基于虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)的河西走廊古民居歷史再現(xiàn)

馮星宇+田建良

摘要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR已廣泛應(yīng)用于游戲與影視等娛樂等行業(yè)，利用VR技術(shù)再現(xiàn)包括古民居在內(nèi)的文化遺產(chǎn)是一種可行的途徑。VR技術(shù)再現(xiàn)古民居的優(yōu)勢在于它具有在場感、直覺感、交互感與遠程性。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)；虛擬現(xiàn)實；河西走廊古民居

[本文系甘肅省社科規(guī)劃項目《河西走廊古民居的歷史再現(xiàn)研究——以張掖古民居為中心》階段性成果。項目批準號：YB087。項目參與人：田建良、趙建國、李娜、陳文福、王萍、秦虎、朱軍。]

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是通過利用先進的計算機技術(shù)和它的硬件設(shè)備，去實現(xiàn)人們通過其視覺、觸覺、嗅覺等手段所真切感受到的一種虛擬幻境，所以VR技術(shù)被又稱作幻境技術(shù)或靈境技術(shù)。這些技術(shù)的實現(xiàn)是要通過VR設(shè)備去實現(xiàn)的。它主要分為輸入和輸出兩部分設(shè)備組成。輸入設(shè)備主要有手勢識別設(shè)備、游戲手柄、動作捕捉設(shè)備、方向盤等。輸出設(shè)備有一體式VR頭盔、外接式VR頭盔、智能手機VR眼鏡。

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）這一名詞，是由美國人拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀80年代創(chuàng)建VPL公司時提出的。內(nèi)容包括：采用計算機綜合圖形系統(tǒng)和多樣的現(xiàn)實環(huán)境以及計算機的接口設(shè)備，在電腦上生成，人與實體可交互的在三維環(huán)境中具有沉浸感覺的感受技術(shù)。

這種單純的VR領(lǐng)域，實際是人們的一種虛擬感受印象，就本身很難找到它的應(yīng)用價值，但是介于這種技術(shù)的創(chuàng)作，我們可以很好地應(yīng)用在古民居的復(fù)原、修繕等方面，提供了很好的方法和途徑，從而將VR技術(shù)應(yīng)用到其他領(lǐng)域去實現(xiàn)它的最大功效。本文將借助VR技術(shù)去分析張掖古民居的歷史、文化，從而揭開那段塵封的歷史。

張掖古民居集中分布在甘州區(qū)青年東街文廟巷、西大街區(qū)法院南側(cè)、勞動街、甘州區(qū)北街、東街和稅亭街等?，F(xiàn)存的一共有29處，2011年甘州區(qū)政府進修了古民居掛牌保護、維修與修繕等復(fù)原工作，但就其張掖古民居為傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)，建筑材料主要以黃土和木材為主，故耐久性和堅固性都差，在僅存的古民居中一些建筑由于年久失修，表現(xiàn)出裝飾構(gòu)件缺失，或是內(nèi)外裝飾紋樣圖案模糊，因此需要經(jīng)常維護和定期修繕。而隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展，現(xiàn)代化建筑已布滿城市，那種古老的夯打筑墻、屋脊、筒瓦、勾頭、勒腳青磚、山尖青磚等制作手藝和燒制方法以及土坯砌墻的技術(shù)也已經(jīng)很少用，而失去了土墻結(jié)構(gòu)，也就失掉了民居的傳統(tǒng)神韻和地方特色。這種傳統(tǒng)的制作工藝與現(xiàn)在的普通青磚、機器雕刻紋樣是完全不同藝術(shù)特點，但是已很少有人掌握；木刻、磚雕等工藝難以達到原有水準。因此，張掖古民居的歷史再現(xiàn)，完全可以利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行古民居細部雕刻紋樣、裝飾圖案、夯打筑墻、青磚仿古等手法進行歷史再現(xiàn)。

一、利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)如何再現(xiàn)古民居

如何讓歷史文化遺產(chǎn)如古民居走出記憶活起來？VR技術(shù)是一種可能的選擇。目前VR技術(shù)僅常用于游戲與影視等娛樂行業(yè)，且用VR視頻技術(shù)來展示全景視頻，通過360度全方位環(huán)繞拍攝，多角度進行播放。在觀眾對全景視頻進行觀看時，也不會再是被動的一種觀看模式，而完全成為了可以參與內(nèi)容、成為探索歷史的主動者。而VR視頻就是讓人體會出真正的景象沉浸感，與歷史有一種交互的屬性，仿佛穿越了時空隧道，從而激發(fā)用戶去情不自禁地探索與發(fā)現(xiàn)。我們將采用VR技術(shù)，使河西走廊古民居完全可以在全景模式下觀看甚至游覽，能讓人身臨其境，感受古民居的厚重感和情境感。

