数字化技术下的重庆彭氏民居保护与再利用

符繁荣 袁玲丽

摘 要：在世纪变迁的时代进程中，传统民居承载着历史使命，传承所处时代的文化与建筑特征。信息社会的发展带来了数字化技术的变革，如虚拟与现实技术、虚拟交互技术、手机终端APP技术、无人机测绘技术、三维技术等，传统民居的保护与再利用中可以引入数字化信息技术，实现人机互动展示与传播。文章中探讨了如何运用数字化信息技术保护重庆彭氏民居，以及传承与再利用独有的巴渝建筑文化。

关键词：数字化技术；民居保护；再利用；彭氏民居

基金项目：本文系2018年重庆工程学院科研项目“数字化技术背景下山地传统民居保护利用研究——以重庆工程学院彭氏民居为例”（2018xsky08）阶段研究成果。

数字化信息技术的变革，为越来越多的行业、产品带来了新的际遇，在传统民居的保护与再利用上，也在进行着不同的尝试，现今采用最多的数字技术就是虚拟与现实技术、交互技术、数字博物馆等，甚至是采用游戏的方式让人们了解熟悉某一建筑。如“超越时空的紫禁城”综合运用了游戏、互联网、AR等多种展示与传播机制，展示其独特的历史文化特色。重庆彭氏民居将综合运用数字化技术，采用固定存储的方式，建构出传统民居，并进行AR交互、虚拟与现实、 三维场景等展示传播机制，达到文化传承的目的，树立起保护意识。

一、数字化技术在传统民居中的解读

数字化技术是计算机技术、多媒体技术及互联网技术的基础，也是实现信息数字化的技术手段。它能够将多变且复杂的信息，转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是其中的基本过程。在传统民居中就是采用三维技术，利用3ds Max等软件技术进行模型的创建，建立动画路径，输出静帧与360度的全景漫游图像，对传统民居进行真实再现，实现数字化的虚拟场景。

二、数字化技术对传统民居的保护方式

对已有的文献资料进行分析，数字化技术对山地传统民居的保护和再利用研究具有独特的优势，实际运用中采用固态存储技术，可以将建筑文化遗产的相关资料用数字化信号进行持久化的存储，在储存的过程中，将以格式的不同对资料进行分类，提高后期信息的检索与传送效率。彭氏民居自2017年开始进行修复，在修复之前，利用无人机的全方位拍摄与测绘技术进行二维展示，再利用三维技术虚拟复原，把已经遭到破坏的建筑重新展现出来，最后形成修复前后建筑文化的对比。可依托固态存储技术建立彭氏民居数据库，通过平台的分享，为建筑遗产的保护研究和建筑遗产的修缮、开发再利用等提供丰富的参考资料，有利于传统民居的保护与再利用的可持续发展。

（一）文字资料的存储

在重庆彭氏民居文化的研究中，收集整理了大量具有价值的文字资料，对于文字资料的储存多采用固态储存。依托固态存储技术建立数据库，对彭氏民居文字资料进行分类别储存，如该民居的门窗、建筑构架、建筑装饰、建筑测绘的数据等资料，这样有利于建立多样索引，关联查询速度快，便于相关研究过程中资料的查询。在彭氏民居大量的文字资料的存储上，固态存储技术有着不可取代的作用，具有可使用性与时效性。

（二）二维图片资料存储

古建筑中测绘成果一般包括平面图、立面图、剖面图及布局详图等，对于位于山地的传统民居而言，要将大量的二维图片资料进行保存，采用固态存储技术，图片的存储格式一般为JPG（JPEG），图片可以编辑、缩放，既高清晰又不占多少容量，该图片格式支持所有的设备。同时绝大部分的计算机上也能打开JPG格式的图片，使用者也可以随意设定压缩程度来保留画质，最佳的JPG画质完全可以和RAW格式的相片非常接近，是一种非常方便的图片格式。

（三）三维虚拟建筑模型存储

关于三维建筑模型的建立采用3ds Max软件最为广泛。对于三维建筑模型的保存运用传统的机械储存方式，则文件归档较慢，在模型使用时加载速度较慢，且会出现卡顿现象，而采用固态存储的方式，一方面素材加载上会节省一部分时间，另一方面在实用性和安全性上远远高于传统的存储方式。

三、数字化技术在传统民居中的建构

在一些古建筑中，借助三维激光扫描仪来完成三维建模，仅适用于小型建筑，对于大型建筑并不适合，所产生的成本较高，缺乏必要的硬件和软件支撑。在彭氏民居的三维建模中，经过多方面的研究勘察，结合项目的特点，采用3ds Max软件进行制作。前期对彭氏民居进行过详细的实地调查，采集了大量的真实有效的数据，将这些数据整理后转为数字化信息，最后再进行三维模型与3D场景的制作。

（一）三维模型制作

前期主要是采用彭氏民居原有的资料，并利用无人机测绘技术完成彭氏民居的测量，对测量结果进行整理，分析建筑特征，对每个级别进行不同精度模型的搭建。模型制作上需在3ds Max中统一好单位，通常古建筑的建模是以米（m）为单位，将之前整理好的该民居CAD文件（平面图、立面图）依次导入到3ds Max之中，进行成组与归零编辑，为防止建模过程中画面混乱，隐藏一些暂时不需要的图块，冻结需要的图块。古建筑的三维建模本身就很复杂，为了达到模型的精确度，一般会采用捕捉工具来实现其效果。为满足其模型的真实性，需要选择与现实建筑匹配的材质进行贴图。在三维建模的过程中要与现实中的照片进行对比，以达到与实际效果相近。

