淺談利用虛擬現實技術復原古建筑的過程

郭云仲

摘 要：古建筑文化遺產的虛擬復原是科學與藝術相結合的產物，利用虛擬現實技術可以把古建筑文化遺產實現數字化還原，虛擬古建筑系統可以打破了時空的限制，對保護文化遺產應用具有一定的積極作用，相關研究對社會的很多領域也有一定的幫助。

關鍵詞：虛擬現實；古建筑；復原過程

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2016）36-0193-01

一、前期工作

前期的工作主要是古建筑虛擬復原的項目策劃，從整體到細節，還要注意方案是否切實可行。根據實際項目的不同，項目策劃書的撰寫也不一樣，但是以下幾點是要注意的：第一選擇虛擬現實表現手法；第二選擇在虛擬展示平臺；第三虛擬系統的文件大小、清晰度等參數；第四計劃好各個階段需要的時間及整體耗時；第五注意文件的良好管理。第六合理安排項目制作的工作人員。當然針對不同的項目還需要具體情況具體分析，需要認真仔細地考慮，更需要經驗的累積。要做好一個虛擬古建筑復原項目，前期的策劃工作是必不可少的。

二、中期工作

1.實地考察古建筑：（1）實體各項數據測量：測量的重點是古建筑平面、立面、剖面的各項數據，甚至把古建筑及周圍的環境用攝像的方式記錄下來，以便在制作古建筑模型的時候作為參考。（2）古建筑照片拍攝：拍攝的時候要注意拍攝的角度、光線、盡量避免障礙物擋住需要作為貼圖的面等細節部分，只有這樣才能保證貼圖照片的質量，也減少了模型制作完成后貼圖工作的工作難度和工作量。紋理貼圖照片的拍攝包括古建筑的墻面、地面、內部、外部、屋頂等的紋理照片，甚至是一些細部的紋理，如磚紋、石紋、瓦片、木紋、雕刻等等細部結構的紋理。（3）相關資料收集：主要是收集古建筑的歷史背景、發展概況、以及當地的人文環境等相關的資料。

2.對資料進行分類整理、匯總。根據項目需要，將照片資料、測量的數據信息、手繪圖片以及收集到古建筑相關的一些文本資料，甚至是一些視頻文件等進行分類的存放，以便后面工作的順利開展。

3.建立古建筑三維模型。根據實地考察的數據和一些代表建筑主要面和主要形狀的照片來制作古建筑模型。為了使最終的虛擬古建筑系統運行速度很流暢，需要對模型進行優化設計：盡量制作簡單的模型；有一些比較規則的物體可以用貼圖的方式來表現；注意控制整個場景模型的面數，合理安排場景中模型的密度；注意控制模型面與面之間的距離；將渲染畫面中看不到的面刪除，減少渲染的壓力；盡可能的用面片建模的方法來制作復雜的模型。

4.場景的貼圖、燈光和烘焙處理。接下來的工作就是對古建筑模型進行貼圖，實地考察拍的照片很多都不能直接用于模型貼圖，這就需要對照片中的一些污跡、殘缺、損壞、破裂等進行修復。一般默認的燈光系統都很難達到古建筑真實場景的光線效果，要想模擬實際的古建筑場景的光線效果就需要加入一些燈光處理，光線調整好以后就可以先在模型制作軟件里面進行渲染測試，才能進行烘焙。“烘焙就是把模型制作軟件中的模型的光影以貼圖的方式導入到虛擬漫游、交互軟件中，以求獲得更好的真實感和對藝術效果的追求。”相反，如果將模型不進行烘焙而直接導入到虛擬交互漫游平臺中，其真實感是大打折扣。

5.虛擬交互漫游合成。利用前期策劃工作中選定的虛擬交互漫游平臺來進行制作。如果要控制角色在系統中漫游的話，要將角色導入到系統中，以及角色的動作模塊，并通過程序或交互模塊來設定用鼠標或鍵盤來控制角色在虛擬場景中行走，同時給這個角色架設幾個攝影機，比如說跟蹤角色行走的攝影機或者是第一人稱攝影機等，以便虛擬體驗者更好的控制整個系統的操作和觀察虛擬角色的位置和情況，并做出相應的反饋；如果單純的只架設幾個攝影機的話，相對來說對程序或交互模塊的設定也會簡單一些，只要能控制好攝影機，并且能在虛擬的場景中漫游和實現所要的交互操作就行了。在虛擬漫游、交互合成的時候，特別要注意程序或交互模塊的邏輯性，這樣才能避免程序出錯，保證虛擬系統的穩定性，同時在合成的時候要注意一些相關操作的設定，為了讓用戶在虛擬古建筑系統里面進行更方便、更好的虛擬體驗，虛擬系統的界面設計要合理，注意人性化設計，盡量考慮到用戶的需求。

三、利用虛擬現實技術復原古建筑的后期工作

到了后期階段，主要的工作就是對虛擬現實項目作品進行測試、調整與改進。測試的目的主要是為了測試虛擬現實作品的兼容性、通用性、可移植性和穩定性等是否達到預期的目標。測試方法主要可以分為以下幾種：第一，在不同的操作系統平臺下進行測試；第二，在不同的硬件配置機器上進行測試；第三，由不同的使用者來進行操作測試；第四，在前三種測試方法的基礎上進行交叉測試，以便更好地找出作品的不足之處。只有經過多次的跨軟件平臺、跨硬件平臺、不同測試人員及交叉測試后才知道作品的哪些地方需要進行調整，甚至是進行一些修改。盡量在測試階段將所有可能發生的錯誤及時改正過來，只有經過這個步驟才能使虛擬系統更加完美，才能令虛擬體驗者獲得比較滿意的虛擬體驗。

利用虛擬現實技術對古建筑文物古跡進行虛擬復原已是時下對文物古跡保護和研究的一種趨勢，而如何更好地對古建筑文物古跡進行虛擬復原就需要把利用虛擬現實技術復原古建筑的過程進行合理的優化，這還需要我們不斷地進行實踐和探索。

注釋：

①劉祥.虛擬現實技術輔助建筑設計[M].北京：機械工業出版社，200

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