虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歷史文化中的應(yīng)用研究

陳凱 甘猛猛

摘 要：本文響應(yīng)國(guó)家號(hào)召“一帶一路”建設(shè)新中國(guó)的理念和倡議，以鄭和下西洋為例，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到歷史文化遺址的傳承和開(kāi)發(fā)中，可更加直觀地展示復(fù)原結(jié)果，利于歷史文化的保存和反復(fù)的研究，利于信息的傳播?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何應(yīng)用到保護(hù)和開(kāi)發(fā)歷史遺跡的研究十分必要。同時(shí)也便于傳播和發(fā)揚(yáng)這些歷史文化所傳達(dá)的精神理念。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 歷史文化 一帶一路 遺址開(kāi)發(fā)

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（b）-0009-02

2017中國(guó)國(guó)際文創(chuàng)娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨“一帶一路”虛擬現(xiàn)實(shí)高峰論壇在北京人民大會(huì)堂和勝利召開(kāi)，本屆峰會(huì)旨在落實(shí)十九大精神，以“立足國(guó)際文創(chuàng)、貫徹一帶一路、響應(yīng)軍民融合、聚焦虛擬現(xiàn)實(shí)”為主題，以高層次、國(guó)際化、時(shí)效性等為標(biāo)準(zhǔn)，在融資合作、政策研討、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和國(guó)際對(duì)接等方面進(jìn)行了具有成效顯著的深度交流，從而響應(yīng)國(guó)家號(hào)召“一帶一路”建設(shè)新中國(guó)的理念和倡議。而中國(guó)歷史悠久，留下了眾多的歷史文化遺產(chǎn)，以鄭和下西洋為例，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到歷史文化遺產(chǎn)的傳承和開(kāi)發(fā)中，在復(fù)原并且保護(hù)遺跡、實(shí)現(xiàn)文化風(fēng)俗傳播的同時(shí)還能促進(jìn)歷史文化與文化產(chǎn)業(yè)資源的相互轉(zhuǎn)化，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向人們展現(xiàn)歷史進(jìn)程，更好地進(jìn)行人文與地理的宣傳和推廣。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱VR）是一項(xiàng)在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的高科技技術(shù)，其涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、人工智能等多方面，有關(guān)的考古數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)的研究顯示，已經(jīng)湮滅的歷史可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)手段重新構(gòu)建并且展示到人們眼前。

2 國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況

國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域開(kāi)始的較早，也有許多成果。英國(guó)自然歷史博物館就利用三維掃描技術(shù)將文物的數(shù)字模型傳輸?shù)较到y(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了虛擬博物館的建立；又有美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的William Jepson教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)城市仿真小組在以色列的戴維森展覽中心完成了古耶路撒冷部落的虛擬重建，重現(xiàn)了在幾個(gè)世紀(jì)前在戰(zhàn)爭(zhēng)中幾乎消失殆盡的耶路撒冷風(fēng)貌。

目前國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歷史文化傳承，遺產(chǎn)保護(hù)和還原領(lǐng)域方面還處于初級(jí)階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在一定的差距，但是此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)引起相關(guān)學(xué)術(shù)界的重視，很多學(xué)者已進(jìn)入到此領(lǐng)域的研究工作。

如浙江大學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出一款桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了三維立體視覺(jué)，同時(shí)還有人機(jī)交互的部分，整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)感和真實(shí)度上都達(dá)到了頂尖的水平；又比如武漢大學(xué)建造的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，目前為止已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)頂尖的虛擬地理環(huán)境教學(xué)的研究教育機(jī)構(gòu)，其以香港志蓮凈苑仿唐建筑群數(shù)字化存檔為例，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的平臺(tái)上構(gòu)建了原型系統(tǒng)。

3 如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再現(xiàn)歷史文化遺跡

由于某些遺跡只能存放于特定的環(huán)境中加以保存，導(dǎo)致不能展現(xiàn)從而不能與公眾見(jiàn)面，而運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段可以將歷史文化遺跡制作成各種類型的數(shù)字影像來(lái)生動(dòng)展示原貌。本文通過(guò)收集歷史文化資料，查找相關(guān)文獻(xiàn)，采用一系列數(shù)字化的復(fù)原方案，如三維成像、非接觸測(cè)量技術(shù)等，通過(guò)實(shí)地取景、動(dòng)畫(huà)合成等技術(shù)的編輯，通過(guò)3dmax建模來(lái)還原歷史文化遺跡模型，將遺跡的原貌展現(xiàn)在公眾視野下，其次運(yùn)用101編輯器和Unity3d兩款軟件制作“鄭和下西洋”的過(guò)程，在虛擬現(xiàn)實(shí)的視角下，以動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)。

其中古跡的還原分幾種方案：?jiǎn)蝹€(gè)人物、船只三維展示，包括縮放、360°旋轉(zhuǎn)等人性化體驗(yàn)來(lái)觀看文物和整體場(chǎng)景，更有游歷式的方式觀看遺址文化，如古代地貌、生活場(chǎng)景復(fù)原、古代生活器具等。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)的作用

