VR新科技介入再現(xiàn)傳統(tǒng)建筑街區(qū)

卞觀宇 朱琦聰 謝倩

[摘?要]分析VR的技術(shù)構(gòu)成要素和特點(diǎn)，總結(jié)了VR信息平臺(tái)及顯示載體作為新科技介入傳統(tǒng)街區(qū)的流程和方法。以廣州許地傳統(tǒng)建筑街區(qū)為例，借助HMD等新型VR虛擬科技介入，使后人可穿越時(shí)空進(jìn)入久遠(yuǎn)的歷史街區(qū)，傳統(tǒng)建筑，民俗文化和地方特色進(jìn)行直觀互動(dòng)，揭開傳統(tǒng)街區(qū)塵封的歷史，使得街區(qū)的物質(zhì)與非物質(zhì)歷史與文化得到整體的認(rèn)識(shí)、重視和保護(hù)，形成整體可續(xù)的發(fā)展和傳承。

[關(guān)鍵詞]歷史街區(qū);VR新科技介入;HMD;可續(xù)傳承

文章編號(hào)：2095-4085（2019）12-0022-04

VR信息平臺(tái)及顯示載體是一種可互動(dòng)，可移動(dòng)，可無限屏幕的頭戴式顯示器（HMD），是VR虛擬環(huán)境技術(shù)新的高度。數(shù)位化模擬影像與視覺，聽覺，觸覺，嗅覺等同步信息，讓使用者有更真實(shí)的身臨其境的三度空間感。?珍貴的地方傳統(tǒng)建筑街區(qū)及文化記憶，與讓其在城市的某片區(qū)域里沉睡，不如通過新技術(shù)的介入等方式，讓其重新蘇醒為更多人所體驗(yàn)與認(rèn)知。人類從“萬物互聯(lián)”到“萬物智能”的大數(shù)據(jù)時(shí)代里，物質(zhì)文化與非物質(zhì)文化歷史的文字，圖像，數(shù)據(jù)信息借助新科技的介入可進(jìn)行可續(xù)的積累與整合，新的再現(xiàn)與傳承。

1?VR虛擬實(shí)境新科技的界定

VR虛擬實(shí)境新科技是伴隨人工智能AI發(fā)展的新技術(shù)，是繼“虛擬屏幕”Touch+擬物交互后交互方式上產(chǎn)生“突破屏幕、虛實(shí)融合、自然交互”的新變革，它利用數(shù)位化制作合成或全景錄制的360度視覺場(chǎng)景，結(jié)合配合頭戴式顯示器（HMD）輔以聽覺與觸覺等工具，令用戶仿佛置身在特定主題的場(chǎng)境中與場(chǎng)景里面的角色和場(chǎng)景互動(dòng)。全新浸入式體驗(yàn)的HMD是超越單一呈現(xiàn)無限屏幕的360°無死角體驗(yàn)，空間定位追蹤功能除了可定位追蹤的基地臺(tái)外，還利用手持控制器，當(dāng)用戶進(jìn)入空間后，可與空間里的物體作互動(dòng)。當(dāng)前成熟的虛擬實(shí)境HMD技術(shù)輕盈解像度更高，具備多感知性，體驗(yàn)性，交互性及自主性特征，能產(chǎn)生跟人的意識(shí)形態(tài)相聯(lián)，達(dá)至人們內(nèi)心，并且可時(shí)空交錯(cuò)改變我們生活的新事物。

