虚拟现实技术在运漕古镇改造与保护中的应用

陈 代，李 菲

(安徽机电职业技术学院，安徽芜湖241000)

1 运漕古镇概况

运漕古镇位于安徽省马鞍山含山县城南，是一个有着千年历史的古镇，总面积70.3 km2[1]。曾经的运漕古镇可谓是“漕河蜿蜒，古街纵横，徽风雅韵，千年一镇”，是古徽州建筑文化的一笔宝贵的财富。然而，随着时间的推移，时代的发展，运漕古镇多己丧失原有的使用功能，脱离了城市的肌理。目前的运漕古建筑及室内环境存在以下问题：年代久远，原始结构图纸缺失；渗漏，脱落，受潮霉变，饰面受损情况严重；设备陈旧，走线零乱；部分建筑组合结构、层高、砌筑材料不协调；空间利用不合理，缺乏新技术新材料的运用，不能满足使用需求；室内装修风格与建筑风格缺乏统一性，细节粗糙等。因此，有必要对现有建筑加固维护，对其内部空间更新，对内外空间结构进行重新配置，赋予其新的使用功能和内在灵魂，使其承担起社会生活的新职能。

2 运漕古镇改造须满足的功能

2.1 文化功能

历史古镇的改造设计与实施方案可从侧面反映该地区的现代文明发展程度[2]。运漕古镇改造与保护实施要从地域文化中吸收精华，融入徽州风俗文化，从当地优良传统艺术形式中提取造型、附色、细节、肌理和材质等元素，从人文历史和自然景观中寻找灵感。

2.2 服务功能

视觉符号作为一种艺术符号，是一种表现设计思维和内涵的表现性符号。通过造型、线条、色彩、光影、构成等视觉要素传达信息，引起观者关注并领会信息内容和深刻内涵。在古镇改造与保护中要注意视觉符号的解码、交流、沟通功能。古镇的一切视觉符号应该对当地传统文化进行提炼，提取赋有特色的符号语言，作为设计元素融入设计中去。从而给人们带来美好的视觉和心理享受，提高人们对古镇的识别度和认知，并在潜移默化中带动古镇旅游业的发展。

2.3 宣传功能

古镇改造与保护要具有信息传播的作用，把所要表达的内容映射到人们的脑海中，起到一定的广告宣传作用。新建建筑必须与原有的建筑风格统一协调，同时引进适应现代人生活需求的业态，可增设商场、酒吧、旅馆、别墅等建筑，使古镇充满活力和趣味。通过髙效有力的宣传和展示手段展现其个性特色，加深人们的记忆，同时带动整个地区文化互动和经济发展。

2.4 教化功能

运漕古镇的改造与保护，也包含着对古镇人文历史文化、自然、科学环保知识等社会教化功能，让人们在认识与接触运漕古镇的过程中了解一些知识，达到教育的目的。充分考虑其传统生活方式，如传统手工艺、饮食文化、戏剧文化等，彰显历史古镇社会结构的多样性和趣味性。使身处古镇的人们能够依靠自己的理解，认识历史，探索自然，领会处世之道，感悟人与自然和谐相处的真谛等，发挥其教育功能。

2.5 可持续发展功能

可持续发展的基本要素包括经济的稳定增长和环境保护，政府制定相关的法律法规、环保措施，控制旅游资源管理与开发。对运漕古镇固有资源合理利用，防止过度开发，维持生态平衡。应传达环保意识，选取耐用、环保、安全的材料进行项目改造。在改造项目实施的过程中，注意对景观原始形态的保护，提倡绿色环保的理念，保护古镇及周边自然生态环境，建立一套符合古镇持续发展的改造和保护模式，实现经济发展和环境保护相协调。

3 运漕古镇改造与保护的新途径——虚拟现实技术

经济建设的步伐不断加速，人们在享受快速城镇化所带来的物质水平提高的同时，也面对着古镇特色逐渐被吞噬。难以想象一座历史城镇失去其历史记忆和文化痕迹，失去传承历史文化基因的街道、建筑、文物、古迹还能有多少魅力。而高速发展的科技为这些问题提供了解决思路，其中计算机数字技术的运用就是一种新方法的体现，它从多元的角度，对历史古镇进行“五化”建设。“五化”的核心技术即为计算机虚拟现实技术(VR技术)，通过计算机模拟，结合人机交互仿真技术，借用视觉、听觉及行为等将模拟环境与真实空间相结合，实现虚拟环境真实化[3]，有效提高古镇建筑及室内空间还原保护的质量与效率，彰显古镇的地域价值、文化价值和情感价值，对古文化和古遗迹的传承起到积极的推动作用。

虚拟现实技术是一种可以创建并体验虚拟世界，融合多源信息的、交互式的三维(或四维)动态视景和实体行为的技术系统范畴,其关键技术包括以下几个方面：

3.1 环境设计与建模技术

虚拟环境的设计与建立是虚拟现实技术的基础部分,先获取三维数据,再根据需要,建立与之相应的虚拟环境模型，包括建筑、部件、环境、场景、材质、空气与水等要素，生成图形图像。难点是图像的实时更迭，例如爆炸场景。此技术对图像的实时性及图像质量等都有较高的要求。

3.2 显示和声画结合技术

在VR系统中，用户的两只眼睛看到的图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的视差产生立体感。另外，在现实中靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向，常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的。在VR系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。因此如何消除声音的方向与用户头部动作的相关性，从而获得良好的声画结合效果是目前研究的热点。

3.3 交互技术和感官反馈

在VR系统中，要求虚拟环境能识别人类的语言，并能与人实时交互。因此，语音的输入输出也很重要，而让计算机识别人的语音是相当困难的，因为语音信号和自然语言信号是多边和复杂的。拟现实系统的创建,让用户身临其境地直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力。

3.4 系统集成技术

系统集成是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备，功能和信息等集成到相互关联的、统一协调的系统中去。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等。由于虚拟现实系统中包含大量的感知信息和模型,因此，系统的集成在虚拟技术的运用中起着至关重要的作用。

结合以上分析，融合色彩元素(徽文化建筑中黑白灰为主调，形态多为淡然优雅的浅色，偶见黄绿红等)、图形元素(运漕古镇特有的码头文化重构于简单的图形系统中，传递信息，引起共鸣)、文字元素(在图形和色彩元素的基础之上，注意笔画和字体的设计以及排列组合的方式，发挥文字的作用)、材料元素(选用青砖、灰瓦、老木头等，打造一个有历史文化特色绿色环保新古镇)、智能元素(运用新技术增添古镇特色，多方位展示，与游客互动，感受古镇历史人文魅力)等，运用三维、VR技术等，本文对运漕古镇的建筑和环境设计进行尝试，效果图见图1，在保护好街巷的格局和肌理的基础上，着重整合修复历史城区、历史地段的历史环境[4]，希望能对运漕古镇的改造和保护工作贡献一份力量。

图1 运漕古镇入口老民居效果图

4 结语

虚拟现实技术是一项投资大、难度高的科技领域，它的运用可以使人们在计算机模拟的环境中了解古代文化和艺术，将历史文化及古镇古迹的展示与保护提升到一个新的层面。通过计算机网络来整合资源，使其突破地域限制，实现文化遗产共享。将VR虚拟现实技术运用到运漕古镇的改造和保护中，对于古建筑的重建、修复与保护发挥着极其重要的作用,有利于古建筑的文物保护，也可推动古建筑行业更快地进入信息化时代，实现古镇文化的展示和保护。