后期彭氏民居三维模型的制作对3D场景制作有着至关重要的作用，所以在建模过程中要比对彭氏民居的建筑特征。除此之外，要明确制作思路，比如在制作门窗、木雕等装饰细节处时思考需要的软件插件。插件不仅可以快速优化模型，还会对后期渲染时提供快速的最佳效果，这样才能实现该民居三维模型的精确度。

（二）3D场景制作

彭氏民居3D场景的制作要分多個步骤进行，包括脚本的创作、三维模型的导入、分镜设计、动作调整与后期灯光材质的设置，最终剪辑合成作品才算完成。在创作彭氏民居建筑的3D场景设计策划方案时，策划的内容分两个部分：一是对前期有关彭氏民居的资料图片等素材的整理，二是脚本创作。有趣的脚本创作是一部作品的开始，彭氏民居的脚本设计思路是从一位导游的角度来讲述一个关于历史文化、民居建筑、当地传统习俗的故事，使作品更加生动，更加丰富有趣。在场景的灯光设置上需注意室内与室外光源的区分。彭氏民居因室内材质多为木质结构，以白天正午时分的日光为主，主光源采用聚光灯来模拟太阳光，其光线与木质结构的建筑相协调。民居室外及天井处主光源受自然与时间的影响较大，在灯光的调节上多考虑周围环境因素。

（三）动画渲染剪辑

动画设计过程中，首先要绘制动画路径，然后用摄像机进行对象捕捉，其过程主要是进行摄像头的漫游动作设置，比如摄像头摆动到A类建筑时要对其设置关键帧，技术难点是时间和帧速之间的关系，分镜头和摄像机的拍摄并不能共存。为了追求更好的动作效果，增强丰富的表现力，关键帧使用过多或过少都会对动画效果产生影响，因此必须再次修改分镜头方案，让它满足摄像机全方位的展示。

后期剪辑过程中，采用的是Adobe Premiere剪辑软件，音频设计多是使用Adobe Audition 来合成，合成的目的在于使给观众展现的场景漫游动画效果更加完美，之后再将选择制作好的音乐导入其中，修改设置音效的左右声道以及淡入淡出效果，最后再加上故事内容、对话、字幕等，可以加深数字化场景漫游的沉浸式吸引。

四、传统民居在数字化技术下的再利用

数字化技术的不断发展为传统民居提供了多样化的展示与传播机制，通过互联网、无线网、手机、笔记本电脑等，运用数字博物馆、微信公众号、APP、游戏AR交互等对传统民居进行展示及传播。如前面提到的“超越时空的紫禁城”综合运用了游戏、互联网、AR等多种展示与传播机制，旨在向全世界的游客提供探索中国历史和文化的途径。彭氏民居的再利用主要是采用三维场景展示、AR交互展示、虚拟与现实展示技术。

（一）三维场景展示

彭氏民居从鸟瞰、正面、侧面等不同的视角对建筑场景进行三维模型的展示，构建了从整个民居建筑的模型到局部建筑装饰，通过手机APP或者是网络平台进入展示区域就可以360度全方位地浏览三维模型，点击任意一处都附有文字介绍，让浏览者更加详细地了解民居的构造与建筑文化。

（二）虚拟与现实展示

彭氏民居作为回廊式庭院建筑结构，中厅为院落公共区域，建筑装饰豪华，我们通过电子平台进入中厅时，如同身临其境般感受到建筑艺术，这种虚拟与现实的完美展示，给人不同的感受。

（三）AR交互展示

彭氏民居拥有巴渝山地的建筑特色，结构上延续了徽派建筑的风格，通过AR头盔进行交互，就可以让观者把彭氏民居全部观赏完，具有置身其中、沉浸式的体验。同时对墙壁也进行了数字设计，将其围墙结构及来源与材料进行科普讲解，使用者也可以点击墙壁上的固定点跳出新画面，画面是现实照片与动画照片的对比。

彭氏民居数字化信息技术的置入，对于民居建筑特色文化的保护与传承，具有一定的时代意义。运用三维技术，真实地再现彭氏民居的建筑形态，虚拟与现实的结合，手机APP、AR交互等多渠道、多途径的数字化语言的展示与传播，让传统民居的保护与再利用有了新的际遇。但在进一步细化数字化技术的运用上做的还不够，后期还需对传统民居的再利用进行深入研究。

参考文献：

[1]马静静.浅谈高校视频监控系统的数字化建设[J].甘肃科技，2016，（24）.

[2]蔡麗.李晶源.传统民居建筑文化旅游的数字化开发策略分析——以云南撒尼族民居建筑文化为例[J].名作欣赏，2017，（18）.

作者简介：

符繁荣，重庆工程学院副教授。研究方向：艺术设计教学与实践。

袁玲丽，重庆工程学院讲师，风景园林师。研究方向：园林景观设计教学与实践。