VR技术下滇藏区藏族小木作数字化保护探析

梁胜，袁哲，李莹，强明礼，王璐佳，崔甜月

(西南林业大学，云南 昆明 650224)

引言

云南民族地区民居建筑，承载着特有的文化和建筑遗产基因，民族建筑文化遗产因各种因素濒临消亡。美丽乡村建设、城镇化发展及扶贫异地搬迁等工作的开展，为少数民族同胞谋得幸福的同时，原有的民居建筑出现无人照看、破败坍塌的情况，规划的新民居建筑呈现出“穿衣戴帽”的现象，少数民族传统民居建筑文化未得到真正传承并应用，使得少数民族传统民居建筑文化逐渐断代消亡。所以，对少数民族传统民居建筑的保护研究显得非常迫切。利用VR技术对民族建筑文化遗产进行数字化保护研究，虚拟重构相应的民居建筑数字模型，可以实现对民族建筑文化的数字保存；同时，通过这些虚拟重构的数字化资料，实现虚拟重现、体验、交互等功能，可为传统民族建筑文化遗产的“保护保存、传播传承、发展利用”等研究工作提供直观的感官体验和参考资料。

1 VR技术概况及其在建筑保护中的利用情况

VR技术是结合图形图像、仿真、视觉表现及多媒体等相关技术的计算机核心技术，通过感官体验为用户提供逼真的虚拟环境，用户通过人机交互与虚拟环境进行交互，给人身临其境的感官体验。因其在研究、保护以及传播文化和建筑遗产方面有着重要作用，利用这一高新技术对建筑文化遗产构建虚拟仿真系统，已受国际文化遗产保护关注和认同[1]。建筑文化遗产的数字化保护已成为民族建筑文化遗产保护和传承最有效的方法之一。国外对此类研究开展较早，且取得了许多研究成果；国内相对较晚，但近年来受多方重视，也取得一定的研究成果。

自1995年英国虚拟世界遗产会议展示了“虚拟了庞贝古城”和“英国自然历史博物馆”，VR技术开始被应用于文物古迹、历史古建筑群的研究和复原上。美国加州大学完成了古耶撒冷聚落的虚拟重建，开创建筑遗产保护应用虚拟现实技术的先例。2010年法国文化部宣布“文化、科学和教育内容数字化”在第四季度正式启动[2]。今西良男对日本唐招提寺进行数字化保护。谭、宋等人以新加坡的淡滨尼华人庙宇为例，提出了一个详细的方法框架，以创建虚拟游览、保护文化遗产空间内的物理建筑环境以及非物质历史文化和社会文化元素。

2005年国务院办公厅关于加强文化遗产保护工作的意见，明确提出“要运用文字、录音、录像、数字化多媒体等各种方式，对非物质文化遗产进行真实、系统和全面的记录，建立档案和数据库”[3]。文化部2017年指出要引导数字文化产业发展方向，促进优秀文化资源数字化，鼓励对非物质文化遗产等文化资源进行数字化转化和开发，实现优秀传统文化资源的创造性转化和创新性发展。2003年故宫文化资产数字研究所推出《紫禁城·天子的宫殿》。2006年电影纪录片《圆明园》，再现圆明园盛世皇家园林的磅礴气势。2010年上海世博会《清明上河图》让观众流连忘返、叹为观止。2016年“数字敦煌”资源库上线，用户可高速浏览超大分辨率的图像，进行资料智能关联、基于敦煌学词汇的高效检索，实现大数据分析与数据价值挖掘。

建筑文化遗产的数字化，目的在于实现长久保存并长远发展，不仅是虚拟再现，更应强调交互体验文化性、艺术性，以提升感染力为最终目的，实现对其数字化保护及最大化传播与传承，对设计和发展研究提供重要参考。

无疑，数字化是当下甚至未来文化遗产保护与传承的主要方式之一。VR系统对环境进行数字化构建，给人身临其境的、自然的交互方式，这种数字化过程对文化遗产的保护等方面有着重要意义[4]。随着5G及人工智能的发展进步，为VR技术普及大众化、为虚拟现实数字化保护提供更好条件，使传统民族建筑文化遗产的数字化保护技术得以突破。

2 VR技术在滇藏区藏族民居小木作中应用的意义

藏族民居建筑类型独特，已有研究资料表明：藏族群众因地制宜，善于运用当地材料和适宜技术建造民居，同时具备丰富的文化内涵[5]。利用VR技术对滇藏区藏族民居小木作进行数字化保护研究，可以实现科学技术与民族艺术的完美结合、与民族文化的相互促进，既是对VR技术的推广，也是对民族建筑文化遗产的保护与传承，具有实际应用价值。

2.1 抢救性保存保护及复原

利用VR技术对传统藏族民居小木作进行虚拟重建，进行抢救性数字化长效保护，保证小木作的原真性，其后期维护成本较传统保护方式低。通过实地调研数据资料、后期建模及虚拟场景搭建，记录和虚拟重建小木作的原真面貌，使传统藏族民族建筑文化遗产得以长效保存保护，为大众“切身体会”民族建筑文化遗产的魅力提供基础。

