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摘要:用虚拟技术复制和再现文物,从虚拟技术技术层面上看是成熟的。如何应用于国家文物保护工作之中是有重要意义的。这项技术对文物视觉的再现、文物信息数据库的创建、文物普查等方面都有重要的作用。文章探讨了利用虚拟技术服务于国家文物保护的必要性、可行性、基本方法等研究思路。
关键词:虚拟技术;数字化呈现;文物复制;信息资源
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0937-02
Computer-based Virtual Simulation Techniques, the Reproducibility and Recovery of Cultural Heritage
QIE hai-feng
(Chang’an University Library, Xi’an 710000, China)
Abstract: Virtual technology, copying and reproduction of cultural relics, from the technical point of view virtual technology is mature. How do I apply to the work of the national heritage is important. The technology of visual reproduction of heritage, cultural information database creation, survey on cultural relics, and other aspects important role. This paper discusses the use of virtual technology services to the state of heritage conservation necessity, feasibility, and basic methods of research ideas.
Key words: virtual technology; digital presentation; cultural replication; information resources
在中国五千年悠久漫长历史长河中,勤劳智慧的中华民族为人类文明史留下了无数文化遗产。日月沧桑,由于自然的风化衰变、地震、水患、火灾等自然灾害和人为地浩劫与战乱,今天,我们能有幸见到的历史文物大多数都是百孔千疮,伤痕遍体,残缺不全的遗迹。尽管国家文物部门及社会力量投巨资挖掘保护拯救了一大批珍贵历史文物,复制或再现给现代社会,留存给子孙后代。但是,仍有相当多的文物因年久失修、保护技术落后以及资金匮乏等因素永远无法再现。这无疑对中国对世界都是无法估量的巨大损失。因为文物所承载的是人类文明的社会记忆,遗失的是让历史告诉未来的信息,无法追回的是祖先们那份植根与家园的精神与情感。文物是国家不可再生的文化资源。因而,我们发掘保存好这些人类社会留下的历史记忆与文明信息是义不容辞的社会责任。为此国家文物保护法规定“一切机关、组织和个人都有依法保护文物的义务”。[1]
1 虚拟仿真保护文物是非接触式的仿制
传统的文物保护的概念包括发掘、整理、修补、修缮、拓印、拷贝、仿制、封存、重铸、典藏、收藏……等等。多以手工操作为主的接触式操作。被保护的文物对象结果是以某种实物形态呈现于世并保存。如现存与陕西省博物馆昭陵六骏的残缺部分用其他材料填充拼装后保存在博物馆。重新搭建西安古城墙残缺的建筑等。
