基于文化体验式的VR技术景点漫游再现与展示

    许梅 裴必明

    

    摘?要：虚拟建筑是指不客观存在的，完全虚构的，虚拟现实技术中通过技术手段再现还原历史建筑文化。虚拟仿真在娱乐和教育领域的发展是有目共睹的。其剧透林场参与感和交互能力均可以表现或者解答在一些复杂原理上。

    关键词：文化体验;数字技术;漫游

    利用合肥三国历史古文化的资源优势，深入挖掘合肥三国历史文化中可实现的文化体验场景，并通过进行虚拟技术的手段还原再现一些场景。使大众可以不用远距离就可以游玩到各种历史场馆。同时结合合肥地域文化特色，探索创新，更加全面、生动地展示文物建筑，使文物建筑摆脱地域限制，实现资源共享。

    一、国内虚拟现实技术发展状况

    目前，建筑和建筑遗产保护研究领域的虚拟现实技术在中国仍处于初级阶段，与发达国家还有一定的差距，但现在它已经引起了有关部门和学术界的关注，和一些关键大学投资在中国工作在这一领域的研究。在故宫的数字化建筑系统中就运用了这技术。这种复原及再现的技术不仅可以起到保护传统建筑的作用，而且可以让观众通过互联网享受到每一个建筑构件、珍贵文物和装饰处理。上海交通大学的杨向涛使用了GlS技术和近景摄影测量。

    例如上海市历史建筑数字化保护和历史建筑信息化管理进行了研究。由国家重点实验室开发的一套关于世事漫游系统的建筑漫游系统的浙江大学实现了虚拟多方面多角度的浏览视野，在整个视野范围中，这套系统完美的达到一个高水准全方位的虚拟交互。在以三国文化为主题的现代展览设计中，场地重建和场景修复占据了展览设计的主要地位。场地重建和场景恢复是主题展示设计的好方法，虚拟交互中沉浸感的体验是为了更好的让观众进行虚拟体验的魅力，可是，由于场馆和工具的局限性，在展出的范围是有一定的限度的，在传统意义上的展示观众的参与感会受到年龄文化层面的限度，在理解和体验上有所偏差。所以在以往的传统表现基础上，可以通过叠加虚拟交互演示让观众全方位多角度的去体验场馆历史文化。不仅仅可以更加快捷的传播历史宣扬历史，还可以有效地促进一定的经济文化交流。

    二、虚拟现实技术在地区文化保护中的应用体现

    虚拟现实技术可以实现对人文和自然地理遗产的探索和漫游。虚拟遗产的概念在人类历史和自然地理的研究、保护和呈现中起着非常重要的作用，并得到了国际上的广泛认可。通过虚拟现实对历史建筑的还原和再创造，我们不仅可以保持原有建筑的风格，还可以向公众宣传历史和文化。为历史建筑的修复提供一条发展之路。突破时空限制，充分发挥建筑遗产价值，有效整合和共享建筑遗产及其相关历史资源。

    虚拟的历史场馆通过建筑模型的建模渲染以及后期交互引擎的互动展示，把历史中的特色建筑完整的还原出来。同时还可以将三国历史人物的典故进行虚拟化展示。这里不仅通过技术手段还原历史的风貌，同时还可以还原历史人物。各种民间的传说通过虚拟化的建模360度的展示出来，还可以通过视频讲解以及历史还原典故场景进行展出。这里的虚拟场景是通过计算机模拟还原手段渲染一个完整的场景。这个还原可以很大程度上满足大众的视听感受。在三国历史文化展示中还有个内容是只利用实物进行历史还原。一来是维护复原历史古建筑，比如合肥历史文化中的张辽大战逍遥津这些著名历史，还有复原的逍遥阁等场景。虽然现在遗址公园进行了一定的模拟还原，但还是有很大一部分群众并不知道这些著名场景的典故以及背后所体现的文化底蕴。再比如无锡三国城等，虽然都有一定的还原，但其目的仅仅是娱乐休闲。而虚拟交互展示不仅可以复原再现历史文化场馆，还可以通过交流互动的方式进行文化的宣传。虽然这项技术并非能够完美的让历史重建，但是可以通过一定的互动让观众直接进行参与，真正了解历史的背后，以及故事的内涵。通过视听的全方位体验可以让观众结合实物和虚拟互动有意识地把历史融入记忆。真正做到沉浸式互动体验。

    三、三国历史虚拟建筑交互系统研究

    三国遗址公园三维虚拟仿真系统开发项目。本文研究了虚拟交互平台技术在建筑遗产保护领域的应用，实现了遗址公园与周边环境的互动游览，并对已建成和未建成的建筑及景观进行了模拟。虽然虚拟现实技术在建筑遗产保护领域的发展还存在一些制约因素，然而，虚拟现实技术在建筑遗产保护领域的发展意义重大，具有广阔的应用前景。从“经验”的概念开始，分析了文化体验的内涵。从建筑的历史和文化意义，论述了文化体验古老的虚拟系统的重要性，并将体验划分为三个级别的大脑反应，也就是说，分析古代的文化体验虚拟系统级别的本能，行为和反射，交互设计的目标。基于交互设计对古建筑虚拟系统的影响，论证了交互设计在古建筑虚拟系统中的重要性。

