虚拟现实技术在历史文化中的应用研究

陈凯 甘猛猛

摘 要：本文响应国家号召“一带一路”建设新中国的理念和倡议，以郑和下西洋为例，将虚拟现实技术引入到历史文化遗址的传承和开发中，可更加直观地展示复原结果，利于历史文化的保存和反复的研究，利于信息的传播。基于这些优点，将虚拟现实技术如何应用到保护和开发历史遗迹的研究十分必要。同时也便于传播和发扬这些历史文化所传达的精神理念。

关键词：虚拟现实 历史文化 一带一路 遗址开发

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（b）-0009-02

2017中国国际文创娱乐产业峰会暨“一带一路”虚拟现实高峰论坛在北京人民大会堂和胜利召开，本届峰会旨在落实十九大精神，以“立足国际文创、贯彻一带一路、响应军民融合、聚焦虚拟现实”为主题，以高层次、国际化、时效性等为标准，在融资合作、政策研讨、产业升级和国际对接等方面进行了具有成效显著的深度交流，从而响应国家号召“一带一路”建设新中国的理念和倡议。而中国历史悠久，留下了众多的历史文化遗产，以郑和下西洋为例，将虚拟现实技术引入到历史文化遗产的传承和开发中，在复原并且保护遗迹、实现文化风俗传播的同时还能促进历史文化与文化产业资源的相互转化，利用现代化的信息技术和虚拟现实技术向人们展现历史进程，更好地进行人文与地理的宣传和推广。

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术（简称VR）是一项在多个领域应用非常广泛的高科技技术，其涉及到计算机图形学、传感技术、人工智能等多方面，有关的考古数据和相关文献的研究显示，已经湮灭的历史可以通过虚拟现实手段重新构建并且展示到人们眼前。

2 国内外研究与应用状况

国外虚拟现实技术应用于遗产保护领域开始的较早，也有许多成果。英国自然历史博物馆就利用三维扫描技术将文物的数字模型传输到系统中，实现了虚拟博物馆的建立；又有美国加州大学洛杉矶分校的William Jepson教授帶领团队城市仿真小组在以色列的戴维森展览中心完成了古耶路撒冷部落的虚拟重建，重现了在几个世纪前在战争中几乎消失殆尽的耶路撒冷风貌。

目前国内虚拟现实技术在历史文化传承，遗产保护和还原领域方面还处于初级阶段，与发达国家相比存在一定的差距，但是此项技术已经引起相关学术界的重视，很多学者已进入到此领域的研究工作。

如浙江大学国家级实验室开发出一款桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，该系统不仅实现了三维立体视觉，同时还有人机交互的部分，整个系统在实时感和真实度上都达到了顶尖的水平；又比如武汉大学建造的虚拟现实实验室，目前为止已经成为了国内顶尖的虚拟地理环境教学的研究教育机构，其以香港志莲净苑仿唐建筑群数字化存档为例，在计算机基础的平台上构建了原型系统。

3 如何利用虚拟现实技术再现历史文化遗迹

由于某些遗迹只能存放于特定的环境中加以保存，导致不能展现从而不能与公众见面，而运用虚拟现实技术手段可以将历史文化遗迹制作成各种类型的数字影像来生动展示原貌。本文通过收集历史文化资料，查找相关文献，采用一系列数字化的复原方案，如三维成像、非接触测量技术等，通过实地取景、动画合成等技术的编辑，通过3dmax建模来还原历史文化遗迹模型，将遗迹的原貌展现在公众视野下，其次运用101编辑器和Unity3d两款软件制作“郑和下西洋”的过程，在虚拟现实的视角下，以动画的形式展现。

其中古迹的还原分几种方案：单个人物、船只三维展示，包括缩放、360°旋转等人性化体验来观看文物和整体场景，更有游历式的方式观看遗址文化，如古代地貌、生活场景复原、古代生活器具等。

