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摘要：最近十年，高速發展的中国经济带来城市建筑的大范围更新，同时，历史建筑，以及具有保护意义的建筑，一个个被推倒被破坏被修整的失去了原来的面貌，这些，不能归咎于经济发展以及城市化进程的大手大脚，而应该看到，经济发展，带来了更好的技术和艺术的结合体-虚拟现实技术。
关键字：图形软件，建筑艺术，遗产保护，开发利用
Abstract: In recent 10 years, the high-speed development of the China economy from large areas of the city buildings update, at the same time, the historical architecture, and with the protection of meaning construction, each one is being knocked down destruction be trimmed to lose the original appearance, these, cannot be attributed to economic development and the urbanization process too recklessly, and should see, economic development, bring better technology and the combination of the art-virtual reality technology.
Key Word: graphics software, architecture, heritage protection, development and utilization
中图分类号： TU-80文献标识码：A 文章编号：
所谓建筑文化遗产，应该包括：见证国家、地区、城市、社区发展历程的重要建筑；见证不同历史时期重大历史事件的典型建筑；见证工业、教育、文化等不同领域发展的重要建筑；成为体现城市特色风貌的代表性建筑；在建筑科技方面具有世界领先地位的建筑；著名建筑师的代表性建筑设计作品；名人故居、旧居或纪念陵园等。
“重要的建筑文化遗产大大超出了一般建筑的功能作用，负载着历史与文化信息，构成了人们生活其中的文化环境。在任何国家和任何时代，建筑从来都是文化复兴最重要的表现途径。”[《建筑文化遗产：一个时代的公共表达——关于新时期建筑文化遗产保护的体会》国家文物局局长 单霁翔
]日本建筑师黑川纪章认为，“历史与传统的共生不应该是简单地复制历史，更不应以单纯的经济利益而生产没有思想的建筑，来堆砌经不起时间考验的城市。建筑是文化，城市是文化”。我国正处于中华民族伟大复兴的时代，这个时代不仅仅需要宏大的新建筑，更需要有历史沉淀、文化底蕴的建筑遗产，这其中所包含的文化，便是中华民族复兴所必需的动力。
而虚拟建筑文化遗产是指运用数字化技术——主要是虚拟现实技术，通过计算机对古代建筑、遗址、文物等进行复原、仿真、再现、展示和保存，是科学技术与艺术的完美结合。虚拟建筑文化遗产不仅是一项工程技术，也是一种全新的数字化艺术，作品最终的高度和深度取决于艺术家的美学素质、艺术修养和艺术创造力，而不是技术本身，如何运用艺术手段来表现以增强作品的艺术性进而提升作品表现力是目前建筑文化遗产虚拟现实研究中关注的课题。
目前国内外利用虚拟技术，实现建筑文化遗产的实例与分析
一、虚拟旅游
建筑文化遗产依托电子计算机技术，特别是计算机的图形处理技术，实现了创造虚拟现实的平台。这种平台可以在计算机图形软件中，重塑现实中的客观物质和世界，即环境和物理。这种平台或者软件又被称作图形引擎。
