基于虚拟现实VR技术的河西走廊古民居历史再现

冯星宇+田建良

摘要：虚拟现实技术VR已广泛应用于游戏与影视等娱乐等行业，利用VR技术再现包括古民居在内的文化遗产是一种可行的途径。VR技术再现古民居的优势在于它具有在场感、直觉感、交互感与远程性。

关键词：VR技术；虚拟现实；河西走廊古民居

[本文系甘肃省社科规划项目《河西走廊古民居的历史再现研究——以张掖古民居为中心》阶段性成果。项目批准号：YB087。项目参与人：田建良、赵建国、李娜、陈文福、王萍、秦虎、朱军。]

VR虚拟现实技术就是通过利用先进的计算机技术和它的硬件设备，去实现人们通过其视觉、触觉、嗅觉等手段所真切感受到的一种虚拟幻境，所以VR技术被又称作幻境技术或灵境技术。这些技术的实现是要通过VR设备去实现的。它主要分为输入和输出两部分设备组成。输入设备主要有手势识别设备、游戏手柄、动作捕捉设备、方向盘等。输出设备有一体式VR头盔、外接式VR头盔、智能手机VR眼镜。

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）这一名词，是由美国人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代创建VPL公司时提出的。内容包括：采用计算机综合图形系统和多样的现实环境以及计算机的接口设备，在电脑上生成，人与实体可交互的在三维环境中具有沉浸感觉的感受技术。

这种单纯的VR领域，实际是人们的一种虚拟感受印象，就本身很难找到它的应用价值，但是介于这种技术的创作，我们可以很好地应用在古民居的复原、修缮等方面，提供了很好的方法和途径，从而将VR技术应用到其他领域去实现它的最大功效。本文将借助VR技术去分析张掖古民居的历史、文化，从而揭开那段尘封的历史。

张掖古民居集中分布在甘州区青年东街文庙巷、西大街区法院南侧、劳动街、甘州区北街、东街和税亭街等。现存的一共有29处，2011年甘州区政府进修了古民居挂牌保护、维修与修缮等复原工作，但就其张掖古民居为传统的土木结构，建筑材料主要以黄土和木材为主，故耐久性和坚固性都差，在仅存的古民居中一些建筑由于年久失修，表现出装饰构件缺失，或是内外装饰纹样图案模糊，因此需要经常维护和定期修缮。而随着城镇的发展，现代化建筑已布满城市，那种古老的夯打筑墙、屋脊、筒瓦、勾头、勒脚青砖、山尖青砖等制作手艺和烧制方法以及土坯砌墙的技术也已经很少用，而失去了土墙结构，也就失掉了民居的传统神韵和地方特色。这种传统的制作工艺与现在的普通青砖、机器雕刻纹样是完全不同艺术特点，但是已很少有人掌握；木刻、砖雕等工艺难以达到原有水准。因此，张掖古民居的历史再现，完全可以利用VR虚拟现实技术进行古民居细部雕刻纹样、装饰图案、夯打筑墙、青砖仿古等手法进行历史再现。

一、利用VR虚拟现实技术如何再现古民居

如何让历史文化遗产如古民居走出记忆活起来？VR技术是一种可能的选择。目前VR技术仅常用于游戏与影视等娱乐行业，且用VR视频技术来展示全景视频，通过360度全方位环绕拍摄，多角度进行播放。在观众对全景视频进行观看时，也不会再是被动的一种观看模式，而完全成为了可以参与内容、成为探索历史的主动者。而VR视频就是让人体会出真正的景象沉浸感，与历史有一种交互的属性，仿佛穿越了时空隧道，从而激发用户去情不自禁地探索与发现。我们将采用VR技术，使河西走廊古民居完全可以在全景模式下观看甚至游览，能让人身临其境，感受古民居的厚重感和情境感。

首先，到目前为止VR技术水平一般采用基础设备，对古民居进行全景全方位的直播。从拍摄民居全景视频的角度来看，此类全景直播内容除了对基础设施多硬件的要求之外，还提出了对艺术水平拍摄角度的要求，是这种全景直播技术与艺术手法相结合，从而达到观看古民居的真实性和艺术性。就此层面的直播拍摄与研究转化到古民居建筑类别上，成了当下去发展和开拓的新领域。我们将借助VR 技术去构建古民居沉浸式虚拟场景，提供非同一般的观看体验，从而激发观者记忆，使其产生联想和想象。

其次，虛拟现实的概念，目前只采用于游戏或娱乐行业。虚拟现实给人们以沉浸感去享受故事游戏和故事叙事，很容易吸引玩家和用户的视域和精神的满足感。可是我们从VR应用领域的角度去分析，IDC数据资料表明，游戏行业制作商采用VR技术占55%；娱乐影视方面占40%，其他行业应用占5%。从统计数据资料来看，VR技术在其他行业应用十分匮乏，VR还未引入到诸如古民居等文化遗产的历史再现领域。因此，文化遗产的历史再现将是VR技术扩张的一个新领地。

