南宋御街遗址交互虚拟活化

摘 要：以位于杭州的南宋御街—严官巷遗址为例设计一套虚拟活化文物的交互装置，为博物馆、景区、文化机构提供具有创新性的展陈解决方案，以应对游客越来越丰富的文化消费需求。主要立意点是文物数字化和科艺融合，前期调研、实地测绘和收集文物资料，用艺术化、游戏化使游客产生兴趣，技术上使用了三维动画技术、3D电影放映技术、计算机编程和人机互动硬件现成品应用技术等跨学科声光电的多领域的综合运用。

关键词：科艺融合;文物数字化;南宋文化;南宋御街;博物馆展陈;人机交互

南宋临安城遗址位于浙江省杭州市上城区和下城区。2001年6月，经国务院批准，公布为第五批全国重点文物保护单位。临安城有一条纵贯南北的大道，即今天的中山路，当时叫作“天街”，又叫“御街”。御街是当时临安城的中轴线，皇城至鼓楼沿路有诸多南宋的关键机构：五府、枢密院、三省六部、太庙等。南宋御街从1988年开始，四次被杭州市文物考古所发现出遗迹，其中第三次考古挖掘发现南宋御街遗迹是在2004年建设严官巷道路西接万松岭隧道的过程中—严官巷的御街遗迹紧靠中山路南路，路面采用香糕砖横向错缝侧砌，外侧用大砖包边，同时发现了沟渠等遗迹。从2004年开始到2006年前后，经过两年的挖掘修缮，南宋八百多年前的恢宏气势终于重见天日，展现在杭州人民面前。2006年6月11日位于万松岭隧道东口的南宋御街遗址博物馆正式开放。

南宋遗址陈列馆展示包括南宋御街、御街桥堍和桥墩基础、道路、殿址、河道和石砌水闸设施等，同时还展示出了挖掘出来的大量各式碎瓷片。南宋御街博物馆主要的展陈形式为文物直接展示，墙上挂有图片文字说明的KT版，已经不符合数字化新时代人民的文化需求，长此以往，文物将逐渐无人问津。

这次研究的目的就是以严官巷段的御街为例设计一套数字化的保护和展陈形式，乃至互联网化的传播形式，以南宋御街为例，设计一套数字化虚拟交互活化方案的前期调研和技术流程研发。最终的目标是将研究成果运用于南宋御街博物馆的日常展览之中，在一年一度的杭州文化产业博览会向业界翘楚汇报项目进展，与杭州市民群众交流使用感受，做出一款科艺融合的好产品，为弘扬杭州南宋文化贡献一份力量。

前期笔者实地考察了南宋遗址陈列馆，研究了杭州市文物考古所编著的《临安城遗址考古发掘报告—南宋御街遗址》，通过书籍详细了解了南宋御街相关遗迹、出土文物、遗迹年代地层年代、南宋御街用材的演变、遗迹构造和设施等。全方位地学习和了解御街的情况后，找到需要展示的重点，结合技术因素，找出科艺融合点，设计出新玩法，吸引游客花更多的时间在御街虚拟活化项目里娱乐，同时传播和保护南宋文化、南宋遗迹。

目前南宋遗址陈列馆展示了静态的出土文物御街，如果要用现代声光电的手法来提升，实现南宋御街交互虚拟活化的方案，具体来讲主要有两个关键点—“交互”和“活化”。

“交互”和“活化”是该方案最大的创新点，需要有两套跨专业的不同技术支撑。

“交互”要求和观众进行人机互动，有可玩性。为了实现这样的诉求，该项目在技术上需要采集观众的特定行为并启动电脑程序，需要必备的现成品硬件，如Leap motion（用于收集手部动作捕捉）、Kinect（用于收集全身肢体动作捕捉）、红外雷达（用于判定人是否越过某个特定位置）、触摸屏等。在采集观众行为之后，需要使用编程技术，设定出计算机收到观众特殊行为后做出的反馈，实现人和电脑互动，即人和虚拟文物之间互动。

“活化”需要把公众置身于宋朝时期的时空和环境中，使观众得到沉浸式的体验。为了让观众得到如同“穿越”的效果，这部分需要用到影视动画技术和电影IMAX技术，使用三维动画制作复原出临安南宋时期御街沿线已经不复存在的主要宫廷建筑，如太庙、三省六部、枢密院、五府等重要建筑和机构，用动画表现其营造法式。在虚拟复原了宋朝建筑这种不可移动文物的同时，也要将南宋临安城的风土人情、人文活动进行复原，这是该项目的重点。南宋临安城是典型的南方山水城市，其中池苑、沟渠、动植物众多。临安城是南宋的经济中心，官营和民间的手工业、陶瓷业、丝绸业、制药業等各行各业种类繁多，经济发达是深厚的人文底蕴的基础。