图形引擎所创造的虚拟世界，可以让坐在电脑前的人随时随地360度观看景物，特别是一些脆弱的建筑，虚拟建筑不仅仅令远在天涯的游客全天候去“游览”，还可以起到保护建筑本身的作用。目前有中国的北京故宫，法国的卢浮宫使用此技术。
二、重塑建筑及其文化
“六王毕，四海一。蜀山兀，阿房出。覆压三百余里，隔离天日。”古诗中，关于阿房宫的描写，让后人对其体量之大感叹万千。但也有人怀疑这是文学上夸张描写的修辞而已。虚拟建筑文化技术，不仅仅可以再现阿房宫雄伟的体量，还能够演示出阿房宫修建时的情景。所以，建筑本体的重塑只能说是建筑遗产，但是加入人的因素，即建筑活动，建筑遗产便是建筑文化遗产了。
三、电子娱乐
好莱坞电影中时常可以看到世界各地的知名建筑被杜撰出来的外星人或者其他黑恶势力摧毁的场景。如果导演真的去造一个比例合适的模型去拍摄的话，那工作量可是巨大的。借助虚拟平台，建筑物及其周围环境，只需几个星期，便可以在电脑中被创造出来。例如电影《变形金刚》，《独立日》。
当然还有很多电子游戏，为了追求逼真的效果和引人入胜的历史情结，建筑的引入是必需的。例如反恐题材的游戏《使命召唤》系列，从著名的埃菲尔铁塔到普通的办公楼，从里约热内卢的耶稣山到贫民窟（见图1），可见虚拟建筑越来越多的融入了市民文化。转眼看国内，上个世纪末，中国出版发行了一套抗日游戏《血战上海滩》中，从外滩到里弄，从大剧院到石库门，各式各样的建筑（见图2），丰富多彩的情节，使游戏者重温那个时代的环境。
虚拟建筑文化遗产的工具:
虚拟现实软件是被广泛应用于虚拟现实制作和虚拟现实系统开发的一种应用软件。
在虚拟现实软件中：最常见的虚拟现实软件有：
1、三维场景编辑器
用于可视化三维场景的编辑，主要面向美工，可广泛应用于旅游景点、文物古建、工业产品、工厂校园、房产旅游等行业场景的制作。
2、二次开发工具包
使用SDK可用于各行业开发出集VR场景、数据库、业务系统等多种资源与一体的大型系统。
应用范围
数字城市行业：城市规划、城市资讯系统
规划：厂房规划平台、资产管理平台
工业：电力仿真系统、工控仿真系统、虚拟装配平台、设备管理系统
石油：辅助生产决策系统、设备管理系统、应急救援演练
交通行业：道路桥梁规划设计系统、城市交通仿真系统、铁道仿真系统
文博行业：虚拟博物馆系统、虚拟美术馆系统
家具设计：家具设计平台、室内装修平台
军事：电子沙盘系统、虚拟战场
地理：气候、植被、水利模拟
教育：各学科课件管理平台
根据BBC的电影后期制作纪录片可以看到，欧美电影、游戏中的建筑建模，往往需要计算机编程和建筑知识，但是目前国内的情况是懂计算机编程的人不懂建筑知识，有建筑学深厚功底的人，对于计算机编程又很头痛。目前来说，国内建筑行业更多的是对于建筑本体的建模应用，距离虚拟建筑文化的应用，还需要具备计算机编程，美术，建筑的复合型人才，国内正规院校相关课程还没有涉及此类交叉应用领域。
3、虚拟社区系统
三维虚拟社区系统实现角色在虚拟世界的互动与交流，角色以化身形式登录三维仿真场景，角色彼此可以相见，可以通过文字、语音、视频进行聊天，亦可进行肢体互动。它的出现使三维场景不再是孤立的单体场景，而是一个生机勃勃的社会系统，是未来人们网上生活的重要组成部分。目前应该范围最广的是互动式、交互式网络游戏，但是相关产品制作更多的是日本韩国的相关动漫企业。
应用领域
虚拟商城、虚拟会展、虚拟博物馆、虚拟美术馆、城市生活、虚拟旅游景点、应急推演
4、粒子特效编辑器
粒子特效编辑器支持特效的脚本配置功能，可以模拟雾、雪、雨、烟火、山崩地裂等各种特殊效果，使得制作粒子特效简单而灵活。此系列特效软件需要配合下面描述的物理引擎系统软件，才能为建筑创造出有如真实世界的环境。目前相关建筑设计软件已经开始涉及这项应用，比如3D max软件中的雾化效果渲染插件。
5、物理引擎系統
