重庆市优秀近现代建筑建筑立面数字重建研究

2016-03-24唐湘晖

艺术评论 2016年1期

唐湘晖

唐湘晖

从19世纪40年代到20世纪50年代末，重庆市出现了一批形态优美、体现重庆人文历史的优秀建筑，既有公馆、教堂，也有民居、学校等。重庆市政府对这些建筑的保护相当重视，通过摸底调查，将其中98处建筑列入首批保护对象，一些建筑得以重建，一些建筑利用商业开发进行保护性使用，还有一些被辟为公园，大多数建筑得以焕发新生。

但在具体对这98处列入保护名录的建筑进行走访调查时，也发现其中存在的一些问题：

1. 使用性保护虽然使建筑得以延续，但部分保护技术手段不够专业。在渝中区、沙坪坝区等经济条件较好的区域，或大学里的优秀近现代建筑，由于有专人管理，建筑得到的保护相对较好，建筑结构无破坏，并得到有效使用。但由于是使用性保护，在维修时并不像文物保护那样“修旧如旧”，建筑立面多采用涂料重新涂刷，看起来失掉了原有韵味。比较突出的如重庆大学的理学院，朱红门柱，四檐翘角，极具独特建筑魅力，但这毕竟不是古建筑，对建筑立面的处理比较简单，通过涂刷勾缝，建筑立面焕然一新，但建筑的历史感、沧桑感却损失过半。

2. 建筑虽被标记为保护单位，却缺乏管理，无人保护。在一些并不是市中区、单位里的建筑，地理位置偏僻，没有得到良好保护，有些建筑常年失修，建筑立面已开始有部分被破坏。如重庆市北碚区蔡家岗镇陈举人楼，建筑楼阁呈联排形式，廊柱精美细腻，可惜的是，由于没有得到妥善保护，部分柱头已出现破损状态，实在可惜。

3. 部分建筑在列入保护名录之前存在改建、加建现象。有一些位于老居住区的优秀近现代建筑，处于生活状态，建筑主体结构基本还完好，但为了使用方便，在列入保护名录前已被使用人进行了不同程度的改建、加建，建筑立面结构被破坏，建筑保存的情况不容乐观。

基于此，利用三维图形技术进行建筑立面数字化研究就变得极为重要。通过三维图形技术，可以逼真地还原建筑立面形态、纹理，不受时空限制，可以最有效展示优秀建筑立面的历史特质。

建筑立面数字化研究包括两个方面，一是图形元素的数字处理，二是三维形状的数字模拟。

一、三维纹理图像与建筑立面数字还原

数字化建筑纹理图形包括建筑立面纹理、建筑顶面纹理、建筑周边地表纹理。对于数字建筑表达来讲，建筑立面纹理是最直观传达建筑视觉感官的元素，其真实性、逼真性将直接影响到建筑对外信息的表达，对展示优秀历史建筑将起到至关重要的作用。

建筑立面纹理数字图形图像信息来源方式在现阶段最常用的方法是数字摄影与数字绘制。在进行建筑立面纹理数字摄影采集时，需要注意采集时间段、采集角度、采集周边环境、采集数据格式。一般数字纹理图像采集的最佳时间段是能见度较好的上午、下午时间，尽量避免阳光直射的正午与能见度不高的天气；采集时应该尽量使用正视角度，保证建筑物各个视面的完整性；要尽量避免环境颜色对所拍对象的颜色影响，不能有偏色。

采集到建筑立面纹理图像后，其纹理已完整地展现在数字图形信息文件中，但由于这是直接、客观得到的图形信息，没有重新喷涂的原始建筑立面纹理可不做修改；已经重新喷涂、失去历史沧桑感的文件则需要重新进行数字绘制。最常用的数字绘制工具有Photoshop、Paint等图形处理软件。对历史建筑，纹理处理必须有章可循，不可随意处置。可找到与该建筑相似的未喷涂过的同类历史建筑，采集其旧迹纹理，通过调整色调、色阶，利用可选颜色调整图层，再加上通道混合器进行混合，还远历史建筑原本沧桑、古旧的纹理感。

如前文所讲重庆大学理学院，在进行三维数字化制作时，可以先利用高清拍摄，得到高分辨率的正立面影像，再利用PS软件，进行几何纠正、色调调整，并通过叠加、通道、图像映象等方法进行处理，形成沧桑、古旧的历史感，重新贴到模型上，既不破坏现有建筑，又体现出建筑的悠久韵味，实是利用数字方式保护历史建筑的一大优势。 (如图1)

二、三维形状与建筑立面结构数字模拟

要想再现建筑立面形状，需要大量的建筑立面模型基础CAD数据。这些数据，可以采用三维激光扫描技术得到，也可以采用近距离测量得到。利用三维激光扫描技术得到的建筑立面数据方式简单、快速精准，但数据只有几何信息，没有结构信息，无通用性。而通过数字化近景测量得到的数据可进入AUTOCAD，并通过3DMAX形成数字模型，模型结构精准、真实，可通用，但只可采用人工方式制作，工作量相对较大。

通过比较，重庆优秀近现代建筑数字模型制作比较适合采用基于CAD数据的参数化模型制作方式。这种方式是将建筑构件参数录入数据库，建立一些共同的建筑构件，然后在三维软件中制作出来，不同建筑如果有共同部分，就从数据库中抽调出来直接使用，既可以保证三维数字建筑的结构数据，又可以简化人工劳动强度。

具体做法是：在AOTUCAD中制作出建筑立面的三视图，然后在3DMAX中分别导入平面图、左立面图、右立面图、正立面图，分别群组后将其X/Y/Z轴坐标值还原为0，再利用旋转工具将左立面图、右立面图、正立面图旋转到它们的三维位置。有此建筑立面三维立体框架为基础，三维实体模型的创建就变得简单多了。如北碚蔡家举人楼，先通过近距测量，形成CAD文件，然后通过建筑立面模型制作，将建筑残缺部分直接数字还原，形成建筑保护的重要数据源。（如图2、图3）

三、云存储与云共享对建筑立面数字重建的影响

云技术的出现，使得越来越多的用户不再自己购买和维护软硬件，而是利用云平台进行数据存储、数据计算，利用云平台进行网络资源交换，数字信息化变得极为简单、方便。

建筑立面数字重建，将产生大量建筑立面纹理、形状数据，且这些数据具有历史传承意义，需要保留的时间相当长，对存储技术要求较高，只有海量数据处理技术云技术才能满足其存储需要。建立建筑纹理、建筑形态数字文件云数据库，一方面便于数据保存，另一方面，针对有相同建筑构件或相同材质纹理的物体，一次建模或一次材质纹理采集，就可使用到其他建筑上面，资源利用率将大大提高。

云存储也使云共享变得通畅。对于优秀近现代建筑、古文物建筑，不同地区、不同专业都有人在进行数字保护研究，建筑专业会从建筑结构、建筑材料等方面入手，文物研究方向则会从建筑历史、建筑传承等方面入手。通过云共享，各个专业都可以进行资源分享，交流数字建筑保护的方法、采用的技术手段、收集的资料，形成统一资料库，为研究者提供基础查询，更可以提供包含基于搜索引擎的资料搜索服务。