VR新科技介入再现传统建筑街区
卞观宇 朱琦聪 谢倩
[摘?要]分析VR的技术构成要素和特点，总结了VR信息平台及显示载体作为新科技介入传统街区的流程和方法。以广州许地传统建筑街区为例，借助HMD等新型VR虚拟科技介入，使后人可穿越时空进入久远的历史街区，传统建筑，民俗文化和地方特色进行直观互动，揭开传统街区尘封的历史，使得街区的物质与非物质历史与文化得到整体的认识、重视和保护，形成整体可续的发展和传承。
[关键词]历史街区;VR新科技介入;HMD;可续传承
文章编号：2095-4085（2019）12-0022-04
VR信息平台及显示载体是一种可互动，可移动，可无限屏幕的头戴式显示器（HMD），是VR虚拟环境技术新的高度。数位化模拟影像与视觉，听觉，触觉，嗅觉等同步信息，让使用者有更真实的身临其境的三度空间感。?珍贵的地方传统建筑街区及文化记忆，与让其在城市的某片区域里沉睡，不如通过新技术的介入等方式，让其重新苏醒为更多人所体验与认知。人类从“万物互联”到“万物智能”的大数据时代里，物质文化与非物质文化历史的文字，图像，数据信息借助新科技的介入可进行可续的积累与整合，新的再现与传承。
1?VR虚拟实境新科技的界定
VR虚拟实境新科技是伴随人工智能AI发展的新技术，是继“虚拟屏幕”Touch+拟物交互后交互方式上产生“突破屏幕、虚实融合、自然交互”的新变革，它利用数位化制作合成或全景录制的360度视觉场景，结合配合头戴式显示器（HMD）辅以听觉与触觉等工具，令用户仿佛置身在特定主题的场境中与场景里面的角色和场景互动。全新浸入式体验的HMD是超越单一呈现无限屏幕的360°无死角体验，空间定位追踪功能除了可定位追踪的基地台外，还利用手持控制器，当用户进入空间后，可与空间里的物体作互动。当前成熟的虚拟实境HMD技术轻盈解像度更高，具备多感知性，体验性，交互性及自主性特征，能产生跟人的意识形态相联，达至人们内心，并且可时空交错改变我们生活的新事物。
2?VR新科技介入与人们对传统建筑街区复活的需要
传统街区是一个城市里最为珍贵的文化财富。保护与传承传统街区建筑里特色文化，既是对历史的尊重，也是对城市脉络的传承。当前国内许多城市的历史传统街区隨着年代的久远而风化消逝，使得其中包含历史价值和物质文化的特色元素随之而去，造成了当代生活文化与历史文脉的割裂，如何使历史街区得到有效保护已经成为一个刻不容缓的问题。这时候该如何很好的把历史街区文化传承下去，越来越多的目光投向了VR技术，通过VR的虚拟仿真的功能让更多的人群感受到文化遗产，减弱人为和自然因素对历史街区本体造成的损害。VR技术介入不仅仅是将我们带到那些虚拟的不存在的世界里，更大的价值是让我们看到那些不复存在的历史。可以设想如果VR将传统特色街区的过去和现在都能够完好地重现给我们的后代，让他们能够随时随地置身任何一个时代，重现祖先的所见所用将是有意义的事情。伴随休闲娱乐的生活方式对特色传统街区的保护、保存和解译，普通受众不习惯于教条和说理性较强的灌输方式，而运用VR科技手段对历史街区内容可将看起来很残破的废墟实物变得科技感十足，对不懂其中历史意义与艺术价值的普通受众来讲就是一堆石头，但在科技的角度去看却自带新奇震撼力。VR与网络技术结合打破时间与空间的界限，可提升传统特色街区的经济、社会效益和文化价值。
3?VR新科技介入再现传统建筑街区——广州许地为例
3.1?VR新科技介入再现传统建筑街区（图1）
VR新技术手段可助一般受众直接从三维场景空间中认识体验历史，避免片段乏味的二维历史文字图片及静态展示，而无法获取一般受众的好奇感及注意力。同时可助专业受众沉浸式地进入传统街区历史建筑及室内场景模型中，利用虚拟实测技术，真实体验建筑模型的高度，宽度，材质等综合视觉感受，便捷地查找相关信息与数据及形成参照对比。博物馆内能静态保存下来也只是街区建筑及文化的部分与片段。在实体修复与重建中重重困难，各方利益博弈，资金与时间等等又是寸步艰难。从多种手段介入修复传承上看，目前对于历史街区多采用文字、分解图纸、实体模型以及零星的出土文物等手段记载呈现，但在信息认知与视觉体验中存在许多局限。碎片式的图像整理和模型展示，很难让观者感受到整体可续“立体”的文化体验，更难深层次的了解被岁月所侵蚀的文化与物资财富。从信息化技术上看，随着VR虚拟实境技术的成熟，对传统街区场景进行数位化三维历史场景活化与复原成为了可能。对历史街区场景进行再次的资料收集和现场深度调研，包括街区的地理环境的特征、历史人文的脉络，景观街区的面块组成，交通流线的形成及重点建筑景观的形态研究。通过多维度的调查研究才能获得充分的依据线索进行数位化的三维搭建。
