計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用分析

何巖 賈一枰

長春建筑學院

計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用分析

何巖 賈一枰

長春建筑學院

計算機虛擬現實技術可以對生活中看的見的事物進行虛擬模型構造，從而對事物的發展、經過及結果進行具體化的分析。我國古代建筑物是古人技術與智慧的結晶，對古代文化藝術的研究具有十分重要的歷史意義。由于戰爭或自然災害等原因，我國的古建筑多數以無法完整保存，急需對其進行修復，使其恢復原本的模樣。因此，本文對計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用展開了分析。

計算機 古建筑 虛擬現實技術

1 計算機的虛擬現實技術

1.1 計算機虛擬現實技術的概念及應用

計算機虛擬現實技術的基本概念是由國外提出的一項計算機技術理論，其主要作用是利用計算機技術，制造出逼真的現實環境與景觀，用戶只需借助一些三維設備以及傳感設備即可實現虛擬與現實之間的互動。從目前的情況來看，計算機虛擬現實技術主要應用于以下幾個方面：

（1）對現實生活中能夠看見的事物進行模擬，主要被用于古建筑虛擬模型的構建以及建筑物的三維建筑動畫等。

（2）對現實生活中存在的，但是卻無法看見與接觸的事物進行模擬，主要被用于科研領域。例如：航天飛船在宇宙中的運行情況；各類物體內的分子、原子結構等。

（3）對現實生活中不存在的虛擬事物進行模擬，該技術主要被用于網絡、電子游戲的開發以及卡通動漫的制作當中。

1.2 虛擬現實技術的基本特征

計算機的虛擬現實技術并不是單方面為用戶提供事物的虛擬模型，用戶還可以通過傳感設備、三維設備等技術設備，對虛擬的環境、事物進行操作，具有明顯的交互性；計算機虛擬現實技術的強大之處，就在于可以利用該技術的交互性，使用戶親身感受虛擬環境的存在，使用戶擁有身歷其境的感覺，從而增加了用戶的體驗感；計算機虛擬現實技術可以將人類在腦海中的構想，或者是現實科學技術無法實現的設計進行模擬構造。使人們在虛擬的環境中不斷學習，不斷創新，從而促使現實技術得到有效的提升。

2 計算機虛擬現實技術在古建筑復原中的應用分析

2.1 設計古建筑復原方案時的應用

計算機虛擬現實技術的表現形式眾多，有圖片類、動畫類以及場景類等。因此，在使用計算機虛擬現實技術進行古建筑復原方案設計開始以前，要先確定計虛擬現實技術的表現形式，然后再開始對古建筑的復原方案進行設計與規劃。古建筑的復原計劃方案，是古建筑復原工作的基礎，因此，要務必確保古建筑復原方案的科學性與合理性，提高古建筑復原的精準度。

2.2 中期制作過程

在古建筑的復原工作中，確定復原計劃方案準確無誤以后，便可開始對古建筑進行復原。古建筑的復原階段，主要是利用計算機的虛擬現實技術，構建整個古建筑的系統，并建造古建筑虛擬模型的過程。

2.2.1 現場的測量與考察

古建筑的復原工作開始以后，必須要對古建筑進行實地考察與測量，準確的掌握殘存部分的數據，并以此為依據，結合當時的民風民俗以及建筑技術特點，推測出古建筑的基本情況。然后再對古建筑的立面、平面、剖面中的各項數據進行測量，確保我國古建筑可以復原工作的完整性，為維修工人接下來的維修工作奠定了堅實的基礎。

2.2.2 現場拍照

古建筑復原工作中，除了要對殘存的股建筑物進行數據測量以外，還要對建筑物的整體效果及具體細節進行拍照，將其作為古建筑復原的相關資料之一，提高復原后建筑物與原建筑物的相似度。獲取相片后，便可對其他相關資料進行系統的整合，正式開始建筑物的復原工作。

2.2.3 古建筑三維模型的構建與貼圖

三維模型的構建，是古建筑復原中對計算機虛擬現實技術的初步使用，為了保證古建筑虛擬系統能夠保持順暢的運行，必須要在建立模型之初，采用科學的技術手段對模型進行優化設計，既保證古建筑虛擬模型的效果，又能確保虛擬古建筑系統的運行速度。除此之外，具有研究價值的古代建筑物，距今年代久遠，通過拍照等方式得到的照片資料根本無法進行直接使用，必須要對圖片進行一番修理與修復，確保貼圖的效果更加貼近真實的畫面效果。

2.3 后期制作

古建筑修復工作中，虛擬現實系統構建完成以后必須經過一番測試，合格后方可進行使用，測試的過程中以系統的兼容性與運行的穩定性作為評判的標準。在實際的工作中，可將虛擬現實系統放入不同的系統操作平臺以及硬件配置機器上進行測試，確保每一次的測試都是用不同的測試者，以確保測試結果的真實性與可靠性。通過對不同用戶使用情況的調查，可以準確的掌握該系統的功能與運行情況，以便隨時對其進行調整與改進。

2.4 某古建筑虛擬現實技術的實例應用

某古建筑利用虛擬現實技術復原采取3DSMax軟件配合中視典公司的Vrp7進行制作。在場景制作完成后，進行虛擬現實的制作，虛擬現實流程如圖1所示。

圖1 虛擬現實流程

（1）在古建筑復原工作中使用虛擬現實技術，要重點關注貼圖烘焙工作。由于古建筑復原工作中涉及到的數據模型眾多，因此，要采用特殊的手段對貼圖模型進行烘焙，并在烘焙的過程中對模型進行詳細的分類，從而提高復原的真實性；

（2）在古建筑的復原工作中，必須要建立虛擬古建筑系統，而貼圖的優化，可以有效的提高系統的運行速度，減少計算機顯存的負擔；

（3）攝像機的交互設計則是借助攝像機的攝像功能進行虛擬場景設置，通過攝像機的交互設計，可以對被復原的事物進行全方位的幾輪，便于日后的觀察；

（4）在上述指令完成以后，便可進行交互設計，首先要使具體人物進入到虛擬環境當中，為了確保整體效果的和諧，人物的設計要符合建筑的實際情況。然后在通過設定角色的動作操作，使用固定的制定來實現人物角色的虛擬化；其次，便可通過系統程序編程模塊，對控制指令進行編程，便于對信息控制對象的操作；

（5）在編譯輸出的過程中，使用VRP可以使其變為EXE格式的可執行文件，便于今后的使用。

3 總結

綜上所述，計算機虛擬現實技術解決了我國古建筑復原工作中的眾多難題，為我國古建筑的復原工作做出了巨大的貢獻。從技術特點上來看，除了在古建筑復原工作中以外，在科研以及生活領域，計算機虛擬現實技術也會擁有較大的發揮空間。因此，在未來的發展過程中，要重視其選擇虛擬現實技術的作用及應用，使其更好的發揮其作用，為社會發展做出更大的貢獻。

[1]陳娜.基于虛擬現實的古建筑建模技術的深入研究[J].中國建材科技,2015(05)

[2]緒言,于玥泓.虛擬技術與古代建筑文化[J].四川水泥,2016(05)