首先，到目前為止VR技術(shù)水平一般采用基礎(chǔ)設(shè)備，對古民居進行全景全方位的直播。從拍攝民居全景視頻的角度來看，此類全景直播內(nèi)容除了對基礎(chǔ)設(shè)施多硬件的要求之外，還提出了對藝術(shù)水平拍攝角度的要求，是這種全景直播技術(shù)與藝術(shù)手法相結(jié)合，從而達到觀看古民居的真實性和藝術(shù)性。就此層面的直播拍攝與研究轉(zhuǎn)化到古民居建筑類別上，成了當下去發(fā)展和開拓的新領(lǐng)域。我們將借助VR 技術(shù)去構(gòu)建古民居沉浸式虛擬場景，提供非同一般的觀看體驗，從而激發(fā)觀者記憶，使其產(chǎn)生聯(lián)想和想象。

其次，虛擬現(xiàn)實的概念，目前只采用于游戲或娛樂行業(yè)。虛擬現(xiàn)實給人們以沉浸感去享受故事游戲和故事敘事，很容易吸引玩家和用戶的視域和精神的滿足感。可是我們從VR應(yīng)用領(lǐng)域的角度去分析，IDC數(shù)據(jù)資料表明，游戲行業(yè)制作商采用VR技術(shù)占55%；娛樂影視方面占40%，其他行業(yè)應(yīng)用占5%。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料來看，VR技術(shù)在其他行業(yè)應(yīng)用十分匱乏，VR還未引入到諸如古民居等文化遺產(chǎn)的歷史再現(xiàn)領(lǐng)域。因此，文化遺產(chǎn)的歷史再現(xiàn)將是VR技術(shù)擴張的一個新領(lǐng)地。

二、運用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)古民居等

文化遺產(chǎn)的優(yōu)勢

第一，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)古民居具有在場感。就目前為止，VR技術(shù)并沒用完全做到“完全在場”?！霸趫觥保≒resence）這一詞是一個行業(yè)術(shù)語，它是指一種VR體驗，也就是讓人感覺到自己正身處VR世界中，你可以看到場景，觸摸場景中的物體，可以在一個場景中走來走去，可以從不同角度觀看物體，摸到場景物體的材質(zhì)等，而不僅僅是帶著VR頭盔像在電影院看電影一樣。我們要達到的效果不僅是在觀看電影，而且要使人身處電影之中，成為戲中的觀眾或演員可以隨意走動在場景中感受故事的場景，并且與之對話；我們不僅是在玩2D、 3D游戲，還完完全全身處游戲視頻當中；我們不但在看走鋼絲表演，也可以行走在鋼絲上去感受那種心理上的刺激。隨著VR技術(shù)的不斷進步，將VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)靈活應(yīng)用到古民居的研究和保護上，讓人們參與古民居，切身去體會古民居，真真切切感覺進入到了古民居，復(fù)活古民居的歷史現(xiàn)場，呈現(xiàn)民居中主人的日常生活、甚至穿越時空讓靜止的古民居被激活，參觀者可以沉浸式地去體驗時間、空間。但是由于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)電池續(xù)航時間的有限性、動作控制器的不完善和缺乏，以及存儲空間有限等問題，有望在未來幾年內(nèi)得以解決。