然而,虚拟现实技术在古迹复原文物复原方面,是采用非接触测量技术。比如古建筑和古墓葬可采用三维成像技术,经过实地勘察、摄影技术、目测手绘、文献查询等方法采集加工整理原始的文物数据,最终用计算机虚拟现实技术提炼加工成三维动画合成的虚拟文物信息,将虚拟文物建筑影像的三维模型,即将这些数字化了的数据以及利用3D建模技术将文物对象的修缮保护工程方案、文物原貌、文物分布等人文地理信息等文物情报在计算计上全面、具体、准确、生动地加工制作使之再生。将修缮过程、历史沿革、结构与色彩原貌等文物信息克隆复制再现成为可长久演示影像,将复制的数字化文物进行互动式的实时播放或以动态漫游视频格式进行反复观察欣赏;或以输出单帧的静态图片格式信息展示于保存;还可以网络化传输与储存等等。这种以数字化手段对历史文化信息对象的数字化呈现 是一种虚拟现实的物质文化遗产的数字呈现。对我们这样一个具有数千年历史文明古国的文化遗产的抢救、保存、继承都是十分有价值的。比如虚拟现实北京圆明园,紫禁城;还有西安唐大明宫、西安古城墙等都曾用虚拟现实技术制作再现过。均属于古建筑文物对象的数字化呈现。制作完成全部古建筑结构的3ds max动画软件内置的建模程序、材质赋值程序、光影跟踪程序、动画及音频程序功能强大,足以满足文物复制的需要。为非接触式文物保护提供了一种新的文物保护手段与观念。如果能获得古代地貌和古生物信息还可以高精确度复原古代天象、古代生物、古代地貌、古代生活环境及场景。陕西省自然博物馆博物馆就制作了虚拟仿真的朱罗纪时代的恐龙世界。在恐龙化石展馆上的球形全景电影厅播放,现实和虚拟两种展出效果相得益彰。保护、更新、延续具有重要的现实意义。具体的内容包括了非物质文化遗产数字呈现高精确度复原文物景点建筑、遗址墓葬虚拟仿真复原、古物动态仿真复原等等。
2 虚拟现实技术对全国文物普查的作用
对于文物系统来说,要说清我们国家的文物家底,是一个基本职责。但在这问题上我们一直很尴尬。我们现在所用的数字是第二次文物普查的结果。伴随着城市化的加速,大规模的城乡建设,保留至今的文化遗产数量究竟有多少?是需要弄清楚的。另一方面,自20世纪90年代以来,国际社会对文化遗产保护的理念不断进步,让我们对文化遗产的认知与80年代有了很大不同,出现了很多新概念,比如20世纪文化遗产、乡土建筑、工业遗产、水下文化遗产等。随着新概念的使用,文化遗产的统计又会有哪些变化?有关部门应投入技术力量收集加工和整理。给人类文明和子孙后代一个交代。
2007年4月我国开始了第三次全国文物普查。《国务院关于开展第三次全国文物普查的通知》(国发[2007]9号)印发,第三次全国文物普查工作正式启动。其中主要内容包括:文物普查不可移动文物的技术标准,包括文物的认定标准、分类标准、定名标准、年代标准、计量标准;全国文物普查信息、资料的采集、存储、汇总、建立档案和数据库的规范;文物普查不可移动文物名录编制和普查工作报告编制的规范;等等。目的在于弄清随着城市化的加速和大规模的城乡建设,我国保留至今的文化遗产数量究竟有多少?这个家底还有多少并需要保护发掘?当然,这不仅是国家文物部门的事情。计算机行业虚拟现实技术业者有条件国家一臂之力。众所周知的歌谷地球Google应用机算计技术虚拟了全球地形地貌乃至海床,国内也有了虚拟数字化地图和导航系统,从技术层面上讲我国现有的技术条件解决全国文物信息数字化课题是不困难的。将全国文物普查的结果虚拟信息化,制作成视频、图片、模型数据库并将信息提供给复制部门,规划建设部门、博物馆、图书馆永久保存,包括用计算机检索技术对虚拟现实文物的认定标准、分类标准、定名标准、年代标准、计量标准等科学化管理,普查信息、资料的采集、存储、汇总、建立虚拟档案和数据库的规范这不仅能推动文化遗产的统计保存工作也是一项功在千秋的事业。
3 虚拟仿真再现复原是对传统文化遗产保护措施的补充
传统文化遗产的保护分为可移动文物和不可移动文物为物质对象的。比如珍贵的艺术品、工艺品、文献、手稿、图书资料、美术作品等属于可移动文物;而古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺、壁画等属于不可移动的文物。虚拟仿真技术对实体物体,如建筑类、石材类、瓷器类、土木类的物质都有针对性的解决程序,并且不仅可以仿真而且还能超现实表现某些特殊的物理特性。比如物体表面失去色泽的部分就可以在虚拟仿真相关软件的材质编辑器的参数内调整还原。对玉石类的文物还可以调节透明度和反光度。对不可移动的文物,比如古建筑、古墓葬可以通过文献资料信息得到的技术参数用3维建模语言创建如初。
4 虚拟仿真技术是文物重建及仿制的有效工具