2?VR新科技介入與人們對(duì)傳統(tǒng)建筑街區(qū)復(fù)活的需要

傳統(tǒng)街區(qū)是一個(gè)城市里最為珍貴的文化財(cái)富。保護(hù)與傳承傳統(tǒng)街區(qū)建筑里特色文化，既是對(duì)歷史的尊重，也是對(duì)城市脈絡(luò)的傳承。當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多城市的歷史傳統(tǒng)街區(qū)隨著年代的久遠(yuǎn)而風(fēng)化消逝，使得其中包含歷史價(jià)值和物質(zhì)文化的特色元素隨之而去，造成了當(dāng)代生活文化與歷史文脈的割裂，如何使歷史街區(qū)得到有效保護(hù)已經(jīng)成為一個(gè)刻不容緩的問題。這時(shí)候該如何很好的把歷史街區(qū)文化傳承下去，越來越多的目光投向了VR技術(shù)，通過VR的虛擬仿真的功能讓更多的人群感受到文化遺產(chǎn)，減弱人為和自然因素對(duì)歷史街區(qū)本體造成的損害。VR技術(shù)介入不僅僅是將我們帶到那些虛擬的不存在的世界里，更大的價(jià)值是讓我們看到那些不復(fù)存在的歷史?？梢栽O(shè)想如果VR將傳統(tǒng)特色街區(qū)的過去和現(xiàn)在都能夠完好地重現(xiàn)給我們的后代，讓他們能夠隨時(shí)隨地置身任何一個(gè)時(shí)代，重現(xiàn)祖先的所見所用將是有意義的事情。伴隨休閑娛樂的生活方式對(duì)特色傳統(tǒng)街區(qū)的保護(hù)、保存和解譯，普通受眾不習(xí)慣于教條和說理性較強(qiáng)的灌輸方式，而運(yùn)用VR科技手段對(duì)歷史街區(qū)內(nèi)容可將看起來很殘破的廢墟實(shí)物變得科技感十足，對(duì)不懂其中歷史意義與藝術(shù)價(jià)值的普通受眾來講就是一堆石頭，但在科技的角度去看卻自帶新奇震撼力。VR與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合打破時(shí)間與空間的界限，可提升傳統(tǒng)特色街區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和文化價(jià)值。

3?VR新科技介入再現(xiàn)傳統(tǒng)建筑街區(qū)——廣州許地為例

3.1?VR新科技介入再現(xiàn)傳統(tǒng)建筑街區(qū)（圖1）

VR新技術(shù)手段可助一般受眾直接從三維場(chǎng)景空間中認(rèn)識(shí)體驗(yàn)歷史，避免片段乏味的二維歷史文字圖片及靜態(tài)展示，而無法獲取一般受眾的好奇感及注意力。同時(shí)可助專業(yè)受眾沉浸式地進(jìn)入傳統(tǒng)街區(qū)歷史建筑及室內(nèi)場(chǎng)景模型中，利用虛擬實(shí)測(cè)技術(shù)，真實(shí)體驗(yàn)建筑模型的高度，寬度，材質(zhì)等綜合視覺感受，便捷地查找相關(guān)信息與數(shù)據(jù)及形成參照對(duì)比。博物館內(nèi)能靜態(tài)保存下來也只是街區(qū)建筑及文化的部分與片段。在實(shí)體修復(fù)與重建中重重困難，各方利益博弈，資金與時(shí)間等等又是寸步艱難。從多種手段介入修復(fù)傳承上看，目前對(duì)于歷史街區(qū)多采用文字、分解圖紙、實(shí)體模型以及零星的出土文物等手段記載呈現(xiàn)，但在信息認(rèn)知與視覺體驗(yàn)中存在許多局限。碎片式的圖像整理和模型展示，很難讓觀者感受到整體可續(xù)“立體”的文化體驗(yàn)，更難深層次的了解被歲月所侵蝕的文化與物資財(cái)富。從信息化技術(shù)上看，隨著VR虛擬實(shí)境技術(shù)的成熟，對(duì)傳統(tǒng)街區(qū)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)位化三維歷史場(chǎng)景活化與復(fù)原成為了可能。對(duì)歷史街區(qū)場(chǎng)景進(jìn)行再次的資料收集和現(xiàn)場(chǎng)深度調(diào)研，包括街區(qū)的地理環(huán)境的特征、歷史人文的脈絡(luò)，景觀街區(qū)的面塊組成，交通流線的形成及重點(diǎn)建筑景觀的形態(tài)研究。通過多維度的調(diào)查研究才能獲得充分的依據(jù)線索進(jìn)行數(shù)位化的三維搭建。

圖1?VR三維俯瞰傳統(tǒng)建筑街區(qū)