4 虚拟现实的作用

虚拟显示技术对现有文物的物品介绍、展览、以及巡游等展览方式，再与原有的传统展示相结合可以更加全面、生动地让大众了解文物的各种数据，这种技术的应用的方法更加贴合了现代人获取信息的途径。在让民众了解到平时不易接触的珍贵历史文物的同时，又可以通过多种手段开展如考古实验、培训等。通过多媒体展示历史文化，让大众从被动到主动的去接受和学习历史，让观赏者积极主动的参与到其中。

网络和信息技术已经十分普及，通过网络将整合的文化资源用虚拟现实的方式传播给公众，可以更加快捷、方便地提高知名度，减少公众对实体的关注度，更加有效地传承此历史过程的精神，也可以减轻保护历史文物所面临的压力。

虚拟现实与历史文化研究的互相结合，还可以通过开发虚拟旅游业来进行实现。虚拟景点观光与现实景点观光的相互结合，能够减轻现实景点的维护工作压力，更加能实现民众对大型景区的深入观赏、亲身体会古老文化的意愿。同时这种通过虚拟现实来进行旅游的行为更加能提高历史遗迹与知名景点的客流量。

5 虚拟现实技术应用于教育行业的意义

传统教学是建立在课本与黑板之上，如今演变为PPT和学生之间的关系，通常是老师讲学生听的方式，很多物品的展示是不全面，并达不到效果的，更多是学生根据文字的想象而得来的。虚拟现实技术的发展，弥补了这一缺陷，可以让学生在学习的过程中看到真实的环境与物品，能够直观去体验，更能提高学生的学习兴趣。

针对上述问题，通过虚拟现技术可以让使用者完全沉浸在虚拟环境中，通过虚拟三维空间中的交互来带动实际动手操作交互，并通过虚拟头盔屏幕显示环境为辅助教学提供展示更加真实的平台，从整体入手，提升实验效果并激发学习者的兴趣。

可以从以下4个方面来设计方案。

（1）科技感：让学生如亲临现场一样，与虚拟环境进行交互。让学生看到生活中看不到的物品与场景。

（2）沉浸性：为使用者提供更好的临场感，使学生如同置身另一世界，为学生感官上认知操作提供帮助。

（3）交互性：为使用者提供形象的交互体验，通过交互设备模拟现实中的操作，使学生实际操作水平得到有效提升。

（4）想象性：为使用者提供更深层次的理性认识，弥补书本或平面资料在三维空间中认知的不足，并更多地激发学生的想象力与创造力。

6 虚拟现实技术应用于文化遗迹保护的主要问题

（1）虚拟交互系统功能不够完善。很多文化遗产的虚拟交互系统侧重场景视觉效果的体验，对系统开发并不够重视，一些虚拟交互系统与文化遗产保护研究结合的不够深入，虚拟系统提供信息不够全面，缺乏使用价值，导致虚拟现实技术起不到应有的作用。

（2）虚拟现实技术标准不统一。由于虚拟现实技术标准不统一，导致系统开发难度较大和成本较高，并且系统开发周期长，使虚拟现实技术得不到推广。

7 本文研究创新点

（1）探索国际上先进虚拟现实开发平台，降低虚拟现实技术应用于遗产保护、传承创新技术的难度并且缩短开发周期，从而摸索出切实可行的保护策略和措施，并统一虚拟现实系统，节省成本。

（2）通过实际虚拟现实案例的制作——郑和下西洋为例，探索一个切实可行的三维虚拟系统框架，并研究完整的三维数字模型，在三维虚拟交互开发平台中建立完善各种交互的功能和效果。

8 结语

运用虚拟现实技术，大众可以在虚拟现实平台中任意观看、自由行走，其冲击力较传统方式更强，让人有身临其境的真实感受，给人以更加直观的感受，大大促进人们对历史文化的了解，提高人们对文化遗产本身的保护和利用意识。

参考文献

[1] 斯凯.奈特，虚拟现实[M].仙颜信息技术，译.北京：中国人民大学出版社，2016.

[2] 冯星宇，田建良.基于虚拟现实VR技术的河西走廊古民居历史再现[J].美与时代：城市版，2017（4）：30-31.

[3] 罗杰.面向建筑的虚拟漫游系统研究与实现[D].大庆石油学院，2002.