中国近二十年来,许多历史文物的仿制和重建是因为飞速发展的经济内需拉动的。一大批历史人文景观随着旅游商品经济的发展如雨后春笋般的蓬勃发展。应该认为这对历史文化资源信息的继承与发展是十分有益的。从技术方面上来看,计算机虚拟仿真技术是功不可没的。在计算机程序的设置中,只需绘制已有的文物历史文化相关的信息数据,基础建筑和景观资料及产品的尺寸等,借助数字化信息资源,充分地共享收集已经收集存在的历史文化信息,再建后仿古建筑与景观可以说是易如反掌。弹指于鼠标与键盘之间,如:西安市西大街仿古建一条街工程虚拟仿真预设方案;大雁塔南北广场及周边仿古景观工程虚拟仿真预案设计;法门寺再建设计方案等,都进行了在正式施工和方案规划阶段的预设虚拟性设计从文物保护的眼光看,此时的虚拟设计意义已经不仅仅是满足景观与旅游经济的需要。
4.1 收集整理了已有的历史文化资源
西安古城新的建筑语汇,严格依照古唐代建筑的风格,即大唐文化信息的遗传信息在外观造型、比例关系、色彩配置与环境的呼应等方面,保证了古城西安建筑元素的原汁原味,起到了承上启下的作用。
4.2 重新以现代化技术创建的新的古建数字化信息资源
在传统建筑信息中熔铸了现代元素。传统古建筑由于在建筑材料、社会等级、政治经济等背景因素的制约下,来营造的规模建筑结构、建筑风格、建筑理念等方面的不足得到了弥补。如钢筋混凝土结构很好地解决了古代木结构实现不了的大跨度空间设计的困难,只允许皇家建筑构建的双层瓦檐被普遍作为公众景观建筑使用。
4.3 加速了古代建筑文化信息精准性及广泛传播
古代文化信息在历史的传承过程中,因为种种不确定的因素会产生变异现象。故长安的建筑风格不是被全部完整地继承的,有的继承者是由于本地民族风格的融合,有些则是继承过程中的部分信息数据丢失或错误,因此许多地区的古代建筑已失去原有的风格,为保持古建筑的精确性继承,许多城市都以西安古建为原版。而有了计算机虚拟仿真和网络化数字资源的远程传输技术,古代建筑重建、仿建、复制等设计性难题迎刃而解了。
参考文献:
[1] 国家文物保护法.
[2] 李欣.虚拟现实及其教育应用[M].北京:科学出版社,2008.
[3] 中视典数字科技技术[EB/OL].www.vrplatform.com 2009.1
[4] 郄海风.3DS MAX中文版在图形图像数字化环境中的应用[J].计算机技术与发展,2006(6).
关键词:虚拟技术;数字化呈现;文物复制;信息资源
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0937-02
Computer-based Virtual Simulation Techniques, the Reproducibility and Recovery of Cultural Heritage
QIE hai-feng
(Chang’an University Library, Xi’an 710000, China)
Abstract: Virtual technology, copying and reproduction of cultural relics, from the technical point of view virtual technology is mature. How do I apply to the work of the national heritage is important. The technology of visual reproduction of heritage, cultural information database creation, survey on cultural relics, and other aspects important role. This paper discusses the use of virtual technology services to the state of heritage conservation necessity, feasibility, and basic methods of research ideas.