3.2?廣州許地街區(qū)現(xiàn)狀

廣州自古以來就是以商業(yè)來促進(jìn)城市的發(fā)展，而商業(yè)的發(fā)展又與水有著密不可分的聯(lián)系。在宋朝時(shí)候的廣州是以中城（子城）為中心，東西兩面分別為東城和西城。而當(dāng)時(shí)的高第街已經(jīng)初具雛形，只是未在城郭內(nèi)。清代廣州由于將宋朝的中、東、西三城合并后再向南北擴(kuò)充，成為了中部南城，北部老城和最南部的雞翅城。而南部由于臨水的交通便利性和地勢(shì)平坦的優(yōu)越性使其成為了商賈富豪最佳的居住地選址。而這時(shí)的高第街橫跨東西兩端的正南門和歸德門，同時(shí)還是當(dāng)時(shí)珠江水系五渠六脈的重要交匯點(diǎn)，其便利的水陸運(yùn)輸碼頭和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)也奠定了它重要的政治地位，當(dāng)時(shí)的鹽商與政府的關(guān)系密切，甚至在政治地位上還高過政府，因此在高第街落戶的許氏家族就是當(dāng)時(shí)以鹽商起家的豪門大戶，許地南臨高第街，北臨玉帶濠，通過其不斷的資本擴(kuò)張來達(dá)到家族的面積擴(kuò)張，最鼎盛時(shí)期的占地面積達(dá)到9600m2多。

由于后期家族的沒落和資產(chǎn)的變賣，許地的空間肌理也被劃分成為小街小巷分屬不同的戶主，以至于被分割和改建甚至摧毀重建，如今的許地已經(jīng)被割裂成為擁堵不堪的小巷，只能依稀從政府掛的文物保護(hù)單位的牌匾上才能了解到曾經(jīng)的歷史。再加上高第街商業(yè)形式的傳承和延續(xù)，目前的商業(yè)已經(jīng)成為衣物鞋帽的批發(fā)市場(chǎng)，而許地大部分的房間由于緊鄰高第街而成為了這些低廉商品的儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)。

3.3?許地街區(qū)特色地理水文VR再現(xiàn)

許地是高第街區(qū)位關(guān)系中最鄰近珠江的片段，同時(shí)也是廣州六脈渠的重要交匯區(qū)，而就在許地北端的玉帶濠則是連接?xùn)|濠和西濠的唯一橫向水系，同時(shí)也是從左第三脈渠至右第三脈渠這六脈渠自北向南的匯流點(diǎn)，可見其區(qū)位上的重要性。再加上其經(jīng)濟(jì)與政治地位使得在高第街落戶的官賈貴人越來越多，也正是迫于環(huán)境承載力的原因?qū)е潞拥乐饾u擁堵，并且大馬路經(jīng)濟(jì)時(shí)代徹底失去了它原本的功能而淪為地下的暗渠。在如今玉帶濠的兩側(cè)的建筑陽(yáng)臺(tái)和休息平臺(tái)上依然能找到許多臨水而居的蹤跡，只是水但其功能也已經(jīng)退化為一條普通的下水道。VR新技術(shù)可透過數(shù)位化精確模擬許地街區(qū)所在地水文地質(zhì)特征，生成的虛擬傳統(tǒng)街區(qū)水文景觀三維模型數(shù)據(jù)后，對(duì)于水文地理特色歷史進(jìn)程的演變過程及趨勢(shì)等都可以用VR化陳述，建立相關(guān)不同技術(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)模型，分析模型及預(yù)測(cè)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)原有土地地質(zhì)地理及水系，脈渠，濠涌?等水文水層結(jié)構(gòu)，地下水流和環(huán)境地質(zhì)問題的虛擬表達(dá)及互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模擬人在傳統(tǒng)街區(qū)的歷史進(jìn)化的地理水文等自然環(huán)境中的視覺，聽覺，運(yùn)動(dòng)等行為的新型人機(jī)交互機(jī)制。

3.4?許地街區(qū)及建筑VR再現(xiàn)（圖2，3）

許地的祠堂家廟與歷史建筑建成于清朝晚期，曾被稱為“廣州第一家族”見證了廣州商業(yè)歷史的變遷，其承載的歷史意義及建筑形制都具有較大的研究?jī)r(jià)值。在梳理許地街區(qū)的歷史文脈與場(chǎng)地結(jié)構(gòu)秩序，及梳理原本歷史空間結(jié)構(gòu)及建筑形制的基礎(chǔ)上運(yùn)用VR技術(shù)實(shí)境還原保存許地街區(qū)歷史建筑全貌。?許地片區(qū)的建筑沿襲了自清朝以來的空間格局，雖然如今建筑肌理已經(jīng)改變，尚可以從大體格局、建筑面貌推斷出其大致形態(tài)。VR還原保存重點(diǎn)基于街區(qū)巷道空間，舊宅原型及結(jié)構(gòu)材料為重點(diǎn)。