借助技术手段的同时，我们更加需要深入了解和研究南宋时期的方方面面，重点复原当时人们使用御街时候的场面，包括南宋御街的营造法式、建造工艺和材料的转变—特别是闻名遐迩的“南宋御街的砖石之争”最后是如何通过考古发现解决这个存疑，对游客感兴趣的考古知识点进行科普。同时通过建立南宋临安项目模型和数据的数据资源库，为后续他人的学习研究和进一步综合利用奠定基础，保留下宝贵的三维数据资料，具备一定的学术价值。

在了解南宋文字史料和掌握南宋造型特征后，科艺融合的关键在于具体技术点的开发上。2016—2019年中国美术学院国际联合学院建筑遗产修复专业的多个文博会项目中积累了大量的技术基础和硬件条件。技术上主要是基于现成品配件，加以市面上成熟的软件、成熟的编程语言，没有过多地进行底层技术开发，轻量化直接形成产品，通过跨学科的方式，组合影视动画和游戏编程领域，形成项目的创新性。玩法如下：

使用三面墙体投影播放动画，让观众在完全沉浸式的空间里，通过镜头运动游览整条御街。观众立足于原地，据《咸淳临安志》所附《皇城图》从皇城的图纸先了解整个皇城的布局，再从皇城图之中勾勒出御街的范围、起止点。周围主要的建筑布局，如南宋御街西侧为三省六部官署等。从宏观的顶视图上，了解御街位置和整个皇城、御街和周围建筑、御街和相邻街道的位置关系。从地图上的节点中，通过肢体动作的方式遥控动画内的光标，选中视频展示的《皇城图》里的“从凤凰山南宋皇城遗址上空出发，依次游览南宋修内司官窑窑址、南宋三省六部遗址、南宋御街遗址、南宋太庙遗址、南宋恭圣仁烈皇后宅遗址、南宋临安府遗址”，进而从俯视图里穿梭进御街的三维视角，从游客选中的位置节点探索那个区块的考古发掘揭露出来的文物现状，其中三省六部遗址、南宋御街遗址、南宋太庙遗址为御街部分，为此次项目重点制作的文物，其他部分作为概括阐释。

在展示揭露的文物现状的部分，墙体投影动画有些部分作为信息点会高亮显示，这些信息点主要包含：①探方分布，底层堆积。②主要遗迹：道路遗迹、房屋建筑遗迹、遗迹年代分析。③出土文物（第一层）、出土文物（第二层），依次类推。④其余信息：如南宋御街的砖石之争，南宋御街的排水沟设施建造工艺，南宋建筑的营造法式等。

探方分布，底层堆积：观众选择进入一个位置节点，如太庙，我们通过图文并茂的三维地图动图，框出太庙的范围和考古揭露的顺序和方式。阐释地形和人文原因的迭代以及各个历史阶段的演变。这部分主要通过动图视频的方式播放，进行一个前情提要。

主要遗迹：道路遗迹和房屋遗迹的互动玩法，展示建筑遗迹的营造法式。先放置一个考古揭露出的建筑地基，给予观众一张图纸，将建筑的主要零部件陈列在观众面前，让观众手动选择将零部件拼装成南宋建筑。就像让观众在虚拟的空间里玩乐高一样，通过观众的努力搭建，复原出崭新宏大的南宋建筑，让观众直观地领略文物遗迹刚落成时的风采，同时深入浅出、老少皆宜、寓教于乐地传播南宋建筑的营造法式，也让参与者印象深刻。

出土文物：如在太庙节点里，观赏文物出土时情况的时候，观众用手指向一处高亮显示的土堆，于是土堆里浮现出一个3D的出土文物，如老虎洞窑青瓷器、铁店窑钧釉瓷器、越窑青瓷器、耀州窑青瓷器等残缺断瓦的局部，观众可以进一步用手指向其中一个瓷器，于是语音结合悬浮字幕介绍该瓷器的历史考古价值和制作工艺。同时通过三维动画复原出这个残件刚刚出炉、崭新时的样貌。让观众获得文物信息的同时，避免由于没有选择性的逐一介绍导致观众失去兴趣，让观众自己选择了解自己感兴趣的物件。同时通过手指哪里、哪里就有介绍的方式，通过游客自主直观的方式代替导游的讲解，保持新鲜感和求知欲，使信息的传递从被动吸收变为主动获取。

