全景攝影技術(shù)在唐陵文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用研究

王登軒 張輝

摘要：陜西關(guān)中唐十八陵是具有代表性的帝陵遺址型文化遺產(chǎn)，蘊(yùn)含豐富的歷史價(jià)值、文化價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值。隨著社會(huì)生產(chǎn)生活方式的改變，唐十八陵文化遺產(chǎn)正在遭受自然或人為破壞，迫切需要對(duì)其進(jìn)行全面保護(hù)。在科技快速發(fā)展的背景下，全景攝影技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，尤其在文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域，其潛力逐步得到發(fā)掘。文章通過(guò)文獻(xiàn)研究和實(shí)地考察，分析整理唐陵文化遺產(chǎn)信息，分析全景攝影技術(shù)與唐陵文化遺產(chǎn)保護(hù)結(jié)合的必要性，提出構(gòu)建唐陵文化遺產(chǎn)全景沉浸式傳播平臺(tái)，通過(guò)實(shí)地采集唐陵文物信息數(shù)據(jù)，對(duì)傳播平臺(tái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，最終發(fā)布到相應(yīng)平臺(tái)，真實(shí)再現(xiàn)唐陵文化遺產(chǎn)的風(fēng)貌與價(jià)值，拓展歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)路徑。

關(guān)鍵詞：全景攝影技術(shù)；唐陵；文化遺產(chǎn)；數(shù)字化

中圖分類號(hào)：TP391.9；K878.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）16-00-03

0 引言

在漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，歷史文化遺產(chǎn)凝結(jié)著先輩的智慧與創(chuàng)造力，是跨越時(shí)代、民族和地域的辛勤勞作所積累的寶貴財(cái)富。這些遺產(chǎn)不僅代表著民族特有的思維模式、創(chuàng)造方式和文化精神意識(shí)，更承擔(dān)著傳承國(guó)家和民族精神文化的責(zé)任，為民族在歷史長(zhǎng)河中不斷發(fā)展、延續(xù)和壯大提供了重要支撐。唐陵雕塑見(jiàn)證了唐代的社會(huì)變遷，是集政治表現(xiàn)、藝術(shù)審美特性于一身的精美絕倫的大型石雕，彰顯了唐代藝術(shù)的宏偉氣勢(shì)和深厚的底蘊(yùn)［1］。隨著信息技術(shù)的不斷迭代更新，新型數(shù)字技術(shù)的形態(tài)也愈發(fā)多樣。數(shù)字技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳播方面發(fā)揮了重要作用，可以更好地展示和傳承文化遺產(chǎn)，推動(dòng)文化遺產(chǎn)保護(hù)事業(yè)的發(fā)展。

1 全景攝影技術(shù)在唐陵文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用

1.1 全景攝影

全景攝影是指使用特殊的相機(jī)或者特殊的拍攝手法，將一個(gè)場(chǎng)景的全景圖像完整呈現(xiàn)在觀眾面前的一種攝影手段［2］。傳統(tǒng)的全景照片由多張影像合成，拍攝原理是在一個(gè)中心點(diǎn)拍攝多張有重疊部分的照片，通過(guò)軟件將照片中間的重疊部分對(duì)齊，將90度至360度的場(chǎng)景全部展現(xiàn)在一個(gè)二維平面上。與此不同的是，VR全景攝影技術(shù)可以提供水平360度方向，加上達(dá)到垂直180度的全景視角［3］。在拍攝過(guò)程中，全景相機(jī)會(huì)同時(shí)拍攝多張照片，然后使用相關(guān)專業(yè)軟件將這些照片拼接成一個(gè)包含天空與地面的完整球形全景圖像。全景圖像可以通過(guò)電腦、手機(jī)、平板電腦等設(shè)備展示，觀眾可以通過(guò)拖動(dòng)屏幕或使用鼠標(biāo)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)全景視角下的自由觀察。

1.2 唐陵現(xiàn)狀

陜西是中國(guó)西北黃土高原地區(qū)主要的省份之一，同時(shí)也是全國(guó)范圍內(nèi)水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一。唐十八陵主要位于關(guān)中渭河地帶，地質(zhì)構(gòu)造系斷谷地帶。關(guān)中黃土高原地區(qū)的水土流失嚴(yán)重，就地形來(lái)說(shuō)，片蝕、溝蝕的范圍最廣，耕墾種植，易產(chǎn)生片蝕、溝蝕的地形地貌，又因陡坡坡度較大，所以耕墾后地面表土隨機(jī)滑落，在廣袤的關(guān)中塬地上溝壑縱橫，蠶食前進(jìn)［4］。