物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算它们的运动、旋转和碰撞反映。为每个游戏使用物理引擎并不是完全必要的——简单的“牛顿”物理（比如建筑构件的坠落，搭建过程）也可以在一定程度上通过编程或编写脚本来实现。然而，当如果需要比较复杂的物体碰撞、滚动、滑动或者弹跳的时候（比如建筑物在地震、爆破中的倾倒模拟演示），通过编程的方法就比较困难了。物理引擎使用对象属性（动量、扭矩或者弹性）来模拟刚体行为，这不仅可以得到更加真实的结果，对于开发人员来说也比编写行为脚本要更加容易掌握。
6、立体投影软件融合系统
通过多个投影仪来实现“三维”或者“立体交互”的效果，可以消除各个画面间的硬边、使画面过度自然无接缝。同时实现动画、角色、特效等动态物体在通道之间无缝穿越。此项技术在2010年上海世界博览会期间，被广泛应用于各个展馆的内容演示中。
但是目前这项技术的投入成本巨大，以上海规划展览馆为开端的大型展会，城市规划模拟等方面，是利用此项技术的成熟范例。
以上这些软件之间可以相互结合完成虚拟现实项目的各种制作要求，主要以懒于各个软件之间的文件格式转化。未来，建筑师除了方案的表达之外，应该向如数字城市，虚拟旅游，游戏制作，工业仿真，虚拟会展，虚拟现实三维操作系统等方面进军。
目前中国的虚拟建筑再现还停留在还原建筑本体上，建筑文化遗产的艺术性再现体现的还很少。一方面这是由于虚拟建筑的制作定位不明确，究竟属于建筑行业还是属于娱乐行业的从业人员制作？另一方面，虚拟建筑的应用范围小，仅仅在大型展会，游戏，电影中有其利用的身影，真正的建筑遗产保护，建筑漫游，虚拟博物馆应用屈指可数。可喜的是，国家对于动漫产业的投入，间接地为虚拟建筑遗产保护提供了有力支持，动漫产业所涉及的建筑遗产与文化再现，即将成为电视电影中普遍的画面。
参考文献
常洋 《虚拟现实技术在建筑行业中的应用研究》郑州大学 2010-04-01
郭立萍 李光霞 董硕《虚拟现实技术在构建虚拟旅游环境中的应用》中国地质大学 海南大学 河北师范大学 2010-6-20
《建筑遗产保护 保护我们的历史》城市环境设计 2009-9-18
朱光亚 杨丽霞《浅析城市化进程中的建筑遗产保护》 东南大学建筑学院建筑与文化 2006-7-18
关键字：图形软件，建筑艺术，遗产保护，开发利用
Abstract: In recent 10 years, the high-speed development of the China economy from large areas of the city buildings update, at the same time, the historical architecture, and with the protection of meaning construction, each one is being knocked down destruction be trimmed to lose the original appearance, these, cannot be attributed to economic development and the urbanization process too recklessly, and should see, economic development, bring better technology and the combination of the art-virtual reality technology.
Key Word: graphics software, architecture, heritage protection, development and utilization
中图分类号： TU-80文献标识码：A 文章编号：