圖2?第一人稱視角游歷VR虛擬傳統(tǒng)街區(qū)

VR介入街區(qū)巷道空間的重整梳理可使用無人機(jī)在空中捕獲數(shù)據(jù)，結(jié)合精準(zhǔn)模型搭建將巷道空間進(jìn)行復(fù)原規(guī)整與梳理，研究許地街區(qū)原始布局所體現(xiàn)的嶺南傳統(tǒng)對(duì)氣候有效調(diào)節(jié)作用的前池塘后山坡布局原理，原本許地的建筑格局是采用很多朱門大戶的建筑格局，門前寬敞一般設(shè)置天井或者祭拜神靈的地方。街區(qū)建筑布局規(guī)整且講求進(jìn)深，在建筑與建筑之間存在許多天井，街區(qū)除天井外，還包括戲臺(tái)空間、花園及兼具景觀與調(diào)節(jié)氣候功能玉帶濠。以虛擬技術(shù)恢復(fù)許地歷史片區(qū)變得整體而統(tǒng)一，結(jié)合數(shù)位化精確復(fù)原模型的搭建整合將信息轉(zhuǎn)化為詳細(xì)的虛擬實(shí)境VR內(nèi)容。之后還可將VR內(nèi)容再應(yīng)用到GIS地理信息應(yīng)用等層面及體系。這樣便形成三度空間街區(qū)模型、正投影影像與街區(qū)干道、房屋及公共配套設(shè)施的三度空間模型整合一體，可直觀體驗(yàn)到看到生動(dòng)逼真歷史街區(qū)景觀，還可歷史查閱、尺度測(cè)量、動(dòng)態(tài)空間瀏覽等一系列操作。

舊宅原型的VR化復(fù)原是對(duì)于許地保存較為完整的故居、家廟及建筑等。以恢復(fù)原本的許氏家廟作為探索，搭建以許氏家廟為中心，歷史故居建筑為據(jù)點(diǎn)的片區(qū)建筑群虛擬實(shí)境VR內(nèi)容。許氏家廟包括主祠堂和后面的十進(jìn)空間，兩側(cè)包括農(nóng)部第與觀察第。將許地家廟等相關(guān)舊宅原型及陳列器物等通過數(shù)據(jù)采集，三維掃描建立資料庫(kù)，保存建筑形制與構(gòu)件，器物原有的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與空間關(guān)系等重要資源，對(duì)于主要建筑形制及部件實(shí)現(xiàn)科學(xué)保存。提高舊宅原型建筑實(shí)體修復(fù)的精度和預(yù)先判斷、科學(xué)選取保護(hù)手段，縮短修復(fù)工期。?在資料綜合研究之上進(jìn)行VR動(dòng)態(tài)直觀呈現(xiàn)，并將其呈現(xiàn)為交互式3D場(chǎng)景游歷，用戶以HMD進(jìn)行探索。

從建筑結(jié)構(gòu)和材料的VR復(fù)原，街區(qū)內(nèi)原本的建筑材料如陶磚，陶瓦，青石板，大階磚等體現(xiàn)原街區(qū)建筑材料對(duì)嶺南氣候的適應(yīng)性。許地家廟包含了豐富的待研究和恢復(fù)的灰塑磚雕，包括正門和屋頂?shù)炔课坏恼够宜?，封檐板，墀頭，磚雕等。從測(cè)量數(shù)據(jù)采集開始可以用3D激光掃描技術(shù)在重要的地點(diǎn)記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)與分析處理，利用VR?虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)材料細(xì)部雕花木隔、雕刻紋理，裝飾圖案、顏色肌理，幾何形制等手法進(jìn)行歷史再現(xiàn)。而隨著都市摩登化的急速進(jìn)程，古老磚墻房屋已經(jīng)僅存甚少，灰塑筒瓦、封檐板、墀頭、磚雕等民間工藝和燒制技術(shù)也鮮有人知，失去傳統(tǒng)制造技藝與過程細(xì)節(jié)，也就徹底失去民間傳統(tǒng)與地方特色。許地街區(qū)的場(chǎng)景再現(xiàn)，借助?VR技術(shù)可再現(xiàn)古民居細(xì)部紋樣、夯打筑墻、青磚仿古等手法進(jìn)行過程再現(xiàn)。