虛擬顯示技術(shù)對(duì)現(xiàn)有文物的物品介紹、展覽、以及巡游等展覽方式，再與原有的傳統(tǒng)展示相結(jié)合可以更加全面、生動(dòng)地讓大眾了解文物的各種數(shù)據(jù)，這種技術(shù)的應(yīng)用的方法更加貼合了現(xiàn)代人獲取信息的途徑。在讓民眾了解到平時(shí)不易接觸的珍貴歷史文物的同時(shí)，又可以通過(guò)多種手段開(kāi)展如考古實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)等。通過(guò)多媒體展示歷史文化，讓大眾從被動(dòng)到主動(dòng)的去接受和學(xué)習(xí)歷史，讓觀賞者積極主動(dòng)的參與到其中。

網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)已經(jīng)十分普及，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將整合的文化資源用虛擬現(xiàn)實(shí)的方式傳播給公眾，可以更加快捷、方便地提高知名度，減少公眾對(duì)實(shí)體的關(guān)注度，更加有效地傳承此歷史過(guò)程的精神，也可以減輕保護(hù)歷史文物所面臨的壓力。

虛擬現(xiàn)實(shí)與歷史文化研究的互相結(jié)合，還可以通過(guò)開(kāi)發(fā)虛擬旅游業(yè)來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。虛擬景點(diǎn)觀光與現(xiàn)實(shí)景點(diǎn)觀光的相互結(jié)合，能夠減輕現(xiàn)實(shí)景點(diǎn)的維護(hù)工作壓力，更加能實(shí)現(xiàn)民眾對(duì)大型景區(qū)的深入觀賞、親身體會(huì)古老文化的意愿。同時(shí)這種通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)進(jìn)行旅游的行為更加能提高歷史遺跡與知名景點(diǎn)的客流量。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育行業(yè)的意義

傳統(tǒng)教學(xué)是建立在課本與黑板之上，如今演變?yōu)镻PT和學(xué)生之間的關(guān)系，通常是老師講學(xué)生聽(tīng)的方式，很多物品的展示是不全面，并達(dá)不到效果的，更多是學(xué)生根據(jù)文字的想象而得來(lái)的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，彌補(bǔ)了這一缺陷，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中看到真實(shí)的環(huán)境與物品，能夠直觀去體驗(yàn)，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)虛擬現(xiàn)技術(shù)可以讓使用者完全沉浸在虛擬環(huán)境中，通過(guò)虛擬三維空間中的交互來(lái)帶動(dòng)實(shí)際動(dòng)手操作交互，并通過(guò)虛擬頭盔屏幕顯示環(huán)境為輔助教學(xué)提供展示更加真實(shí)的平臺(tái)，從整體入手，提升實(shí)驗(yàn)效果并激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣。

可以從以下4個(gè)方面來(lái)設(shè)計(jì)方案。

（1）科技感：讓學(xué)生如親臨現(xiàn)場(chǎng)一樣，與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。讓學(xué)生看到生活中看不到的物品與場(chǎng)景。

（2）沉浸性：為使用者提供更好的臨場(chǎng)感，使學(xué)生如同置身另一世界，為學(xué)生感官上認(rèn)知操作提供幫助。

（3）交互性：為使用者提供形象的交互體驗(yàn)，通過(guò)交互設(shè)備模擬現(xiàn)實(shí)中的操作，使學(xué)生實(shí)際操作水平得到有效提升。

（4）想象性：為使用者提供更深層次的理性認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)書(shū)本或平面資料在三維空間中認(rèn)知的不足，并更多地激發(fā)學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力。

6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于文化遺跡保護(hù)的主要問(wèn)題

（1）虛擬交互系統(tǒng)功能不夠完善。很多文化遺產(chǎn)的虛擬交互系統(tǒng)側(cè)重場(chǎng)景視覺(jué)效果的體驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)并不夠重視，一些虛擬交互系統(tǒng)與文化遺產(chǎn)保護(hù)研究結(jié)合的不夠深入，虛擬系統(tǒng)提供信息不夠全面，缺乏使用價(jià)值，導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起不到應(yīng)有的作用。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度較大和成本較高，并且系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得不到推廣。

7 本文研究創(chuàng)新點(diǎn)

（1）探索國(guó)際上先進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，降低虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遺產(chǎn)保護(hù)、傳承創(chuàng)新技術(shù)的難度并且縮短開(kāi)發(fā)周期，從而摸索出切實(shí)可行的保護(hù)策略和措施，并統(tǒng)一虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，節(jié)省成本。

（2）通過(guò)實(shí)際虛擬現(xiàn)實(shí)案例的制作——鄭和下西洋為例，探索一個(gè)切實(shí)可行的三維虛擬系統(tǒng)框架，并研究完整的三維數(shù)字模型，在三維虛擬交互開(kāi)發(fā)平臺(tái)中建立完善各種交互的功能和效果。

8 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，大眾可以在虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)中任意觀看、自由行走，其沖擊力較傳統(tǒng)方式更強(qiáng)，讓人有身臨其境的真實(shí)感受，給人以更加直觀的感受，大大促進(jìn)人們對(duì)歷史文化的了解，提高人們對(duì)文化遺產(chǎn)本身的保護(hù)和利用意識(shí)。

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