所谓建筑文化遗产，应该包括：见证国家、地区、城市、社区发展历程的重要建筑；见证不同历史时期重大历史事件的典型建筑；见证工业、教育、文化等不同领域发展的重要建筑；成为体现城市特色风貌的代表性建筑；在建筑科技方面具有世界领先地位的建筑；著名建筑师的代表性建筑设计作品；名人故居、旧居或纪念陵园等。
“重要的建筑文化遗产大大超出了一般建筑的功能作用，负载着历史与文化信息，构成了人们生活其中的文化环境。在任何国家和任何时代，建筑从来都是文化复兴最重要的表现途径。”[《建筑文化遗产：一个时代的公共表达——关于新时期建筑文化遗产保护的体会》国家文物局局长 单霁翔
]日本建筑师黑川纪章认为，“历史与传统的共生不应该是简单地复制历史，更不应以单纯的经济利益而生产没有思想的建筑，来堆砌经不起时间考验的城市。建筑是文化，城市是文化”。我国正处于中华民族伟大复兴的时代，这个时代不仅仅需要宏大的新建筑，更需要有历史沉淀、文化底蕴的建筑遗产，这其中所包含的文化，便是中华民族复兴所必需的动力。
而虚拟建筑文化遗产是指运用数字化技术——主要是虚拟现实技术，通过计算机对古代建筑、遗址、文物等进行复原、仿真、再现、展示和保存，是科学技术与艺术的完美结合。虚拟建筑文化遗产不仅是一项工程技术，也是一种全新的数字化艺术，作品最终的高度和深度取决于艺术家的美学素质、艺术修养和艺术创造力，而不是技术本身，如何运用艺术手段来表现以增强作品的艺术性进而提升作品表现力是目前建筑文化遗产虚拟现实研究中关注的课题。
目前国内外利用虚拟技术，实现建筑文化遗产的实例与分析
一、虚拟旅游
建筑文化遗产依托电子计算机技术，特别是计算机的图形处理技术，实现了创造虚拟现实的平台。这种平台可以在计算机图形软件中，重塑现实中的客观物质和世界，即环境和物理。这种平台或者软件又被称作图形引擎。
图形引擎所创造的虚拟世界，可以让坐在电脑前的人随时随地360度观看景物，特别是一些脆弱的建筑，虚拟建筑不仅仅令远在天涯的游客全天候去“游览”，还可以起到保护建筑本身的作用。目前有中国的北京故宫，法国的卢浮宫使用此技术。
二、重塑建筑及其文化
“六王毕，四海一。蜀山兀，阿房出。覆压三百余里，隔离天日。”古诗中，关于阿房宫的描写，让后人对其体量之大感叹万千。但也有人怀疑这是文学上夸张描写的修辞而已。虚拟建筑文化技术，不仅仅可以再现阿房宫雄伟的体量，还能够演示出阿房宫修建时的情景。所以，建筑本体的重塑只能说是建筑遗产，但是加入人的因素，即建筑活动，建筑遗产便是建筑文化遗产了。
三、电子娱乐
好莱坞电影中时常可以看到世界各地的知名建筑被杜撰出来的外星人或者其他黑恶势力摧毁的场景。如果导演真的去造一个比例合适的模型去拍摄的话，那工作量可是巨大的。借助虚拟平台，建筑物及其周围环境，只需几个星期，便可以在电脑中被创造出来。例如电影《变形金刚》，《独立日》。
当然还有很多电子游戏，为了追求逼真的效果和引人入胜的历史情结，建筑的引入是必需的。例如反恐题材的游戏《使命召唤》系列，从著名的埃菲尔铁塔到普通的办公楼，从里约热内卢的耶稣山到贫民窟（见图1），可见虚拟建筑越来越多的融入了市民文化。转眼看国内，上个世纪末，中国出版发行了一套抗日游戏《血战上海滩》中，从外滩到里弄，从大剧院到石库门，各式各样的建筑（见图2），丰富多彩的情节，使游戏者重温那个时代的环境。
虚拟建筑文化遗产的工具:
虚拟现实软件是被广泛应用于虚拟现实制作和虚拟现实系统开发的一种应用软件。
在虚拟现实软件中：最常见的虚拟现实软件有：
1、三维场景编辑器
用于可视化三维场景的编辑，主要面向美工，可广泛应用于旅游景点、文物古建、工业产品、工厂校园、房产旅游等行业场景的制作。
2、二次开发工具包
使用SDK可用于各行业开发出集VR场景、数据库、业务系统等多种资源与一体的大型系统。
应用范围
数字城市行业：城市规划、城市资讯系统
规划：厂房规划平台、资产管理平台
工业：电力仿真系统、工控仿真系统、虚拟装配平台、设备管理系统
石油：辅助生产决策系统、设备管理系统、应急救援演练