圖3?VR建筑構(gòu)造及細(xì)節(jié)

3.5?許地街區(qū)非物質(zhì)文化?VR再現(xiàn)

虛擬實(shí)境VR技術(shù)不僅能通過視覺進(jìn)行展示，還能通過聽覺及觸覺來幫助人更加全面的感受許地街區(qū)里傳統(tǒng)粵府文化的熏陶。當(dāng)前展示與保護(hù)工作中側(cè)重對(duì)實(shí)體物質(zhì)文化的展示與保護(hù)，容易忽略對(duì)非物質(zhì)形態(tài)，有藝術(shù)價(jià)值歷史價(jià)值的事物的研究與重視。非物質(zhì)文化包括本土語(yǔ)言文化，如廣州方言，粵語(yǔ)講古，相聲等;粵劇表演藝術(shù)，如粵劇曲藝，戲曲聲腔，服飾打扮等。廣府民俗活動(dòng)，禮儀，節(jié)慶?。民間傳統(tǒng)故事，傳統(tǒng)民間手藝等都能通過VR科技全景展現(xiàn)。在硬件實(shí)施上，為了配合三維運(yùn)動(dòng)的視覺場(chǎng)景，可以通過5.1聲道環(huán)繞聲來達(dá)到真實(shí)的立體保真的音質(zhì)，實(shí)現(xiàn)虛擬互交的沉浸式的場(chǎng)景效果。在軟件上，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將視頻，互動(dòng)交互，光影，煙霧，氣味等特效進(jìn)行模擬，豐富展現(xiàn)層次，增強(qiáng)體驗(yàn)者的感受。例如，對(duì)于傳統(tǒng)特色街區(qū)里的粵劇表演藝術(shù)，如粵劇曲藝，戲曲聲腔，服飾打扮，等地方文化民俗，可以通過VR科技全景展現(xiàn)，運(yùn)用系統(tǒng)特效實(shí)現(xiàn)全方位的展示，使得非物質(zhì)文化得以活化保護(hù)傳承，與物質(zhì)文化一道形成整體可續(xù)的傳統(tǒng)歷史街區(qū)文化發(fā)展并作為文化延續(xù)和繼承的見證。

4?結(jié)?語(yǔ)

借助VR及HMD等虛擬實(shí)境新科技的積極介入喚醒激活沉睡中的歷史街區(qū)，使得受眾全方位地體驗(yàn)傳統(tǒng)街區(qū)，歷史建筑，文化藝術(shù)，是對(duì)物質(zhì)文化與非物質(zhì)文化實(shí)現(xiàn)從淺層靜態(tài)展示到深度交互動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)的升級(jí)轉(zhuǎn)變過程。以VR信息平臺(tái)及顯示載體新科技介入傳統(tǒng)街區(qū)的探索與實(shí)踐打破了對(duì)傳統(tǒng)特色街區(qū)的不可驗(yàn)證、歷史建筑與空間難以感知體驗(yàn)的局限，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)街區(qū)更為整體直觀和多方位的認(rèn)知，并在實(shí)踐中獲得地理人文，自然環(huán)境，建筑景觀等方面精確的信息數(shù)據(jù)，在萬物智能時(shí)代更好的重視和保護(hù)傳統(tǒng)街區(qū)形成整體可續(xù)的發(fā)展和傳承。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：卞觀宇（1985—），男，湖南益陽(yáng)人，講師，碩士研究生。研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。朱琦聰（1975—）男，廣東臺(tái)山人，高級(jí)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)師，碩士研究生。研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。謝倩（1990—），女，廣州美術(shù)學(xué)院，博士。研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。

基金項(xiàng)目：2018-2020教育部職業(yè)院校信息化教學(xué)研究項(xiàng)目《基于信息技術(shù)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)基礎(chǔ)課程的應(yīng)用研究》（2018LXB0153）;2018年廣東省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)“十三五”規(guī)劃學(xué)科共建項(xiàng)目—嶺南地區(qū)農(nóng)村民居生態(tài)性改造的策略研究的階段性研究成果（課題編號(hào)：GD18XYS09）;2017年廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題項(xiàng)目《生態(tài)環(huán)保理念融入環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中的創(chuàng)新性探索》（2017GGXJK040）。