二、运用VR虚拟现实技术再现古民居等

文化遗产的优势

第一，VR虚拟现实技术再现古民居具有在场感。就目前为止，VR技术并没用完全做到“完全在场”。“在场”（Presence）这一词是一个行业术语，它是指一种VR体验，也就是让人感觉到自己正身处VR世界中，你可以看到场景，触摸场景中的物体，可以在一个场景中走来走去，可以从不同角度观看物体，摸到场景物体的材质等，而不仅仅是带着VR头盔像在电影院看电影一样。我们要达到的效果不仅是在观看电影，而且要使人身处电影之中，成为戏中的观众或演员可以随意走动在场景中感受故事的场景，并且与之对话；我们不仅是在玩2D、 3D游戏，还完完全全身处游戏视频当中；我们不但在看走钢丝表演，也可以行走在钢丝上去感受那种心理上的刺激。随着VR技术的不断进步，将VR虚拟现实技术灵活应用到古民居的研究和保护上，让人们参与古民居，切身去体会古民居，真真切切感觉进入到了古民居，复活古民居的历史现场，呈现民居中主人的日常生活、甚至穿越时空让静止的古民居被激活，参观者可以沉浸式地去体验时间、空间。但是由于VR虚拟现实技术电池续航时间的有限性、动作控制器的不完善和缺乏，以及存储空间有限等问题，有望在未来几年内得以解决。

第二，VR虚拟现实技术再现古民居具有直觉感。以前，我们经常习惯于从空间上去整理每一个具体的物体，用VR技术也可以从空间上去归纳整理物体。我们经常用真实体验过产品或周围世界的任何事物的感受，去安排它们为人们服务的感觉，并且根据人们的思维习惯来执行，其符合人们直觉的特性是VR的优势之一。我们利用VR直觉特性这一特点，直接运用于古民居的再现工程，给人们以亲切、怀旧的情怀。当我们置身于古民居，可以看到古民居主人以前生活的场景，甚至主人用过的器皿、桌椅板凳，你将可以清楚地看到和使用，甚至感受当时社会人们对物质的需求和利用情况。这样不仅使我们感受到真实，还使我们直观地感受到过去与现在人们生活的不同、价值观念的不同，以及家居陈设、摆设与现代化居所的差别，从而更好地认识那段过去的历史和文化。这不仅可以帮助我们很好地认识古民居的发展历程，也使观者身临其境感受了过去，既增长了见识，又使这段历史文化得以保存和延续，这种VR虚拟现实技术的直观性提升了观者自由度的体验，但是目前VR直播技术只开发到三自由度VR视频，就如同观者只能坐在直播现场的固定座位上去体会场景，观看到四周的景象和物体；未来VR技术将借助光场相机、场景转换、空间定位、时空转移等技术，开发出更加逼真的六自由度（6DoF）VR视频，从而使人们达到逼真的沉浸感受。人们可以在直播现场四处走动，随心所欲，不需要只控制在固定的几个场景和物体上，人们可以不受局限感受不同的景象，随意触摸物体，达到直觉和直观意向。

第三，VR虚拟现实技术再现古民居具有交互感。这种VR虚拟现实技术与社会文化有着相互交融的的特性，它能识别人的表情、动作等行为，并且通过这一识别技术，成熟地应用于商业，从而推动VR直播与社交的融合场景，我们将此技术灵活地应用于古民居的历史再现，使其具有互动交流的功能。建立场景直播的互动方式，通过手势识、表情的识别、对动作进行捕捉、作出三维人体模型，通过这样的模拟，人们仿佛自己在空间中体验，在时间中穿梭，通过表情、手势的识别，反映出对古民居的再现感受，通过VR虚拟现实技术引入社交元素，将不仅加速VR直播的发展，而且会广泛应用于文化遗产的历史再现。

第四，VR虚拟现实技术再现古民居具有远程性。利用虚拟漫游在古民居的应用，人们在民居中可以漫游，以虚拟现实技术为基础，利用场景、动画、时间、空间、多媒体、网络科技于一身，现在已经成为最新型的文化遗产再现工程。

通过对民居的漫游，解决人们足不出户远程观看古民居的问题，解决了不同人群的体验价值，例如方便了老弱病残人群无法到现场的局面，这样使古民居再现更赋予人性化。这种最先进的远程体验，一是通过场景、动画、时间，空间、多媒体、网络技术漫游可以让观者直观地看到古民居的形象；二是在自家电脑上，运用VR技术能让观者在亲眼看到民居以前的历史和几年后优美的民居修缮的结果；三是通过VR虚拟现实技术再现的古民居远程性具有多用途功能，直观地观看载体，降低了与文物保护部门之间的沟通成本，提高沟通的效率。人们还可以在虚拟现实的技术中，通过漫游任意截取自己喜欢的图片或片段制作网站、广告、旅游资料、历史资料，或是档案文献，满足了不同人群，从不同角度，全方位地感受再现河西走廊古民居，这不仅促进了当地旅游业的发展，而且从商业角度来看，非物质t5发v文化的再现，还利于长期招商、引资，甚至参加各类评比活动，作为资料还可以永久使用。

总之，应用VR虚拟现实技术，人们可以在古民居中漫游，在虚拟系统中自由行走、任意观看，其冲击力强，能使人们获得身临其境的真实感受，大大促进了人们对古民居的了解，提高了人們对文化遗产本身的保护和利用的意识。

参考文献：

[1]楼庆西.中国古建筑二十讲[M].北京：生活·读书·新知：三联书店，2001.

[2][美]斯凯·奈特.虚拟现实（下一个产业浪潮之巅）[M].仙颜信息技术译.北京：中国人民大学出版社，2016.

[3]吉姆·布拉斯科维奇，杰米里·拜伦森.虚拟现实：从阿凡达到永生[M].辛江译.北京：科学出版社，2015.

作者单位：

河西学院土木工程学院

作者简介：

冯星宇，副教授，河西学院土木工程学院，硕士。研究方向：建筑装饰艺术。