图1?VR三维俯瞰传统建筑街区
3.2?广州许地街区现状
广州自古以来就是以商业来促进城市的发展，而商业的发展又与水有着密不可分的联系。在宋朝时候的广州是以中城（子城）为中心，东西两面分别为东城和西城。而当时的高第街已经初具雏形，只是未在城郭内。清代广州由于将宋朝的中、东、西三城合并后再向南北扩充，成为了中部南城，北部老城和最南部的鸡翅城。而南部由于临水的交通便利性和地势平坦的优越性使其成为了商贾富豪最佳的居住地选址。而这时的高第街横跨东西两端的正南门和归德门，同时还是当时珠江水系五渠六脉的重要交汇点，其便利的水陆运输码头和经济优势也奠定了它重要的政治地位，当时的盐商与政府的关系密切，甚至在政治地位上还高过政府，因此在高第街落户的许氏家族就是当时以盐商起家的豪门大户，许地南临高第街，北临玉带濠，通过其不断的资本扩张来达到家族的面积扩张，最鼎盛时期的占地面积达到9600m2多。
由于后期家族的没落和资产的变卖，许地的空间肌理也被划分成为小街小巷分属不同的户主，以至于被分割和改建甚至摧毁重建，如今的许地已经被割裂成为拥堵不堪的小巷，只能依稀从政府挂的文物保护单位的牌匾上才能了解到曾经的历史。再加上高第街商业形式的传承和延续，目前的商业已经成为衣物鞋帽的批发市场，而许地大部分的房间由于紧邻高第街而成为了这些低廉商品的储备仓库。
3.3?许地街区特色地理水文VR再现
许地是高第街區位关系中最邻近珠江的片段，同时也是广州六脉渠的重要交汇区，而就在许地北端的玉带濠则是连接东濠和西濠的唯一横向水系，同时也是从左第三脉渠至右第三脉渠这六脉渠自北向南的汇流点，可见其区位上的重要性。再加上其经济与政治地位使得在高第街落户的官贾贵人越来越多，也正是迫于环境承载力的原因导致河道逐渐拥堵，并且大马路经济时代彻底失去了它原本的功能而沦为地下的暗渠。在如今玉带濠的两侧的建筑阳台和休息平台上依然能找到许多临水而居的踪迹，只是水但其功能也已经退化为一条普通的下水道。VR新技术可透过数位化精确模拟许地街区所在地水文地质特征，生成的虚拟传统街区水文景观三维模型数据后，对于水文地理特色历史进程的演变过程及趋势等都可以用VR化陈述，建立相关不同技术点的数据模型，分析模型及预测模型，进而实现对原有土地地质地理及水系，脉渠，濠涌?等水文水层结构，地下水流和环境地质问题的虚拟表达及互动，实现模拟人在传统街区的历史进化的地理水文等自然环境中的视觉，听觉，运动等行为的新型人机交互机制。
3.4?许地街区及建筑VR再现（图2，3）
许地的祠堂家庙与历史建筑建成于清朝晚期，曾被称为“广州第一家族”见证了广州商业历史的变迁，其承载的历史意义及建筑形制都具有较大的研究价值。在梳理许地街区的历史文脉与场地结构秩序，及梳理原本历史空间结构及建筑形制的基础上运用VR技术实境还原保存许地街区历史建筑全貌。?许地片区的建筑沿袭了自清朝以来的空间格局，虽然如今建筑肌理已经改变，尚可以从大体格局、建筑面貌推断出其大致形态。VR还原保存重点基于街区巷道空间，旧宅原型及结构材料为重点。
图2?第一人称视角游历VR虚拟传统街区
VR介入街区巷道空间的重整梳理可使用无人机在空中捕获数据，结合精准模型搭建将巷道空间进行复原规整与梳理，研究许地街区原始布局所体现的岭南传统对气候有效调节作用的前池塘后山坡布局原理，原本许地的建筑格局是采用很多朱门大户的建筑格局，门前宽敞一般设置天井或者祭拜神灵的地方。街区建筑布局规整且讲求进深，在建筑与建筑之间存在许多天井，街区除天井外，还包括戏台空间、花园及兼具景观与调节气候功能玉带濠。以虚拟技术恢复许地历史片区变得整体而统一，结合数位化精确复原模型的搭建整合将信息转化为详细的虚拟实境VR内容。之后还可将VR内容再应用到GIS地理信息应用等层面及体系。这样便形成三度空间街区模型、正投影影像与街区干道、房屋及公共配套设施的三度空间模型整合一体，可直观体验到看到生动逼真历史街区景观，还可历史查阅、尺度测量、动态空间浏览等一系列操作。
