基于三維可視化技術的云岡石窟文化傳播策略研究與實現

摘要：本文分析了三維可視化技術應用于云岡石窟景點中的優勢，使用Unity3D、3ds Max等技術，構建了基于三維可視化技術的云岡石窟景點虛擬漫游系統，并借助文本、音頻、動畫等多媒體技術手段，使用戶通過計算機就可以全方位、細致地考察云岡石窟景點的各窟室內外構造和漫游整個景區，足不出戶便可領略云岡風情。

關鍵詞：文化傳播；虛擬漫游；三維可視化；動態交互

中圖分類號：G202 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）05-0070-03

引言

歷史文化遺產是人類文明與智慧的結晶，山西省大同市作為一座歷史名城和曾經的北魏國都，有著以云岡石窟為代表的一系列北魏物質文化遺產，但這些文化遺產歷經歲月的洗禮后，出現了不同程度的損壞。使用傳統技術手段對文物進行保護，存在只能夠使用文字、二維繪畫或者照片等方式，且不能很好地展示出文物本身的三維形態和當時條件下一些相關的科技水平、雕塑工藝等更全面信息的弊端。而采用三維可視化技術，能夠使上述問題得到妥善解決。

云岡石窟景點中使用三維可視化技術的特點

近年來，我國在文物考古方面使用了一系列的三維數字建模和三維可視化技術，有很多成功之作，如陜西兵馬俑的數字化景區旅游的實現等。這些實踐對三維數字建模技術在文化遺產保護上的進一步開展起到了重大的推動作用。

本文所說的三維可視化技術在云岡石窟的應用中有自身顯著的優勢：①利用三維可視化技術，易與使用者交互，實現對云岡石窟各景點的實時動態查詢功能；②采用二維地圖與三維虛擬景點場景相結合的表現方式，使用戶既能享受常規二維地圖表現出來的優越方位感，又能得到三維技術呈現的真實感和沉浸感；③使用漫游一體化、光影一體化等三維一體化與漫游技術，營造更為自然和逼真的室內外漫游視覺體驗；④景點整體的介紹和各窟的具體介紹都配備有實時的語音解說功能，使用戶隨時都有緊跟導游介紹、身臨其境的真實感；⑤景點大到整個場景，小到每個構件，都附有詳細的多媒體資料，如相關的圖片、文本、動畫、音視等信息，這些資料結合實時渲染的三維模型對古建筑的檔案管理、考古等都具有很大的參考價值。

三維可視化技術在云岡石窟中的應用

筆者所采用的建模工具為3ds Max，數據庫管理工具為SQLServer 2005，動畫制作軟件為Flash。

1.搭建總體設計框架

對云岡石窟開展的三維信息可視化工作，主要包括信息采集、重建模型、搭建場景、動畫制作和語音錄入、漫游處理、功能實現及后期完善等方面。

（1）信息采集。這是以后各制作階段的基礎，通過實地拍照處理和在互聯網搜集等方式獲取云岡石窟的二維化信息，如圖片、文字介紹等。

（2）重建模型。利用第一步搜集到的各類信息對云岡石窟的模型進行重建，主要工具是3ds Max。

（3）搭建場景。主要是使用第二步建立好的模型，創建完整的場景，包括地形、周邊環境等，搭建過程是在3ds Max中完成，最后導入Unity 3D中。

（4）動畫制作和語音錄入。使用Flash制作動畫并鏈入場景，錄入語音講解石窟區各景點介紹。

（5）漫游處理。在Unity 3D中實現漫游功能，實現實時對各景點查詢。

（6）功能實現。在第五步實現了漫游，接著給各場景的布局實物上建立按鈕，實現與用戶的交互，該過程中會使用到SQL Server數據庫，在其中搭建好數據庫后與Unity進行連接，通過點擊鼠標調出數據以實現各用戶的操作。

（7）后期進行觀察和完善。對不滿意的地方進行修改并不斷完善，以達到預期的效果。

2.三維可視化技術在云岡石窟中的設計與實現

（1）模型的搭建與設計。

以第六窟為例，它的雕刻是云岡石窟所有窟中最為精美的，兩層結構十五米高的方形塔柱直接窟頂，塔的四面和周圍墻壁沒有一塊不曾雕刻的地方，東、西、南、北四面都開出大型佛龕。除去北面“釋迦、多寶”二佛并坐外，其余各面都有對應坐佛，東面交腳菩薩，南面釋迦牟尼佛，西面阿彌陀佛，佛龕更是各不相同。在對中心塔柱建模時可以選用長方體，再轉換為可編輯多邊形進行模型的處理，這主要是考慮到上層的四角都雕有方形九層塔。在建模時要將這四周的塔建出來。洞窟的四壁在建模時采用面片建模最為方便，考慮到觀看者只觀看洞內的場景，除了南壁以外基本一張面片一張貼圖。在南壁的建造上要將門的位置和天窗的位置留出來。使用3ds Max搭建中心塔柱和四周墻壁并貼圖完成后的效果圖如圖1所示。

（2）使用Unity 3D中搭建場景。

界面設計是人與機器之間傳遞和交換信息的媒介，為了更好地表現云岡的文化風情，帶給觀賞者更好的視覺享受，登錄后的界面色彩上選取石窟群的顏色為主色調，搭配藍天白云，視覺清晰。通過點擊按鈕“石窟區”“游覽區”即可選擇想去的景點。登錄后的界面如圖2所示。

點擊進入游覽區，使用鼠標或鍵盤可以360度全方位漫游云岡石窟各游覽勝地，如云崗石窟區、曇曜廣場、佛光大道、靈巖寺等，點擊右下角的地圖可彈出放大并快捷選擇到達目的地，效果如圖3所示。

通過登錄后的界面選擇和游覽區的地圖點擊都可以方便地到達石窟群區，石窟區首界面設計簡潔，并嵌入了關于景點的女聲解說，使用戶有身臨其境的感覺。用戶可以通過首界面的查詢對話框，輸入想要到達的窟穴，也可以通過鼠標操作實現對石窟的選擇。

（3）制作佛傳故事動畫。

仍以第六窟為例，除了方形塔柱和周圍墻壁，下層還有保存完整的三十多幅浮雕，描寫了釋迦牟尼從誕生到成道以來的佛傳故事，整個石窟既烘托出佛國世界的神圣與莊嚴，也反映出人們對美好生活的向往與追求。為使用戶對第六窟有更豐富的認識，筆者使用Flash將該窟的“右腋誕生”“抱子返城”和“相師占卜”等佛傳故事壁畫制作了動畫，點擊在第六窟中對應的壁畫位置，即可觀賞到生動逼真的動畫。上頁圖4是“釋迦牟尼佛右腋誕生”的動畫截圖。

結束語

本文筆者基于三維可視化技術，使用Unity3D、3ds Max等工具，為云岡石窟景點提供了翔實的數字化表示和逼真的交互式展示。為了使用戶自然、方便地了解其設計方式和細節，除了可視化技術一般的景點縮放、平移、旋轉和自由漫游等人機交互功能外，筆者還將重點放在多模態可視化、室內外三維一體化表示與漫游和多媒體屬性查詢上，并制作了有關各石窟佛傳故事的動畫，使得用戶觀賞石窟的感受更為豐富。最后筆者希望本文的研究能對云岡石窟景點的文化傳承和傳播起到一定的作用。

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作者簡介：吝春妮（1979─），女，碩士研究生，主要研究方向為教育信息化、計算機技術應用、遠程教育研究。

基金項目：本文受山西大同大學科學研究項目（2015K3）資助。