    古建筑虚拟系统文化体验的主要交互设计元素，并根据古建筑虚拟系统的交互设计原则，提出各设计元素的设计方法。

    虚拟现实的概念模型：三维虚拟交互系统是一个计算机生成的虚拟环境，它给人各种感官刺激。这是一个先进的人机交互系统。根据定义，虚拟现实由两部分组成：一部分是创造出一个模拟环境，另一部分是环境设计中的角色。虚拟现实的核心是强调两者之间的相互作用，也就是说，它反映了人们在虚拟世界（环境）中的体验。技术的实现可以分为四个步骤：第一步是几何建模，主要是建立三维场景的几何模型;第二步是图像建模，主要处理几何建模的结果，如材质、光照和颜色;第三步是进行添加事件的行为，其目的是获取对象的方法（动态、手动）。第四部可以虚拟场景实施渲染，在场馆中进行HMD平台交互，比如可以射箭点火等操作.具体制作如图所示：

    虚拟技术不仅可以构建一个完整的三维真实感建筑环境，还可以将其挂在互联网上供远程用户下载或直接参考。借助虚拟互动系统，合肥的对外宣传不再局限于文字、图片等传统的宣传手段，而是能更直观地向用户展示古建筑的情况。更全面、生动、逼真地展示文化遗产建筑，使文化遗产建筑不受地域限制，实现资源共享。

    四、三国历史文化展馆展示及体验

    虚拟摄像机的出现使虚拟技术取得了突破进度，观众可以利用虚拟数字摄像头进行全景视频展示，观众在观看过程中可以通过视频及音频沉浸在互动的体验中，这种体验的方式不仅仅是在视频中可以全方位无死角的动态化展示，而且可以通过电脑计算出比之更为丰富的画面空间，数字化拍摄中手段以及虚拟模拟表现同时加上一定的触觉等真实空间感知。观众在观看过程中会完全忘记真实空间的存在，这种虚拟化手段结合头盔或者其他的技术手段呈现出比计算机模拟更为真实的数字化模型。三國历史文化及场馆可以由观众亲自体验，仿佛置身于历史长河中。以往都是经过场景建模进行技术表现，但是这种结合数字体验可以让观众不仅看到甚至可以参与历史故事与之互动。

    感官体验它是由观众身临其境感受出来的，其可以通过人的身体器官亲身体验并与之互动进而可以引导观众的视觉听觉及触觉，刺激观众的意识使之产生一定的情感上的反馈或者身体上的心灵上的认识。进而获得更为深刻的感知。这种虚拟交互与以往的真实世界完全不同。通过不同方位的体验最终实现情感的认知。在关于合肥三国文化主题体验感知下的利用数字技术主要基于虚拟现实角度的展示。这种以体验为主的历史文化展示。三国历史文化主题展馆通过虚拟数字化技术使观众犹如穿梭在历史的片段中，全方位的感官体验让人们在三国建筑中体验出一种与视频或者声音全然不同的感受。三国历史建筑中的虚拟现实展示，创新与穿越的原创视频内容，空间跳跃的视频片段，从天而降的视频片段。耳朵产生的风游客们戴着头盔，随着音乐的变化，他们随着隆隆的鼓声从云层中跳下来，燃烧的悬崖战场展现在他们面前。当摄像机放大时，鲜艳的火焰和落水的声音会让人尖叫。在交互式座椅的手柄上，有一些按钮可以激活箭头，与头戴式显示器上的陀螺仪连接，以校准目标。

    通过观众的身临其境的体验会加深对此历史文化的印象。通过现代科技手段将三国历史文化的特色和及其渊源都得到了充分的展示。通过这样丰富的视听体验不仅仅表达了一种观众的体验感受，还能够表达历史进程中合肥地区的三国文化典故等历史渊源，使得观众的情感与我国优秀的传统历史文化相结合，引发大众对于历史的兴趣和情感共鸣，促进地区文化的宣传。

    五、结语

    在体验语境中进行合肥三国文化主题展示，有利于体验的深化。体验感受的层面不仅仅是在三维空间，更多的是一种多维的全方位的体验。多维空间展示的是在视听结合基础之上的更多地表现出在情感上和感知器官的联系。通过一次身临其境的感受和体验之后，观众可以在这样的体验场馆中产生一定的情感的体验，加深观众的认知。同时这样的景点漫游系统也丰富了合肥地区文化的宣扬。三国历史中的各种优秀的文化典故可以与现代化的数字化手段相融合，相互促进相互衬托。科学和技术手段都在不断地更新进步。优秀的传统文化也可以随之进行不同手段的表达。这是一种全新的技术和方法的融合革新。虚拟现实和增强现实都是在不断地加强扩充其能够表达的体验。这种体验为我国的三国历史带来了全新的展示手段。合肥地区三国文化的发展一直处于比较缓慢的阶段，从另外一个方面可以表现其更大的发展潜力。充分利用数字化技术手段，打造出地区文化品牌。

    参考文献：

    [1]张杰，陈恒鑫，王家辉.虚拟现实技术在中国古建筑教育的应用——斗拱文化体验式教学软件的设计与实现[J].高等建筑教育，2019.

    [2]罗方雅.试论虚拟现实技术在非物质文化遗产保护中的应用[J].中国文房四宝，2014.

    课题名称：2018年国家级大学生创新创业项目《基于文化体验式的VR技术景点漫游再现与展示——以合肥三国遗址公园为例》（项目编号：201812216013）

    作者简介：许梅（1990—），女，汉族，安徽合肥人，硕士，讲师，研究方向：数字媒体技术;裴必明（1995—），男，漢族，数字媒体技术专业学生，研究方向：数字媒体技术。