2010年4月，咸陽(yáng)市禮泉縣的唐肅宗建陵?yáng)|門一對(duì)石獅被盜，之后公安機(jī)關(guān)發(fā)布懸賞通告，懸賞獎(jiǎng)金逐年遞增，至今已達(dá)百萬(wàn)，但石獅仍杳無(wú)音信。據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，2012年至2017年，陜西省共破獲文物犯罪案件2403起，其中不少就是盜竊石刻文物的案件，防盜成為文物保護(hù)的重中之重［5］。

1.3 全景攝影技術(shù)與唐陵文化遺產(chǎn)保護(hù)結(jié)合的必要性

唐十八陵中除已開發(fā)成景區(qū)的3座陵墓之外，其余諸陵或多或少存在交通不便、位置偏遠(yuǎn)、尚未開發(fā)、缺乏宣傳等問(wèn)題，即便是客流量最大的乾陵，也受疫情影響長(zhǎng)期未能開放，游客數(shù)量銳減。面對(duì)諸多不便，采集唐陵散落各處的遺址與文物并進(jìn)行數(shù)字化呈現(xiàn)，有利于擴(kuò)大唐陵文化的傳播范圍。

當(dāng)代社會(huì)，文化遺產(chǎn)的闡述與展示方式發(fā)生了較大變化。過(guò)去，文化遺產(chǎn)的價(jià)值闡述主要停留在專業(yè)領(lǐng)域的期刊與交流會(huì)上，面向大眾往往側(cè)重于物質(zhì)層面的展示。例如，進(jìn)入唐陵景區(qū)后，對(duì)于遺存各處的文物，只有冰冷的展示牌與單一的講解，忽略了文化遺產(chǎn)承載的深層價(jià)值展現(xiàn)。當(dāng)今大眾對(duì)文化遺產(chǎn)的興趣日漸濃厚，當(dāng)代文化遺產(chǎn)的傳遞方式已經(jīng)轉(zhuǎn)向以價(jià)值為核心的闡述與展現(xiàn)［6］。文化價(jià)值的重構(gòu)不僅要求挖掘和傳承傳統(tǒng)文化，還要在創(chuàng)新中實(shí)現(xiàn)發(fā)展。

對(duì)唐陵文化遺產(chǎn)而言，誠(chéng)然當(dāng)下發(fā)展面臨困境，但在文化遺產(chǎn)價(jià)值重構(gòu)與展示模式轉(zhuǎn)向的今天，無(wú)論是采用數(shù)字媒介來(lái)展現(xiàn)其特征，還是還原其輝煌的建筑格局，都要全面展現(xiàn)唐陵文物所承載的豐富內(nèi)涵，有效傳達(dá)、順暢輸出其背后的價(jià)值［7］，激發(fā)公眾對(duì)唐陵文化的興趣與喜愛(ài)，這有助于提高唐陵文化遺產(chǎn)的社會(huì)影響力，促進(jìn)其保護(hù)與傳播。

2 唐陵文化遺產(chǎn)全景沉浸式傳播平臺(tái)的構(gòu)建

2.1 平臺(tái)規(guī)劃

本平臺(tái)的最終呈現(xiàn)為基于全景攝影與實(shí)景VR技術(shù)開發(fā)的關(guān)中唐十八陵全景漫游系統(tǒng)，該系統(tǒng)囊括唐十八陵遺址場(chǎng)景及地面遺存文物，通過(guò)統(tǒng)一的制作方式、交互邏輯、信息樣式全面展現(xiàn)唐陵文化。借助實(shí)景VR技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景內(nèi)的縮放以及360度視覺(jué)移動(dòng)，各個(gè)場(chǎng)景之間可以通過(guò)導(dǎo)航熱點(diǎn)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)跳，每個(gè)場(chǎng)景內(nèi)針對(duì)不同文物進(jìn)行多種信息媒介的呈現(xiàn)。開發(fā)成功后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上線可供大眾瀏覽，全景漫游平臺(tái)能夠展示唐陵各處的真實(shí)畫面，通過(guò)沉浸式交互體驗(yàn)，讓用戶在其中隨意跳轉(zhuǎn)場(chǎng)景，獲得身臨其境般的視覺(jué)感受。

