AR技术在喀什高台民居数字化保护中的应用

高桂清

(新疆艺术学院，乌鲁木齐 830001)

1 喀什高台民居数字化发展现状

1.1 遗迹现状

喀什噶尔老城东南端黄土高崖上阔孜其亚贝希巷里，高距地面30多米，三面临河，沿高崖土坡而建，其建筑形式高低起伏，错落有致，是经过千年历史发展形成的民居群落。喀什高台民居为集中式的民居聚落，其聚落的街巷和建筑艺术特征、建筑装饰特征等都独具特色，为新疆民居中最具特色的民居聚落体。

喀什老城的高台民居是人类社会长期适应自然、改造自然的优秀文化艺术成果，是当地人民劳动和智慧的结晶。由于建筑体量巨大，导致抢救和保护工作实际操作较困难。在建筑文化遗产重新维修后，其功能和社会审美的改变导致其原真性存在缺失的可能性。

1.2 数字化技术建设现状

老城区的民居大多是土房，砖结构较少，随着自然破坏和时代变迁，已出现破损或坍塌。为防止意外发生，现已限制游客进入，游客对这一文化遗址的了解主要是通过各种途径获得图文信息，缺乏对遗址背景及建筑结构等人文信息的了解。

2 AR技术应用于喀什高台民居数字化保护的优势

2.1 虚与实的融合

应用数字化技术将即将灭失的古迹遗址复原出来，把重建的遗址通过数字显示设备实时呈现给受众。特别是利用增强现实技术，可将在现实中很难传达和感知的信息以虚拟的数字状态展现，充分和现实世界融合，去“无形”为“有形”。通过虚与实的融合，增强了人们对文化遗产保护意识的提升，令人们更好地感受文化遗产的魅力，使喀什高台传统民居的价值凸显，更大限度地进行传播和传承。

2.2 实时交互

利用AR技术把喀什高台民居3D数字化模型融合到实境中展示，受众可以通过电子交互设备从各个角度去观察和欣赏。需要在相应的设备中启动这项技术的应用程序，加载各种文本、音频、图像或三位动画到现实世界，从而实现由多渠道、多维度的展现，使获取信息的过程变得更有趣，实现实时交互，使信息传播更加生动，信息接受更加深刻。这样既能增强人们对民居的视觉感受，解决传统展出手段的不足，也满足了受众欣赏需要，使得参观人员免受时间和空间的限制，大众参与程度的加强有利用文物保护工作的开展。将喀什高台民居以何种形式展现，是值得研究和思考的问题，可以借助艺术形式以网络为媒介，移动电子设备作为载体，让受众全方位、立体地解读喀什，了解这座古城悠久的历史文化和内涵，这是新疆区域文化数字化保护与传承的新手段。

2.3 遗址保护与文化传承

喀什市的高台民居体现了新疆传统文化，移动增强现实技术是对喀什高台民居建筑文化遗产的一种原地保护。将民居制作的虚拟造型或动效叠加在真实背景上，通过虚实融合增强受众对喀什高台民居真实环境的感觉和认识实现过程，是对新疆建筑文化的一种提炼和再现，对于外界了解新疆文化和该地区传承文化的保护起到了一定的促进作用。

3 开发思路

制作民居AR识别卡片，通过移动端扫描可以看到相应民居的三维模型，加深游客的感官体验。观众可以通过卡片扫描出对应的三维模型，音乐和文字的叠加令民居的展示更丰富，信息传达更准确。

图1 移动端效果

3.1 开发平台的选择

目前常用的AR增强现实开发平台有5个，包括Vuforia、ARToolKit、WikitudeVuforia、Kudan和XZIMG。其中，Vuforia是全球使用最广泛的AR平台之一，其提供了一流的计算机视觉体验，可以确保在各种环境中的可靠体验。Vuforia应用程序可以使用Android Studio、XCode、Visual Studio和Unity构建。目前的版本支持微软的Hololens，支持Windows 10设备，支持来自Google的Tango传感器设备及Vuzix M300企业智能眼镜等。

3.2 AR识别卡片的设计

运用Vuforia制作识别图，其特性点的标注具有以下规律：圆形的图元没特性点，方形的图元有4个特性点，半圆形的图元有2个特性点。识别卡片的设计应识别图的细节，棱角数量要尽量多，识别图的棱角需分布均匀，图片单个元素要尽量小。

根据复原模型及高台民居的建筑外形，制作平面效果图作为识别卡片。识别图选用插画风格，将建筑标志性的轮廓用简单色块或线条进行提炼，色彩选取具有代表性的建筑颜色。

3.3 3D视觉设计

对于导入 Unity3D中的模型有以下要求：模型面数不益过多，太多的面数会使加载时间过长，视觉效果减弱，影响用户体验；模型尽可能不要出现5个边以上的面，否则Unity3D中的模型不能完美显示；建模时单面法线要正确且尽量减少模型面数，模型细节尽量使用贴图来模拟。

3.4 系统开发与实现

开发采用C#开发语言，待开发环境和项目搭建完成后，导入目标对象包，对ARCamera进行设定后，通过ImageTarget设置，匹配的目标图像和检测到目标图像，最终成功识别目标图片，并将3D虚拟信息叠加到图片上。

4 结语

将建筑用更立体直观、更有吸引力的AR技术呈现出来，运用虚实融合的数字化方式增强受众对喀什高台民居真实环境的感觉和认识，利用移动増强现实技术实现喀什高台民居的数字化表现，实现二维与三维虚拟数字化呈现。基于增强现实技术的喀什高台民居数字化呈现，利用网络、印刷品等媒介，以移动电子设备为载体，可使人们不受时间、地点的限制，全方位、立体地体验喀什高台民居的建筑文化，提高游客对新疆旅游的感官体验，对于传承新疆民族特色、了解新疆文化和民族文化遗产的保护起到了一定的促进作用。