2.2 融合性传播传承

科技信息时代，创新才能创造奇迹，要紧跟时代脚步，坚持以“时代主题”为中心，以“传播”与“传承”为基本点。将互联网的无限空间、无限时间、无限作者、无限受众，同虚拟现实的3I特性相结合，利用网络优势，使传统民族建筑文化遗产数字化保护跟上时代脚步，切合时代主题，让VR数字化的展示、传播、体验效益最大化。VR数字化文化遗产具有传播性强的特性，网络媒体使虚拟现实数字化得以快速、便捷的传播，用户只需一套VR设备，便可尽情了解藏族民居小木作相关文化，乃至其他民族文化遗产，通过互联网实现共享，使得藏族民居小木作跨时空、全方位的直观展示给用户。融合各媒介“我无他有”、“他无我有”，兼收并蓄，互利共赢，促进行业发展进步[6]，加快民族建筑文化遗产传播速度。

2.3 智能化发展利用

VR数字化的保护保存、传播传承，为民族建筑文化遗产的发展利用提供基础与保障，为中华民族优秀文化遗产的开发利用提供了巨大的利用空间。小到美力乡村建设，大到未来智慧城市规划发展，通过虚拟现实设备，观看传统民族建筑文化遗产，实时调取数据资料，运用到规划设计当中，使得民族建筑文化遗产“活化”，并得以发展利用、传承与创新，使之融入现代社会发展，实现其真正的“生命的延续”。

3 基于VR技术的滇藏区藏族民居小木作数字化保护系统的流程

3.1 采集数据资料

数据资料的采集至关重要，是后期进行建模的重要依据。主要有图像信息采集、空间位置关系数据采集、音视频信息采集等。激光扫描仪在物体或扫描仪有任何动作时，都会扭曲收集到的数据，温度的变化也可能使扫描仪轻微移动[7]。综合使用图像信息采集和空间位置关系数据采集的方法，使用航拍获取建筑平面数据及周围环境，采用摄影图片、现场测绘等手段收集滇藏区藏族民居小木作详细细节纹理数据和几何信息资料；收集周边人文、发展概况、历史背景等资料，以加深文化内涵了解，采集实体空间信息和文化信息。文化信息的获取相对比较麻烦，通过实地考察或者查阅文献，最后分析整理而得。选取高寒坝区的“闪片房”和干热河谷地区的“土掌房”，为数据资料采集对象，对收集资料进行分类存储，分析整理，形成直观、系统的对比。

3.2 三维建模

三维建模作为VR技术的重要部分，对藏族民居小木作进行三维建模，虚拟重构其原始面貌，有效促进虚拟环境的真实性。以收集整理的小木作图集、数据资料为基础，通过三维建模软件对小木作进行虚拟重构，建立精确三维模型。据小木作各构件的尺寸大小，进行等比例建模，记录对应参数，以备后用。据处理采集的高保真细节纹理及色彩图集制作纹理贴图，赋予模型，高度还原藏族民居小木作。按卫星地图或航拍平面图建立民居建筑周边地形地貌，高仿真还原滇藏区藏族民居建筑所处环境。

3.3 交互式VR系统设计搭建

使用UE4搭建藏族民居小木作VR交互场景。将三维模型和地形地貌，导入UE4引擎，调整小木作相应参数，高保真还原藏族民居建筑，提高虚拟场景的真实度。在搭建完成虚拟场景后，为场景中模型添加碰撞体，采用UE4蓝图功能实现虚拟角色的漫游及交互功能。在虚拟现实数字化交互系统设计中，需满足体验者的审美，才能真正吸引观者，因此需要加入角色互动、故事解说系统设计，利用角色进行说明性图片、动画、视频介绍，提供高分辨率图形图像，增强视觉感观，并为虚拟场景添加配音、音效、字幕等引导手段，获取更加优质的视听效果，加深感官体验[8]。

4 结语与展望

VR技术在民族建筑文化遗产数字化保护中的运用，对于民族建筑文化的保护和发展无疑是重大利好。其低成本、高效率的独特优势，解决传统保护方式的诸多短板，必然成为未来数字化保护的主流方式之一，为民族建筑文化遗产的数字化保护提供更加可靠的方案，实现其可持续发展目标。以滇藏区藏族民居小木作案例为引，以VR技术建立建全云南少数民族民居建筑文化遗产资料库，形成云南少数民族建筑文化遗产数字化保护体系，对优秀的少数民族传统建筑文化实现保护保存、传播传承，最大限度的实现民族建筑文化遗产的社会效益，形成“保护保存、传播传承、发展利用一体化”的数字化保护策略，推进民族建筑文化遗产保护领域革新，带动地方特色文化、经济发展，提升文化软实力，传承中华民族根脉，促进文化自信建设。

通讯作者：袁哲