第二，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)古民居具有直覺感。以前，我們經(jīng)常習(xí)慣于從空間上去整理每一個具體的物體，用VR技術(shù)也可以從空間上去歸納整理物體。我們經(jīng)常用真實體驗過產(chǎn)品或周圍世界的任何事物的感受，去安排它們?yōu)槿藗兎?wù)的感覺，并且根據(jù)人們的思維習(xí)慣來執(zhí)行，其符合人們直覺的特性是VR的優(yōu)勢之一。我們利用VR直覺特性這一特點，直接運用于古民居的再現(xiàn)工程，給人們以親切、懷舊的情懷。當我們置身于古民居，可以看到古民居主人以前生活的場景，甚至主人用過的器皿、桌椅板凳，你將可以清楚地看到和使用，甚至感受當時社會人們對物質(zhì)的需求和利用情況。這樣不僅使我們感受到真實，還使我們直觀地感受到過去與現(xiàn)在人們生活的不同、價值觀念的不同，以及家居陳設(shè)、擺設(shè)與現(xiàn)代化居所的差別，從而更好地認識那段過去的歷史和文化。這不僅可以幫助我們很好地認識古民居的發(fā)展歷程，也使觀者身臨其境感受了過去，既增長了見識，又使這段歷史文化得以保存和延續(xù)，這種VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的直觀性提升了觀者自由度的體驗，但是目前VR直播技術(shù)只開發(fā)到三自由度VR視頻，就如同觀者只能坐在直播現(xiàn)場的固定座位上去體會場景，觀看到四周的景象和物體；未來VR技術(shù)將借助光場相機、場景轉(zhuǎn)換、空間定位、時空轉(zhuǎn)移等技術(shù)，開發(fā)出更加逼真的六自由度（6DoF）VR視頻，從而使人們達到逼真的沉浸感受。人們可以在直播現(xiàn)場四處走動，隨心所欲，不需要只控制在固定的幾個場景和物體上，人們可以不受局限感受不同的景象，隨意觸摸物體，達到直覺和直觀意向。

第三，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)古民居具有交互感。這種VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)與社會文化有著相互交融的的特性，它能識別人的表情、動作等行為，并且通過這一識別技術(shù)，成熟地應(yīng)用于商業(yè)，從而推動VR直播與社交的融合場景，我們將此技術(shù)靈活地應(yīng)用于古民居的歷史再現(xiàn)，使其具有互動交流的功能。建立場景直播的互動方式，通過手勢識、表情的識別、對動作進行捕捉、作出三維人體模型，通過這樣的模擬，人們仿佛自己在空間中體驗，在時間中穿梭，通過表情、手勢的識別，反映出對古民居的再現(xiàn)感受，通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入社交元素，將不僅加速VR直播的發(fā)展，而且會廣泛應(yīng)用于文化遺產(chǎn)的歷史再現(xiàn)。

第四，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)古民居具有遠程性。利用虛擬漫游在古民居的應(yīng)用，人們在民居中可以漫游，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，利用場景、動畫、時間、空間、多媒體、網(wǎng)絡(luò)科技于一身，現(xiàn)在已經(jīng)成為最新型的文化遺產(chǎn)再現(xiàn)工程。

通過對民居的漫游，解決人們足不出戶遠程觀看古民居的問題，解決了不同人群的體驗價值，例如方便了老弱病殘人群無法到現(xiàn)場的局面，這樣使古民居再現(xiàn)更賦予人性化。這種最先進的遠程體驗，一是通過場景、動畫、時間，空間、多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)漫游可以讓觀者直觀地看到古民居的形象；二是在自家電腦上，運用VR技術(shù)能讓觀者在親眼看到民居以前的歷史和幾年后優(yōu)美的民居修繕的結(jié)果；三是通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)的古民居遠程性具有多用途功能，直觀地觀看載體，降低了與文物保護部門之間的溝通成本，提高溝通的效率。人們還可以在虛擬現(xiàn)實的技術(shù)中，通過漫游任意截取自己喜歡的圖片或片段制作網(wǎng)站、廣告、旅游資料、歷史資料，或是檔案文獻，滿足了不同人群，從不同角度，全方位地感受再現(xiàn)河西走廊古民居，這不僅促進了當?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，而且從商業(yè)角度來看，非物質(zhì)t5發(fā)v文化的再現(xiàn)，還利于長期招商、引資，甚至參加各類評比活動，作為資料還可以永久使用。

總之，應(yīng)用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，人們可以在古民居中漫游，在虛擬系統(tǒng)中自由行走、任意觀看，其沖擊力強，能使人們獲得身臨其境的真實感受，大大促進了人們對古民居的了解，提高了人們對文化遺產(chǎn)本身的保護和利用的意識。

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作者單位：

河西學(xué)院土木工程學(xué)院

作者簡介：

馮星宇，副教授，河西學(xué)院土木工程學(xué)院，碩士。研究方向：建筑裝飾藝術(shù)。