AR技術在喀什高臺民居數(shù)字化保護中的應用

高桂清

(新疆藝術學院，烏魯木齊 830001)

1 喀什高臺民居數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 遺跡現(xiàn)狀

喀什噶爾老城東南端黃土高崖上闊孜其亞貝希巷里，高距地面30多米，三面臨河，沿高崖土坡而建，其建筑形式高低起伏，錯落有致，是經(jīng)過千年歷史發(fā)展形成的民居群落。喀什高臺民居為集中式的民居聚落，其聚落的街巷和建筑藝術特征、建筑裝飾特征等都獨具特色，為新疆民居中最具特色的民居聚落體。

喀什老城的高臺民居是人類社會長期適應自然、改造自然的優(yōu)秀文化藝術成果，是當?shù)厝嗣駝趧雍椭腔鄣慕Y晶。由于建筑體量巨大，導致?lián)尵群捅Ｗo工作實際操作較困難。在建筑文化遺產(chǎn)重新維修后，其功能和社會審美的改變導致其原真性存在缺失的可能性。

1.2 數(shù)字化技術建設現(xiàn)狀

老城區(qū)的民居大多是土房，磚結構較少，隨著自然破壞和時代變遷，已出現(xiàn)破損或坍塌。為防止意外發(fā)生，現(xiàn)已限制游客進入，游客對這一文化遺址的了解主要是通過各種途徑獲得圖文信息，缺乏對遺址背景及建筑結構等人文信息的了解。

2 AR技術應用于喀什高臺民居數(shù)字化保護的優(yōu)勢

2.1 虛與實的融合

應用數(shù)字化技術將即將滅失的古跡遺址復原出來，把重建的遺址通過數(shù)字顯示設備實時呈現(xiàn)給受眾。特別是利用增強現(xiàn)實技術，可將在現(xiàn)實中很難傳達和感知的信息以虛擬的數(shù)字狀態(tài)展現(xiàn)，充分和現(xiàn)實世界融合，去“無形”為“有形”。通過虛與實的融合，增強了人們對文化遺產(chǎn)保護意識的提升，令人們更好地感受文化遺產(chǎn)的魅力，使喀什高臺傳統(tǒng)民居的價值凸顯，更大限度地進行傳播和傳承。

2.2 實時交互

利用AR技術把喀什高臺民居3D數(shù)字化模型融合到實境中展示，受眾可以通過電子交互設備從各個角度去觀察和欣賞。需要在相應的設備中啟動這項技術的應用程序，加載各種文本、音頻、圖像或三位動畫到現(xiàn)實世界，從而實現(xiàn)由多渠道、多維度的展現(xiàn)，使獲取信息的過程變得更有趣，實現(xiàn)實時交互，使信息傳播更加生動，信息接受更加深刻。這樣既能增強人們對民居的視覺感受，解決傳統(tǒng)展出手段的不足，也滿足了受眾欣賞需要，使得參觀人員免受時間和空間的限制，大眾參與程度的加強有利用文物保護工作的開展。將喀什高臺民居以何種形式展現(xiàn)，是值得研究和思考的問題，可以借助藝術形式以網(wǎng)絡為媒介，移動電子設備作為載體，讓受眾全方位、立體地解讀喀什，了解這座古城悠久的歷史文化和內(nèi)涵，這是新疆區(qū)域文化數(shù)字化保護與傳承的新手段。

2.3 遺址保護與文化傳承

喀什市的高臺民居體現(xiàn)了新疆傳統(tǒng)文化，移動增強現(xiàn)實技術是對喀什高臺民居建筑文化遺產(chǎn)的一種原地保護。將民居制作的虛擬造型或動效疊加在真實背景上，通過虛實融合增強受眾對喀什高臺民居真實環(huán)境的感覺和認識實現(xiàn)過程，是對新疆建筑文化的一種提煉和再現(xiàn)，對于外界了解新疆文化和該地區(qū)傳承文化的保護起到了一定的促進作用。

3 開發(fā)思路

制作民居AR識別卡片，通過移動端掃描可以看到相應民居的三維模型，加深游客的感官體驗。觀眾可以通過卡片掃描出對應的三維模型，音樂和文字的疊加令民居的展示更豐富，信息傳達更準確。

圖1 移動端效果

3.1 開發(fā)平臺的選擇

目前常用的AR增強現(xiàn)實開發(fā)平臺有5個，包括Vuforia、ARToolKit、WikitudeVuforia、Kudan和XZIMG。其中，Vuforia是全球使用最廣泛的AR平臺之一，其提供了一流的計算機視覺體驗，可以確保在各種環(huán)境中的可靠體驗。Vuforia應用程序可以使用Android Studio、XCode、Visual Studio和Unity構建。目前的版本支持微軟的Hololens，支持Windows 10設備，支持來自Google的Tango傳感器設備及Vuzix M300企業(yè)智能眼鏡等。

3.2 AR識別卡片的設計

運用Vuforia制作識別圖，其特性點的標注具有以下規(guī)律：圓形的圖元沒特性點，方形的圖元有4個特性點，半圓形的圖元有2個特性點。識別卡片的設計應識別圖的細節(jié)，棱角數(shù)量要盡量多，識別圖的棱角需分布均勻，圖片單個元素要盡量小。

根據(jù)復原模型及高臺民居的建筑外形，制作平面效果圖作為識別卡片。識別圖選用插畫風格，將建筑標志性的輪廓用簡單色塊或線條進行提煉，色彩選取具有代表性的建筑顏色。

3.3 3D視覺設計

對于導入 Unity3D中的模型有以下要求：模型面數(shù)不益過多，太多的面數(shù)會使加載時間過長，視覺效果減弱，影響用戶體驗；模型盡可能不要出現(xiàn)5個邊以上的面，否則Unity3D中的模型不能完美顯示；建模時單面法線要正確且盡量減少模型面數(shù)，模型細節(jié)盡量使用貼圖來模擬。

3.4 系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)

開發(fā)采用C#開發(fā)語言，待開發(fā)環(huán)境和項目搭建完成后，導入目標對象包，對ARCamera進行設定后，通過ImageTarget設置，匹配的目標圖像和檢測到目標圖像，最終成功識別目標圖片，并將3D虛擬信息疊加到圖片上。

4 結語

將建筑用更立體直觀、更有吸引力的AR技術呈現(xiàn)出來，運用虛實融合的數(shù)字化方式增強受眾對喀什高臺民居真實環(huán)境的感覺和認識，利用移動増強現(xiàn)實技術實現(xiàn)喀什高臺民居的數(shù)字化表現(xiàn)，實現(xiàn)二維與三維虛擬數(shù)字化呈現(xiàn)。基于增強現(xiàn)實技術的喀什高臺民居數(shù)字化呈現(xiàn)，利用網(wǎng)絡、印刷品等媒介，以移動電子設備為載體，可使人們不受時間、地點的限制，全方位、立體地體驗喀什高臺民居的建筑文化，提高游客對新疆旅游的感官體驗，對于傳承新疆民族特色、了解新疆文化和民族文化遺產(chǎn)的保護起到了一定的促進作用。