旧宅原型的VR化复原是对于许地保存较为完整的故居、家庙及建筑等。以恢复原本的许氏家庙作为探索，搭建以许氏家庙为中心，历史故居建筑为据点的片区建筑群虚拟实境VR内容。许氏家庙包括主祠堂和后面的十进空间，两侧包括农部第与观察第。将许地家庙等相关旧宅原型及陈列器物等通过数据采集，三维扫描建立资料库，保存建筑形制与构件，器物原有的各项数据与空间关系等重要资源，对于主要建筑形制及部件实现科学保存。提高旧宅原型建筑实体修复的精度和预先判断、科学选取保护手段，缩短修复工期。?在资料综合研究之上进行VR动态直观呈现，并将其呈现为交互式3D场景游历，用户以HMD进行探索。
从建筑结构和材料的VR复原，街区内原本的建筑材料如陶砖，陶瓦，青石板，大阶砖等体现原街区建筑材料对岭南气候的适应性。许地家庙包含了丰富的待研究和恢复的灰塑砖雕，包括正门和屋顶等部位的正脊灰塑，封檐板，墀头，砖雕等。从测量数据采集开始可以用3D激光扫描技术在重要的地点记录关键数据与分析处理，利用VR?虚拟现实技术进行建筑结构材料细部雕花木隔、雕刻纹理，装饰图案、颜色肌理，几何形制等手法进行历史再现。而随着都市摩登化的急速进程，古老砖墙房屋已经仅存甚少，灰塑筒瓦、封檐板、墀头、砖雕等民间工艺和烧制技术也鲜有人知，失去传统制造技艺与过程细节，也就彻底失去民间传统与地方特色。许地街区的场景再现，借助?VR技术可再现古民居细部纹样、夯打筑墙、青砖仿古等手法进行过程再现。
图3?VR建筑构造及细节
3.5?许地街区非物质文化?VR再现
虚拟实境VR技术不仅能通过视觉进行展示，还能通过听觉及触觉来帮助人更加全面的感受许地街区里传统粤府文化的熏陶。当前展示与保护工作中侧重对实体物质文化的展示与保护，容易忽略对非物质形态，有艺术价值历史价值的事物的研究与重视。非物质文化包括本土语言文化，如广州方言，粤语讲古，相声等;粤剧表演艺术，如粤剧曲艺，戏曲声腔，服饰打扮等。广府民俗活动，礼仪，节庆?。民间传统故事，传统民间手艺等都能通过VR科技全景展现。在硬件实施上，为了配合三维运动的视觉场景，可以通过5.1声道环绕声来达到真实的立体保真的音质，实现虚拟互交的沉浸式的场景效果。在软件上，虚拟现实系统将视频，互动交互，光影，烟雾，气味等特效进行模拟，丰富展现层次，增强体验者的感受。例如，对于传统特色街区里的粤剧表演艺术，如粤剧曲艺，戏曲声腔，服饰打扮，等地方文化民俗，可以通过VR科技全景展现，运用系统特效实现全方位的展示，使得非物质文化得以活化保护传承，与物质文化一道形成整体可续的传统历史街区文化发展并作为文化延续和继承的见证。
4?结?语
借助VR及HMD等虚拟实境新科技的积极介入唤醒激活沉睡中的历史街区，使得受众全方位地体验传统街区，历史建筑，文化艺术，是对物质文化与非物质文化实现从浅层静态展示到深度交互动态呈现的升级转变过程。以VR信息平台及显示载体新科技介入传统街区的探索与实践打破了对传统特色街区的不可验证、历史建筑与空间难以感知体验的局限，实现对传统街区更为整体直观和多方位的认知，并在实践中获得地理人文，自然环境，建筑景观等方面精确的信息数据，在万物智能时代更好的重视和保护传统街区形成整体可续的发展和传承。
参考文献：
[1]卞观宇.运用信息化手段深化现代学徒制改革——以环境艺术设计专业为例[J].苏州工艺美术职业技术学院学报，2018，（02）：33-36.
[2]谢倩.适应气候的建筑设计新探索[J].建筑与文化，2018，（03）：218-220.
[3]冯星宇，田间良.基于虚拟现实VR技术的河西走廊古民居历史再现[J].城市建筑研究，2017，（04）：30-31.
[4]刘康萍，程宏伟.BIM、3D打印和VR技术在市政行业的应用[J].江西建材，2017，（08）：276-280.
[5]吴丹.虚拟现实技术对主题公园场景的创作方法研究[J].设计，2019，（12）：143-145.
作者简介：卞观宇（1985—），男，湖南益阳人，讲师，硕士研究生。研究方向：环境艺术设计。朱琦聪（1975—）男，广东台山人，高级环境艺术设计师，硕士研究生。研究方向：环境艺术设计。谢倩（1990—），女，广州美术学院，博士。研究方向：环境艺术设计。
基金项目：2018-2020教育部职业院校信息化教学研究项目《基于信息技术环境艺术设计专业基础课程的应用研究》（2018LXB0153）;2018年广东省哲学社会科学“十三五”规划学科共建项目—岭南地区农村民居生态性改造的策略研究的阶段性研究成果（课题编号：GD18XYS09）;2017年广东省教育科学规划课题项目《生态环保理念融入环境艺术设计专业教学中的创新性探索》（2017GGXJK040）。
