基于AR在北魏文化空間 保護中的應用

趙倩雯 王芳源 崔偉琦

【摘 要】隨著數字化技術的不斷發展，數字藝術設計擁有了更多新的發展空間， 為創意設計提供了豐碩的表現形式和載體。AR技術一方面能夠助力北魏建筑復原和文化遺產重建，另一方面又為北魏文化遺產提供了新興的保護方式。

【關鍵詞】AR;虛擬視覺;數字化保護;北魏文化

中圖分類號：G122 文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1007-0125（2020）19-0205-02

一、AR技術認知及發展現狀

增強現實（Augmented Reality，簡稱 AR），是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度，并加上相應圖像的技術，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。

目前AR行業正處于一個階段：隨著當下高科技設施和相關軟件技術的發展，隨著大家使用電子產品技能的提高，再加上由多種元素推動技術的快速發展，增強現實這種技能，在社會生活上的使用率越來越高。當前在社會市場上，AR有著很大的發展潛力，計算機平臺正朝著更自然的人機交互方向發展，在AR技術保護下的文物修復和古建復原在空間布局中運用也越來越多。

二、數字化保護下文化遺產與古建筑復原

（一）數字保護下的文物修復

在維護古建筑與文物的范疇中，受到一些歷史原因或其他客觀原因的影響，發掘的文物和長期保存的文獻、圖紙表面會有許多丟失、損壞的情況，如裂縫、咬色、生銹、霉變等，使文物缺失大量的信息，對文物鑒賞和研究有非常大的影響。過去，在文物修補的過程中，修補人員一般只是簡單地用涂色、洗刷的方法進行修補;即使在今天的文物修復中，還是由有創造力的專家教授在文物身上進行維修，但如果稍有不慎，遺留下來的文明將不復存在。

通過AR技術，可以使用計算機虛擬技術進行修整，認真評估需要修復的文物和數字圖像，充分利用統計學理論和微積分方程建立預測模型，再用圖像面積已知信息來評估損失，這樣可以更好地對虛擬數字圖像進行修復，方便快速修復計劃的提出，可以很大程度上減少恢復的周期時間，有效防止在修整文物的過程中，對其進行的損傷及破壞，能最大限度地恢復丟失的文物信息，呈現出物體本身的樣子。

（二）數字保護下的古建筑復原

隨著現代技術和高階技術的出現與成熟：如三維立體技術、高分辨率渲染、3D打印、數字化采集等，這些技術在古建保護的過程中被廣泛使用，有利于古建更好地復原與保護，并把人帶入到以前的社會背景之中，領略不一樣的風光。就拿歷史上的萬園之園圓明園來說，它被譽為“一切造園藝術的典范”，融合了各種類型造園的形式，對中國園林設計有著不可磨滅的影響。但是在150多年前，圓明園被英法侵略者大肆破壞，到現在只剩下了斷壁殘垣。這么多年要求圓明園“重建”的聲音從未停歇，大家一直盼望著可以重現圓明園的風采。而如今，百度地圖通過VPAS將虛擬場景與真實世界重疊，實現了大水法的AR實地復現，以另一種新的方式將萬園之園的盛景展示出來，使人打開移動設備，就能立刻置身于一百多年前的皇家園林，領略當時風光。

三、AR在北魏文化陳列館的應用

（一）北魏歷史文物及建筑現狀

北魏文化最具有特色的當屬于大同，大同也是研究北魏歷史文化的寶地。而現存的北魏文化陳列館里面的北魏歷史文物，保護工作不夠完善，保護意識淡薄，缺少文化氛圍。人們對于古建筑，保護意識不強，有的建筑因為長期風化的原因，已褪去了它原本的色彩;還有的建筑大部分因各種原因已被破壞殆盡，但還存有部分遺址。

古建筑與歷史文物是人類優秀文化的結晶，是歷史文化的積淀。它對于現代社會，有著很高的歷史文化意義。所以在修復及完善它們的同時，還要了解它們具體的資料及人力能修復的程度，這都是一種極其復雜的工程，但是使用AR技術，把數值存在系統里，將虛擬信息內容在真實世界加以應用，能夠在同一個畫面以及空間同時存在，將古建筑文物、歷史遺跡以不一樣的虛擬視覺展示在大家的眼前，又能不損壞文物。

（二）AR技術對北魏文化重建及建筑復原的作用

在建筑遺址復原和文物修復上它具有非常突出的優勢，打破了現實的場地設備等設施條件的限制，讓用戶可以觀賞已經消失的古建筑遺址復原的風光。不僅如此，在VR虛擬現實沉浸世界中也可以提前設定文字信息，將遺址的歷史來源資料加入可以讓群眾了解相關歷史;打破時間界限，看到社會的發展變化，用戶還可以進行實際的虛擬現實場景交互。從而減少了修建場景的資金投入，使大家能從文物碎片、古建筑遺址中深刻了解歷史文化知識，感受到當時的器物及建筑給人帶來的壯觀體驗。

（三）AR技術對北魏容器碎片數字化保護

利用新的技術手段，把在歷史長河中被遺失、被破壞、且帶磨損的容器碎片以數字化的形式將其重建復原。通過對三維位置信息和朝向數據的應用獲取物體的各類信息，對文物的外形及斷裂缺失的藏品殘口紋理進行修復，或通過視覺效果將物體重建，并上色增釉，對容器進行適當的藝術加工，以此給觀眾帶來更好的視覺體驗。

通過AR技術，將北魏容器碎片以虛擬與現實相結合的方式表現出來，使用增強現實技術，使游客在參觀博物館之類的公共空間時，可以通過手機及其他設備了解器物原本的狀態及文化背景歷史等內容，為大家節省了成本，且可以變相地保護歷史文物。

（四）AR技術對北魏建筑復原的保護

增強現實技術運用它的優勢在于利用原址進行實時的現場再現，不僅可以讓游客感受到原汁原味的北魏歷史年代感建筑，還可以感受當時的文化藝術氛圍。相比較虛擬現實技術，它是在虛實結合的情景當中再現歷史建筑原貌，不僅可以在建筑遺址復原上減輕財政壓力，而且便捷簡單，通過用戶的參與定位系統，從而給游客們帶來不一樣的虛擬視覺體驗。

通過使用IPAD、移動 4G 手機、PDA 等設備，移動終端手持式的系統利用其攝像頭掃描功能和無線網絡在明故宮遺址進行信息識別，最后將三維仿真的北魏建筑及場景進行實時在線匹配，并傳送至游客手中的移動終端上，從而進行遺址實景與建筑模型完美縫合的呈現。

四、總結

綜上所述，我們認識到AR技術是一種新興技術，是計算機技術、虛擬現實技術等多項技術的結合，讓人們獲得了更加直觀的體驗。目前，AR技術在文化修復中占有較大的比重，從而讓人們對文物或重要建筑有了更深層次的觀賞及了解。

參考文獻：

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