交通行业：道路桥梁规划设计系统、城市交通仿真系统、铁道仿真系统
文博行业：虚拟博物馆系统、虚拟美术馆系统
家具设计：家具设计平台、室内装修平台
军事：电子沙盘系统、虚拟战场
地理：气候、植被、水利模拟
教育：各学科课件管理平台
根据BBC的电影后期制作纪录片可以看到，欧美电影、游戏中的建筑建模，往往需要计算机编程和建筑知识，但是目前国内的情况是懂计算机编程的人不懂建筑知识，有建筑学深厚功底的人，对于计算机编程又很头痛。目前来说，国内建筑行业更多的是对于建筑本体的建模应用，距离虚拟建筑文化的应用，还需要具备计算机编程，美术，建筑的复合型人才，国内正规院校相关课程还没有涉及此类交叉应用领域。
3、虚拟社区系统
三维虚拟社区系统实现角色在虚拟世界的互动与交流，角色以化身形式登录三维仿真场景，角色彼此可以相见，可以通过文字、语音、视频进行聊天，亦可进行肢体互动。它的出现使三维场景不再是孤立的单体场景，而是一个生机勃勃的社会系统，是未来人们网上生活的重要组成部分。目前应该范围最广的是互动式、交互式网络游戏，但是相关产品制作更多的是日本韩国的相关动漫企业。
应用领域
虚拟商城、虚拟会展、虚拟博物馆、虚拟美术馆、城市生活、虚拟旅游景点、应急推演
4、粒子特效编辑器
粒子特效编辑器支持特效的脚本配置功能，可以模拟雾、雪、雨、烟火、山崩地裂等各种特殊效果，使得制作粒子特效简单而灵活。此系列特效软件需要配合下面描述的物理引擎系统软件，才能为建筑创造出有如真实世界的环境。目前相关建筑设计软件已经开始涉及这项应用，比如3D max软件中的雾化效果渲染插件。
5、物理引擎系統
物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算它们的运动、旋转和碰撞反映。为每个游戏使用物理引擎并不是完全必要的——简单的“牛顿”物理（比如建筑构件的坠落，搭建过程）也可以在一定程度上通过编程或编写脚本来实现。然而，当如果需要比较复杂的物体碰撞、滚动、滑动或者弹跳的时候（比如建筑物在地震、爆破中的倾倒模拟演示），通过编程的方法就比较困难了。物理引擎使用对象属性（动量、扭矩或者弹性）来模拟刚体行为，这不仅可以得到更加真实的结果，对于开发人员来说也比编写行为脚本要更加容易掌握。
6、立体投影软件融合系统
通过多个投影仪来实现“三维”或者“立体交互”的效果，可以消除各个画面间的硬边、使画面过度自然无接缝。同时实现动画、角色、特效等动态物体在通道之间无缝穿越。此项技术在2010年上海世界博览会期间，被广泛应用于各个展馆的内容演示中。
但是目前这项技术的投入成本巨大，以上海规划展览馆为开端的大型展会，城市规划模拟等方面，是利用此项技术的成熟范例。
以上这些软件之间可以相互结合完成虚拟现实项目的各种制作要求，主要以懒于各个软件之间的文件格式转化。未来，建筑师除了方案的表达之外，应该向如数字城市，虚拟旅游，游戏制作，工业仿真，虚拟会展，虚拟现实三维操作系统等方面进军。
目前中国的虚拟建筑再现还停留在还原建筑本体上，建筑文化遗产的艺术性再现体现的还很少。一方面这是由于虚拟建筑的制作定位不明确，究竟属于建筑行业还是属于娱乐行业的从业人员制作？另一方面，虚拟建筑的应用范围小，仅仅在大型展会，游戏，电影中有其利用的身影，真正的建筑遗产保护，建筑漫游，虚拟博物馆应用屈指可数。可喜的是，国家对于动漫产业的投入，间接地为虚拟建筑遗产保护提供了有力支持，动漫产业所涉及的建筑遗产与文化再现，即将成为电视电影中普遍的画面。
参考文献
常洋 《虚拟现实技术在建筑行业中的应用研究》郑州大学 2010-04-01
郭立萍 李光霞 董硕《虚拟现实技术在构建虚拟旅游环境中的应用》中国地质大学 海南大学 河北师范大学 2010-6-20
《建筑遗产保护 保护我们的历史》城市环境设计 2009-9-18
朱光亚 杨丽霞《浅析城市化进程中的建筑遗产保护》 东南大学建筑学院建筑与文化 2006-7-18