Key words: virtual technology; digital presentation; cultural replication; information resources
在中国五千年悠久漫长历史长河中,勤劳智慧的中华民族为人类文明史留下了无数文化遗产。日月沧桑,由于自然的风化衰变、地震、水患、火灾等自然灾害和人为地浩劫与战乱,今天,我们能有幸见到的历史文物大多数都是百孔千疮,伤痕遍体,残缺不全的遗迹。尽管国家文物部门及社会力量投巨资挖掘保护拯救了一大批珍贵历史文物,复制或再现给现代社会,留存给子孙后代。但是,仍有相当多的文物因年久失修、保护技术落后以及资金匮乏等因素永远无法再现。这无疑对中国对世界都是无法估量的巨大损失。因为文物所承载的是人类文明的社会记忆,遗失的是让历史告诉未来的信息,无法追回的是祖先们那份植根与家园的精神与情感。文物是国家不可再生的文化资源。因而,我们发掘保存好这些人类社会留下的历史记忆与文明信息是义不容辞的社会责任。为此国家文物保护法规定“一切机关、组织和个人都有依法保护文物的义务”。[1]
1 虚拟仿真保护文物是非接触式的仿制
传统的文物保护的概念包括发掘、整理、修补、修缮、拓印、拷贝、仿制、封存、重铸、典藏、收藏……等等。多以手工操作为主的接触式操作。被保护的文物对象结果是以某种实物形态呈现于世并保存。如现存与陕西省博物馆昭陵六骏的残缺部分用其他材料填充拼装后保存在博物馆。重新搭建西安古城墙残缺的建筑等。
然而,虚拟现实技术在古迹复原文物复原方面,是采用非接触测量技术。比如古建筑和古墓葬可采用三维成像技术,经过实地勘察、摄影技术、目测手绘、文献查询等方法采集加工整理原始的文物数据,最终用计算机虚拟现实技术提炼加工成三维动画合成的虚拟文物信息,将虚拟文物建筑影像的三维模型,即将这些数字化了的数据以及利用3D建模技术将文物对象的修缮保护工程方案、文物原貌、文物分布等人文地理信息等文物情报在计算计上全面、具体、准确、生动地加工制作使之再生。将修缮过程、历史沿革、结构与色彩原貌等文物信息克隆复制再现成为可长久演示影像,将复制的数字化文物进行互动式的实时播放或以动态漫游视频格式进行反复观察欣赏;或以输出单帧的静态图片格式信息展示于保存;还可以网络化传输与储存等等。这种以数字化手段对历史文化信息对象的数字化呈现 是一种虚拟现实的物质文化遗产的数字呈现。对我们这样一个具有数千年历史文明古国的文化遗产的抢救、保存、继承都是十分有价值的。比如虚拟现实北京圆明园,紫禁城;还有西安唐大明宫、西安古城墙等都曾用虚拟现实技术制作再现过。均属于古建筑文物对象的数字化呈现。制作完成全部古建筑结构的3ds max动画软件内置的建模程序、材质赋值程序、光影跟踪程序、动画及音频程序功能强大,足以满足文物复制的需要。为非接触式文物保护提供了一种新的文物保护手段与观念。如果能获得古代地貌和古生物信息还可以高精确度复原古代天象、古代生物、古代地貌、古代生活环境及场景。陕西省自然博物馆博物馆就制作了虚拟仿真的朱罗纪时代的恐龙世界。在恐龙化石展馆上的球形全景电影厅播放,现实和虚拟两种展出效果相得益彰。保护、更新、延续具有重要的现实意义。具体的内容包括了非物质文化遗产数字呈现高精确度复原文物景点建筑、遗址墓葬虚拟仿真复原、古物动态仿真复原等等。
2 虚拟现实技术对全国文物普查的作用
对于文物系统来说,要说清我们国家的文物家底,是一个基本职责。但在这问题上我们一直很尴尬。我们现在所用的数字是第二次文物普查的结果。伴随着城市化的加速,大规模的城乡建设,保留至今的文化遗产数量究竟有多少?是需要弄清楚的。另一方面,自20世纪90年代以来,国际社会对文化遗产保护的理念不断进步,让我们对文化遗产的认知与80年代有了很大不同,出现了很多新概念,比如20世纪文化遗产、乡土建筑、工业遗产、水下文化遗产等。随着新概念的使用,文化遗产的统计又会有哪些变化?有关部门应投入技术力量收集加工和整理。给人类文明和子孙后代一个交代。
