浅谈利用虚拟现实技术复原古建筑的过程

郭云仲

摘 要：古建筑文化遗产的虚拟复原是科学与艺术相结合的产物，利用虚拟现实技术可以把古建筑文化遗产实现数字化还原，虚拟古建筑系统可以打破了时空的限制，对保护文化遗产应用具有一定的积极作用，相关研究对社会的很多领域也有一定的帮助。

关键词：虚拟现实；古建筑；复原过程

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2016）36-0193-01

一、前期工作

前期的工作主要是古建筑虚拟复原的项目策划，从整体到细节，还要注意方案是否切实可行。根据实际项目的不同，项目策划书的撰写也不一样，但是以下几点是要注意的：第一选择虚拟现实表现手法；第二选择在虚拟展示平台；第三虚拟系统的文件大小、清晰度等参数；第四计划好各个阶段需要的时间及整体耗时；第五注意文件的良好管理。第六合理安排项目制作的工作人员。当然针对不同的项目还需要具体情况具体分析，需要认真仔细地考虑，更需要经验的累积。要做好一个虚拟古建筑复原项目，前期的策划工作是必不可少的。

二、中期工作

1.实地考察古建筑：（1）实体各项数据测量：测量的重点是古建筑平面、立面、剖面的各项数据，甚至把古建筑及周围的环境用摄像的方式记录下来，以便在制作古建筑模型的时候作为参考。（2）古建筑照片拍摄：拍摄的时候要注意拍摄的角度、光线、尽量避免障碍物挡住需要作为贴图的面等细节部分，只有这样才能保证贴图照片的质量，也减少了模型制作完成后贴图工作的工作难度和工作量。纹理贴图照片的拍摄包括古建筑的墙面、地面、内部、外部、屋顶等的纹理照片，甚至是一些细部的纹理，如砖纹、石纹、瓦片、木纹、雕刻等等细部结构的纹理。（3）相关资料收集：主要是收集古建筑的历史背景、发展概况、以及当地的人文环境等相关的资料。

2.对资料进行分类整理、汇总。根据项目需要，将照片资料、测量的数据信息、手绘图片以及收集到古建筑相关的一些文本资料，甚至是一些视频文件等进行分类的存放，以便后面工作的顺利开展。

3.建立古建筑三维模型。根据实地考察的数据和一些代表建筑主要面和主要形状的照片来制作古建筑模型。为了使最终的虚拟古建筑系统运行速度很流畅，需要对模型进行优化设计：尽量制作简单的模型；有一些比较规则的物体可以用贴图的方式来表现；注意控制整个场景模型的面数，合理安排场景中模型的密度；注意控制模型面与面之间的距离；将渲染画面中看不到的面删除，减少渲染的压力；尽可能的用面片建模的方法来制作复杂的模型。

4.场景的贴图、灯光和烘焙处理。接下来的工作就是对古建筑模型进行贴图，实地考察拍的照片很多都不能直接用于模型贴图，这就需要对照片中的一些污迹、残缺、损坏、破裂等进行修复。一般默认的灯光系统都很难达到古建筑真实场景的光线效果，要想模拟实际的古建筑场景的光线效果就需要加入一些灯光处理，光线调整好以后就可以先在模型制作软件里面进行渲染测试，才能进行烘焙。“烘焙就是把模型制作软件中的模型的光影以贴图的方式导入到虚拟漫游、交互软件中，以求获得更好的真实感和对艺术效果的追求。”相反，如果将模型不进行烘焙而直接导入到虚拟交互漫游平台中，其真实感是大打折扣。

5.虚拟交互漫游合成。利用前期策划工作中选定的虚拟交互漫游平台来进行制作。如果要控制角色在系统中漫游的话，要将角色导入到系统中，以及角色的动作模块，并通过程序或交互模块来设定用鼠标或键盘来控制角色在虚拟场景中行走，同时给这个角色架设几个摄影机，比如说跟踪角色行走的摄影机或者是第一人称摄影机等，以便虚拟体验者更好的控制整个系统的操作和观察虚拟角色的位置和情况，并做出相应的反馈；如果单纯的只架设几个摄影机的话，相对来说对程序或交互模块的设定也会简单一些，只要能控制好摄影机，并且能在虚拟的场景中漫游和实现所要的交互操作就行了。在虚拟漫游、交互合成的时候，特别要注意程序或交互模块的逻辑性，这样才能避免程序出错，保证虚拟系统的稳定性，同时在合成的时候要注意一些相关操作的设定，为了让用户在虚拟古建筑系统里面进行更方便、更好的虚拟体验，虚拟系统的界面设计要合理，注意人性化设计，尽量考虑到用户的需求。

三、利用虚拟现实技术复原古建筑的后期工作

到了后期阶段，主要的工作就是对虚拟现实项目作品进行测试、调整与改进。测试的目的主要是为了测试虚拟现实作品的兼容性、通用性、可移植性和稳定性等是否达到预期的目标。测试方法主要可以分为以下几种：第一，在不同的操作系统平台下进行测试；第二，在不同的硬件配置机器上进行测试；第三，由不同的使用者来进行操作测试；第四，在前三种测试方法的基础上进行交叉测试，以便更好地找出作品的不足之处。只有经过多次的跨软件平台、跨硬件平台、不同测试人员及交叉测试后才知道作品的哪些地方需要进行调整，甚至是进行一些修改。尽量在测试阶段将所有可能发生的错误及时改正过来，只有经过这个步骤才能使虚拟系统更加完美，才能令虚拟体验者获得比较满意的虚拟体验。

利用虚拟现实技术对古建筑文物古迹进行虚拟复原已是时下对文物古迹保护和研究的一种趋势，而如何更好地对古建筑文物古迹进行虚拟复原就需要把利用虚拟现实技术复原古建筑的过程进行合理的优化，这还需要我们不断地进行实践和探索。

注释：

①刘祥.虚拟现实技术辅助建筑设计[M].北京：机械工业出版社，200

4：01.