淺談利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)復(fù)原古建筑的過程

郭云仲

摘 要：古建筑文化遺產(chǎn)的虛擬復(fù)原是科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以把古建筑文化遺產(chǎn)實現(xiàn)數(shù)字化還原，虛擬古建筑系統(tǒng)可以打破了時空的限制，對保護(hù)文化遺產(chǎn)應(yīng)用具有一定的積極作用，相關(guān)研究對社會的很多領(lǐng)域也有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；古建筑；復(fù)原過程

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2016）36-0193-01

一、前期工作

前期的工作主要是古建筑虛擬復(fù)原的項目策劃，從整體到細(xì)節(jié)，還要注意方案是否切實可行。根據(jù)實際項目的不同，項目策劃書的撰寫也不一樣，但是以下幾點是要注意的：第一選擇虛擬現(xiàn)實表現(xiàn)手法；第二選擇在虛擬展示平臺；第三虛擬系統(tǒng)的文件大小、清晰度等參數(shù)；第四計劃好各個階段需要的時間及整體耗時；第五注意文件的良好管理。第六合理安排項目制作的工作人員。當(dāng)然針對不同的項目還需要具體情況具體分析，需要認(rèn)真仔細(xì)地考慮，更需要經(jīng)驗的累積。要做好一個虛擬古建筑復(fù)原項目，前期的策劃工作是必不可少的。

二、中期工作

1.實地考察古建筑：（1）實體各項數(shù)據(jù)測量：測量的重點是古建筑平面、立面、剖面的各項數(shù)據(jù)，甚至把古建筑及周圍的環(huán)境用攝像的方式記錄下來，以便在制作古建筑模型的時候作為參考。（2）古建筑照片拍攝：拍攝的時候要注意拍攝的角度、光線、盡量避免障礙物擋住需要作為貼圖的面等細(xì)節(jié)部分，只有這樣才能保證貼圖照片的質(zhì)量，也減少了模型制作完成后貼圖工作的工作難度和工作量。紋理貼圖照片的拍攝包括古建筑的墻面、地面、內(nèi)部、外部、屋頂?shù)鹊募y理照片，甚至是一些細(xì)部的紋理，如磚紋、石紋、瓦片、木紋、雕刻等等細(xì)部結(jié)構(gòu)的紋理。（3）相關(guān)資料收集：主要是收集古建筑的歷史背景、發(fā)展概況、以及當(dāng)?shù)氐娜宋沫h(huán)境等相關(guān)的資料。

2.對資料進(jìn)行分類整理、匯總。根據(jù)項目需要，將照片資料、測量的數(shù)據(jù)信息、手繪圖片以及收集到古建筑相關(guān)的一些文本資料，甚至是一些視頻文件等進(jìn)行分類的存放，以便后面工作的順利開展。

3.建立古建筑三維模型。根據(jù)實地考察的數(shù)據(jù)和一些代表建筑主要面和主要形狀的照片來制作古建筑模型。為了使最終的虛擬古建筑系統(tǒng)運行速度很流暢，需要對模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計：盡量制作簡單的模型；有一些比較規(guī)則的物體可以用貼圖的方式來表現(xiàn)；注意控制整個場景模型的面數(shù)，合理安排場景中模型的密度；注意控制模型面與面之間的距離；將渲染畫面中看不到的面刪除，減少渲染的壓力；盡可能的用面片建模的方法來制作復(fù)雜的模型。

4.場景的貼圖、燈光和烘焙處理。接下來的工作就是對古建筑模型進(jìn)行貼圖，實地考察拍的照片很多都不能直接用于模型貼圖，這就需要對照片中的一些污跡、殘缺、損壞、破裂等進(jìn)行修復(fù)。一般默認(rèn)的燈光系統(tǒng)都很難達(dá)到古建筑真實場景的光線效果，要想模擬實際的古建筑場景的光線效果就需要加入一些燈光處理，光線調(diào)整好以后就可以先在模型制作軟件里面進(jìn)行渲染測試，才能進(jìn)行烘焙?！昂姹壕褪前涯Ｐ椭谱鬈浖械哪Ｐ偷墓庥耙再N圖的方式導(dǎo)入到虛擬漫游、交互軟件中，以求獲得更好的真實感和對藝術(shù)效果的追求?！毕喾矗绻麑⒛Ｐ筒贿M(jìn)行烘焙而直接導(dǎo)入到虛擬交互漫游平臺中，其真實感是大打折扣。

5.虛擬交互漫游合成。利用前期策劃工作中選定的虛擬交互漫游平臺來進(jìn)行制作。如果要控制角色在系統(tǒng)中漫游的話，要將角色導(dǎo)入到系統(tǒng)中，以及角色的動作模塊，并通過程序或交互模塊來設(shè)定用鼠標(biāo)或鍵盤來控制角色在虛擬場景中行走，同時給這個角色架設(shè)幾個攝影機，比如說跟蹤角色行走的攝影機或者是第一人稱攝影機等，以便虛擬體驗者更好的控制整個系統(tǒng)的操作和觀察虛擬角色的位置和情況，并做出相應(yīng)的反饋；如果單純的只架設(shè)幾個攝影機的話，相對來說對程序或交互模塊的設(shè)定也會簡單一些，只要能控制好攝影機，并且能在虛擬的場景中漫游和實現(xiàn)所要的交互操作就行了。在虛擬漫游、交互合成的時候，特別要注意程序或交互模塊的邏輯性，這樣才能避免程序出錯，保證虛擬系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時在合成的時候要注意一些相關(guān)操作的設(shè)定，為了讓用戶在虛擬古建筑系統(tǒng)里面進(jìn)行更方便、更好的虛擬體驗，虛擬系統(tǒng)的界面設(shè)計要合理，注意人性化設(shè)計，盡量考慮到用戶的需求。

三、利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)復(fù)原古建筑的后期工作

到了后期階段，主要的工作就是對虛擬現(xiàn)實項目作品進(jìn)行測試、調(diào)整與改進(jìn)。測試的目的主要是為了測試虛擬現(xiàn)實作品的兼容性、通用性、可移植性和穩(wěn)定性等是否達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。測試方法主要可以分為以下幾種：第一，在不同的操作系統(tǒng)平臺下進(jìn)行測試；第二，在不同的硬件配置機器上進(jìn)行測試；第三，由不同的使用者來進(jìn)行操作測試；第四，在前三種測試方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行交叉測試，以便更好地找出作品的不足之處。只有經(jīng)過多次的跨軟件平臺、跨硬件平臺、不同測試人員及交叉測試后才知道作品的哪些地方需要進(jìn)行調(diào)整，甚至是進(jìn)行一些修改。盡量在測試階段將所有可能發(fā)生的錯誤及時改正過來，只有經(jīng)過這個步驟才能使虛擬系統(tǒng)更加完美，才能令虛擬體驗者獲得比較滿意的虛擬體驗。

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對古建筑文物古跡進(jìn)行虛擬復(fù)原已是時下對文物古跡保護(hù)和研究的一種趨勢，而如何更好地對古建筑文物古跡進(jìn)行虛擬復(fù)原就需要把利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)復(fù)原古建筑的過程進(jìn)行合理的優(yōu)化，這還需要我們不斷地進(jìn)行實踐和探索。

注釋：

①劉祥.虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助建筑設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，200

4：01.