等手段，受眾能夠更加全面地了解和感受棲霞山石窟造像的藝術魅力，促進了文化遺產的傳承與弘揚。

四、虛擬現實技術的技術挑戰與傳播效果

（一）技術挑戰與解決方案

虛擬現實技術在棲霞山石窟造像藝術傳播中也面臨著一些技術挑戰。一是高質量的圖像處理問題。棲霞山石窟造像藝術的虛擬化傳播需要保留真實的細節，而在虛擬現實環境中，呈現這些圖像細節需要結合高性能硬件，要進一步優化圖像處理算法，提升畫面效果。二是交互與用戶體驗問題。虛擬現實技術的傳播需要具有良好的交互性和用戶體驗，這樣才能讓受眾自由探索棲霞山石窟造像藝術。要優化交互方式，使用手勢控制和頭部追蹤技術，增強受眾的沉浸感和參與度。三是跨平臺兼容性問題。不同的虛擬現實設備之間存在不同的技術要求和規格，因此，在不同設備之間需要實現統一的標準。要開發跨平臺的應用程序，讓棲霞山石窟造像藝術能夠在不同平臺上得到廣泛傳播。四是內容創作與維護問題。棲霞山石窟造像藝術蘊藏著豐富的文化內涵，因此，要建立高效的數字化流程，定期更新內容，保持傳播內容的新鮮度和吸引力。

（二）傳播效果與社會影響

虛擬現實技術作為一種新穎的交互體驗技術，對文化遺產的傳播效果具有重要作用。首先，虛擬現實技術通過沉浸式體驗，大大增強了文化遺產的吸引力，使受眾能夠身臨其境地欣賞、了解文化遺產細節。其次，虛擬現實技術在文化遺產的保護與復原中起到了重要作用，通過數字化手段呈現文化遺產的原始狀態，為未來的修復和研究提供了寶貴資料，同時，也讓損毀的文化遺產得以“重生”。再次，虛擬現實技術打破了地理和時間的限制，使受眾能夠實時了解世界各地的文化遺產，擴大了文化藝術傳播的范圍，實現了跨文化交流與溝通。最后，虛擬現實技術推動了文化遺產的數字化轉型，促進了相關領域的科技發展和創新，帶來了新的經濟增長點。

五、結 語

虛擬現實技術的應用為文化遺產的傳承與保護提供了新途徑，受眾能夠不受地理條件的制約，在虛擬空間中“參觀”世界各地的文化遺產。然而，技術的應用具有兩面性，重構的虛擬空間如果把握不當，會導致受眾產生曲解，降低他們對真實文化遺產的探索興趣。因此，我們要平衡技術應用與文化遺產本真性之間的關系，規避技術對文化遺產傳播內涵的曲解。

參考文獻：

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[7] 聞婧，張乃中.靈境藝術與歷史再現——大連東關街建筑遺跡VR復原系統設計研究[J].藝術工作，2020（4）：85-87.

[8] Henry Jenkins. Convergence Culture：Where Old and New Media Collide[M]. NewYork：New York University Press，2008：42-45.

[責任編輯：李慕荷]