通過(guò)交互模塊實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景縮放、視角調(diào)整、熱點(diǎn)跳轉(zhuǎn)等［8］，讓用戶可以在不同層級(jí)的場(chǎng)景之間自由切換，從而進(jìn)行信息瀏覽。唐陵南門神道嚴(yán)格遵循軸線布局原則，使陵墓達(dá)到對(duì)稱與和諧的效果［9］，在整體布局上，諸陵之間高度相似，現(xiàn)存石刻大多是位于南門神道兩側(cè)的華表、鴕鳥、翼馬、仗馬等，東門與西門都置石獅一對(duì)，多數(shù)陵墓北門置有仗馬與石獅。在南門神道的設(shè)計(jì)區(qū)域劃分上，依照雕塑類型，從南到北分別規(guī)劃為華表區(qū)、瑞獸區(qū)、仗馬區(qū)、翁仲區(qū)與石獅區(qū)。

基于全景漫游平臺(tái)所需要展現(xiàn)的主要內(nèi)容，以石刻雕塑為主體，通過(guò)全景攝影、環(huán)物攝影，展現(xiàn)文物多角度細(xì)節(jié)圖片，展現(xiàn)范圍涵蓋唐陵石刻全方位的影像資料。采集團(tuán)隊(duì)針對(duì)以上信息內(nèi)容制訂長(zhǎng)期的拍攝計(jì)劃，分別使用不同的采集工具和采集方法開展作業(yè)。

全景攝影作為一種信息傳遞手段，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠給人帶來(lái)沉浸式體驗(yàn)。將全景影像作為平臺(tái)信息導(dǎo)覽的線索，對(duì)其采集的內(nèi)容提出特殊要求，全景影像不僅要展現(xiàn)文物的形態(tài)和周邊地貌，還要串聯(lián)各個(gè)場(chǎng)景。因此，在規(guī)劃階段要詳細(xì)分析雕塑之間的關(guān)系，包括文物分布方式、拍攝角度以及區(qū)域信息等［10］，確保準(zhǔn)確完整地呈現(xiàn)全景信息。

2.2 影像采集

通過(guò)前期規(guī)劃，將全景影像的采集分為三個(gè)部分，分別是帝陵園區(qū)全景、區(qū)域全景、雕塑個(gè)體全景。帝陵園區(qū)全貌信息是整個(gè)平臺(tái)內(nèi)容呈現(xiàn)的核心節(jié)點(diǎn)，位于整體項(xiàng)目?jī)?nèi)容展示的中心。所有場(chǎng)景都可通過(guò)交互熱點(diǎn)跳轉(zhuǎn)至陵墓全景層級(jí)，通過(guò)設(shè)置多個(gè)熱點(diǎn)概覽唐陵導(dǎo)航信息。為全面采集唐陵的全景信息，在航拍儀限高500米的范圍內(nèi)平視拍攝每個(gè)陵園［11］。

針對(duì)唐陵雕塑的區(qū)域全景信息，采用無(wú)人機(jī)在略高于區(qū)域雕塑的視點(diǎn)進(jìn)行拍攝。依照唐陵朱雀門的雕塑分布，將采集區(qū)域劃分為華表區(qū)、瑞獸區(qū)、仗馬區(qū)、翁仲區(qū)、石獅區(qū)和主陵6個(gè)部分，對(duì)部分陵區(qū)的瑞獸區(qū)、仗馬區(qū)、翁仲區(qū)劃分為東西兩部分，共計(jì)9個(gè)區(qū)域進(jìn)行全景信息采集拍攝。

唐陵雕塑個(gè)體全景是展現(xiàn)多種熱點(diǎn)信息［12］，進(jìn)行交互呈現(xiàn)的最終層級(jí)。全景攝影的采集工作首先要確保工作日天氣為晴天或多云，天空與地面曝光度不會(huì)形成太大的反差，避免在陰天或者霧天拍攝。設(shè)置好相機(jī)的拍攝參數(shù)，每張航拍全景照片涵蓋水平向360度范圍，垂直向90度范圍，共計(jì)25張?jiān)紨?shù)據(jù)的圖像，攝影風(fēng)格以寫實(shí)為主［13］。

2.3 全景素材拼接與優(yōu)化

全景圖拼接階段所使用的軟件工具主要為PTGui［14］。以航拍全景素材為例，將采集的照片導(dǎo)入PTGui中，通過(guò)拖拽全景素材至軟件面板或點(diǎn)擊“加載影像”進(jìn)行選擇，PTGui軟件會(huì)根據(jù)照片的邊緣相似控制點(diǎn)進(jìn)行匹配，如果素材采集操作得當(dāng)，匹配運(yùn)算完成即可得出成型全景圖。理論上兩張圖片至少有3個(gè)相似控制點(diǎn)才可以進(jìn)行拼接，相似控制點(diǎn)越多，相鄰兩張圖片的拼貼完整度越高［15］。