2007年4月我国开始了第三次全国文物普查。《国务院关于开展第三次全国文物普查的通知》(国发[2007]9号)印发,第三次全国文物普查工作正式启动。其中主要内容包括:文物普查不可移动文物的技术标准,包括文物的认定标准、分类标准、定名标准、年代标准、计量标准;全国文物普查信息、资料的采集、存储、汇总、建立档案和数据库的规范;文物普查不可移动文物名录编制和普查工作报告编制的规范;等等。目的在于弄清随着城市化的加速和大规模的城乡建设,我国保留至今的文化遗产数量究竟有多少?这个家底还有多少并需要保护发掘?当然,这不仅是国家文物部门的事情。计算机行业虚拟现实技术业者有条件国家一臂之力。众所周知的歌谷地球Google应用机算计技术虚拟了全球地形地貌乃至海床,国内也有了虚拟数字化地图和导航系统,从技术层面上讲我国现有的技术条件解决全国文物信息数字化课题是不困难的。将全国文物普查的结果虚拟信息化,制作成视频、图片、模型数据库并将信息提供给复制部门,规划建设部门、博物馆、图书馆永久保存,包括用计算机检索技术对虚拟现实文物的认定标准、分类标准、定名标准、年代标准、计量标准等科学化管理,普查信息、资料的采集、存储、汇总、建立虚拟档案和数据库的规范这不仅能推动文化遗产的统计保存工作也是一项功在千秋的事业。
3 虚拟仿真再现复原是对传统文化遗产保护措施的补充
传统文化遗产的保护分为可移动文物和不可移动文物为物质对象的。比如珍贵的艺术品、工艺品、文献、手稿、图书资料、美术作品等属于可移动文物;而古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺、壁画等属于不可移动的文物。虚拟仿真技术对实体物体,如建筑类、石材类、瓷器类、土木类的物质都有针对性的解决程序,并且不仅可以仿真而且还能超现实表现某些特殊的物理特性。比如物体表面失去色泽的部分就可以在虚拟仿真相关软件的材质编辑器的参数内调整还原。对玉石类的文物还可以调节透明度和反光度。对不可移动的文物,比如古建筑、古墓葬可以通过文献资料信息得到的技术参数用3维建模语言创建如初。
4 虚拟仿真技术是文物重建及仿制的有效工具
中国近二十年来,许多历史文物的仿制和重建是因为飞速发展的经济内需拉动的。一大批历史人文景观随着旅游商品经济的发展如雨后春笋般的蓬勃发展。应该认为这对历史文化资源信息的继承与发展是十分有益的。从技术方面上来看,计算机虚拟仿真技术是功不可没的。在计算机程序的设置中,只需绘制已有的文物历史文化相关的信息数据,基础建筑和景观资料及产品的尺寸等,借助数字化信息资源,充分地共享收集已经收集存在的历史文化信息,再建后仿古建筑与景观可以说是易如反掌。弹指于鼠标与键盘之间,如:西安市西大街仿古建一条街工程虚拟仿真预设方案;大雁塔南北广场及周边仿古景观工程虚拟仿真预案设计;法门寺再建设计方案等,都进行了在正式施工和方案规划阶段的预设虚拟性设计从文物保护的眼光看,此时的虚拟设计意义已经不仅仅是满足景观与旅游经济的需要。
4.1 收集整理了已有的历史文化资源
西安古城新的建筑语汇,严格依照古唐代建筑的风格,即大唐文化信息的遗传信息在外观造型、比例关系、色彩配置与环境的呼应等方面,保证了古城西安建筑元素的原汁原味,起到了承上启下的作用。
4.2 重新以现代化技术创建的新的古建数字化信息资源
在传统建筑信息中熔铸了现代元素。传统古建筑由于在建筑材料、社会等级、政治经济等背景因素的制约下,来营造的规模建筑结构、建筑风格、建筑理念等方面的不足得到了弥补。如钢筋混凝土结构很好地解决了古代木结构实现不了的大跨度空间设计的困难,只允许皇家建筑构建的双层瓦檐被普遍作为公众景观建筑使用。
4.3 加速了古代建筑文化信息精准性及广泛传播
古代文化信息在历史的传承过程中,因为种种不确定的因素会产生变异现象。故长安的建筑风格不是被全部完整地继承的,有的继承者是由于本地民族风格的融合,有些则是继承过程中的部分信息数据丢失或错误,因此许多地区的古代建筑已失去原有的风格,为保持古建筑的精确性继承,许多城市都以西安古建为原版。而有了计算机虚拟仿真和网络化数字资源的远程传输技术,古代建筑重建、仿建、复制等设计性难题迎刃而解了。
参考文献:
[1] 国家文物保护法.
[2] 李欣.虚拟现实及其教育应用[M].北京:科学出版社,2008.
[3] 中视典数字科技技术[EB/OL].www.vrplatform.com 2009.1
[4] 郄海风.3DS MAX中文版在图形图像数字化环境中的应用[J].计算机技术与发展,2006(6).