其余关键性信息：主要体现在人文模块，即复原南宋时期的人们如何使用这个文物的场景。可以根据不同场景的不同信息，设计不同的游戏互动方式，如南宋御街的用材演变部分—“砖石之争”。在20世纪80年代，学者们根据《咸淳临安志》等史料文献记载，公认御街为石板铺砌。但在杭州卷烟厂于1988年发现砖砌的南宋御街后，学界和考古工作者对《咸淳临安志》产生了质疑。2004年又一次揭露出砖砌铺设的御街后（严官巷御街遗址），学界和考古工作者就彻底否定了文献上的记载。直到2008年考古揭露南宋御街中山中路遗址，才使南宋御街由砖砌向石板铺筑的演变得到确认。那么为何会产生砖石之间的变化呢？砖砌御街始建于绍兴年间，御街上文武百官以及车辂仪仗使用都比较频繁，随着时间的推移，遭到长期的磨损，甚至火焚。何时御街使用石板铺砌已无明确记载，但据《宋会要辑稿》方域一〇所述，此时南宋御街已由砖砌改成了石板路面。所以要将南宋御街用材的演变这个信息，通过一种观众乐于接受的方式传达给观众，同时体现出考古的魅力，必须要为这个信息量身定制一套游戏互动玩法。太庙御街段，南宋许多重大的礼仪活动都在此举行，元旦和冬至的大朝会，百官自和宁门入大内朝贺，遇“四孟”驾出和宁门沿御街趋景灵宫朝献。使用三维动画将该场面复原，让观众通过第三人称视角经历这段流金岁月。通过一场一场的法事活动的过程，通过动画表现御街一次又一次被磨损。同时也用文字提示观众御街变成泥路，让观众选择修复采用的材料，给观众几个材质的选择和维护方法的选择，选定后动画里会铺上这款材质，如铺上黄沙，于是整个临安城里尘土飞扬，任务失败让其重新选择，游客通过简单的交互“干预”演变的进程，增加一些小趣味。

有了交互方案，详尽的实施技术步骤如下：

第一步：建立资产库，包括数据和模型贴图。文物实物的实地测绘，有实物的文物可以使用结构光扫描仪获取模型信息，已经没有文物实物的部分，如太庙只剩地基数据，将其测绘出来，参考史料和翻阅文献，在古文字画里找到参考，复原出建筑结构，使用三维软件制作出模型和贴图。

第二步：将播放墙体做成三堵墙，呈“U”字形，每堵墙90度排列，当观众走入空间中形成沉浸式體验。两堵墙体里的动画使用Redshift/Arnold渲染器将完成的模型根据播放墙体的尺寸渲染成相等比例的动画片段，每个互动环节分成一个一个小片段。同时在动画墙体上方架设2部投影机，投影机前放置偏振镜片，将动画片源做成偏振3D片源，即渲染左右眼通道，形成影院般的3D效果，在环绕沉浸式的前提下，又有3D的纵深感，并且布置前中后、左中右五部音响，多通道声卡输出沉浸式的全景音，进一步增强沉浸式体验。

第三步：使用Unity 3D游戏引擎，通过计算机编程写好交互游戏模式，计算机连接交互的硬件工具，如微软的Kinect、LeapMotion等。实现人体体感捕捉并作为触发信号，触发后端预置的程序进行相应的响应，形成电脑程序和人体动作的交互，达成游戏性。

第四步：通过互动的程序指示，投影机播放出相应的动画片段。

根据以往项目的经验和反馈，南宋御街遗址交互虚拟活化—以严官巷为例的数字化保护和传播方案的优势在于：游戏化的互动环节是最受大众欢迎的;三面墙全景大视野和高清IMAX级别渲染效果将会非常震撼;观众可以以简单、舒适的姿势与系统进行交互;场景中的文物可以放大，辅以文字介绍，便于观众近距离地观察和详尽了解背景资料。这样的方案非常适合具有一定创新性需求的博物馆等文化机构用于展示和吸引人们的眼球，吸引大量的流量，数字化赋能传统，助力文化机构成为新“网红”打卡地。

参考文献

[1]杭州市文物考古所.临安城遗址考古发掘报告—南宋御街遗址[M].北京：文物出版社，2013.

【作者简介】吴炜栋，男，浙江杭州人，硕士。

【基金项目】本文系浙江艺术职业学院校级科研项目“南宋御街遗址交互虚拟活化—以‘严官巷为例的数字化保护和传播的前期调研和实施方案研发”的阶段性成果，项目编号：YB201902015。