在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，由于航拍無(wú)人機(jī)的云臺(tái)構(gòu)造，其無(wú)法通過(guò)云臺(tái)仰拍天空視角，因此需要補(bǔ)充天空素材，否則游覽觀看時(shí)的沉浸感將大打折扣。而上述兩種素材在PTGui的優(yōu)化步驟中并不能消除，所以必須通過(guò)后期處理的方式進(jìn)行修補(bǔ)。

3 唐陵文化遺產(chǎn)全景沉浸式傳播平臺(tái)的開發(fā)

3.1 信息層級(jí)設(shè)計(jì)

在場(chǎng)景模塊的設(shè)計(jì)中，首先將每個(gè)陵墓的高空視角全景圖作為進(jìn)入平臺(tái)后的第一視角，以此為總覽的第一層級(jí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分級(jí)。第二層級(jí)為四門區(qū)域，為保證邏輯順暢地安排受眾的瀏覽順序，前置神道所在的朱雀門（南門），其次按照逆時(shí)針順序排列為青龍門（東門）、玄武門（北門）和白虎門（西門）。第三層級(jí)對(duì)四門區(qū)域所在地的地面遺存進(jìn)行劃分。針對(duì)場(chǎng)景的分層設(shè)計(jì)展現(xiàn)不同的信息內(nèi)容，高空視角作為總覽，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)域劃分。

3.2 交互模塊設(shè)計(jì)

在區(qū)域全景層和個(gè)體雕塑層中，對(duì)同層級(jí)之間各個(gè)方向的跳轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，根據(jù)前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向進(jìn)行不同的導(dǎo)向設(shè)計(jì)，由于部分場(chǎng)景中圖標(biāo)顏色與畫面顏色過(guò)于相似，因此采用圖標(biāo)的動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)與加深陰影來(lái)與場(chǎng)景區(qū)隔。針對(duì)從區(qū)域全景層進(jìn)入個(gè)體雕塑層，從個(gè)體雕塑層進(jìn)入具體的信息熱點(diǎn)，統(tǒng)一采用動(dòng)態(tài)的圓點(diǎn)性圖標(biāo)，引導(dǎo)用戶點(diǎn)擊。

在設(shè)計(jì)交互式平臺(tái)的過(guò)程中，字體設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證易于閱讀和理解，選擇清晰、簡(jiǎn)潔的字體，避免使用復(fù)雜的裝飾元素。就設(shè)計(jì)途徑而言，新媒體視域下，與傳統(tǒng)的字體設(shè)計(jì)相比，現(xiàn)在的字體設(shè)計(jì)有了更多的選擇和技術(shù)支持，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的加入使字體設(shè)計(jì)更加便捷高效［16］。

交互式平臺(tái)的導(dǎo)航結(jié)構(gòu)和瀏覽順序應(yīng)遵循一定的邏輯，以幫助用戶輕松找到需要的唐陵相關(guān)信息，設(shè)計(jì)時(shí)要從用戶的角度出發(fā)，創(chuàng)建清晰、直觀的導(dǎo)航結(jié)構(gòu)。首先平臺(tái)在瀏覽場(chǎng)景的順序安排上沒(méi)有強(qiáng)制限制，用戶進(jìn)入之后可以自由跳轉(zhuǎn)，但引導(dǎo)性的瀏覽元素可以幫助用戶更好地辨別方向與內(nèi)容。

4 結(jié)語(yǔ)

唐十八陵的素材采集工作極為復(fù)雜，雕塑較為分散，需要根據(jù)不同的地形靈活采集素材，處理素材需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作，在素材管理方面需要清晰分類與命名，才能提高后續(xù)平臺(tái)的開發(fā)效率。在平臺(tái)開發(fā)中，要對(duì)陵墓的格局形成整體性認(rèn)識(shí)，在信息展示設(shè)計(jì)與交互設(shè)計(jì)中，要從用戶的角度出發(fā)，符合大眾在日常生活中對(duì)此類程序的操作邏輯，使平臺(tái)的最終呈現(xiàn)達(dá)到學(xué)術(shù)性與通用性的統(tǒng)一。

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作者簡(jiǎn)介：王登軒（1997—），男，山東聊城人，碩士在讀，系本文通訊作者，研究方向：影像藝術(shù)與數(shù)字媒體技術(shù)。

張輝（1970—），男，陜西西安人，碩士，教授，研究方向：影像藝術(shù)與數(shù)字媒體技術(shù)。