虚拟现实技术在文化遗产数字化保护与传播中的应用——以广西花山岩画为例

聂 辉

（桂林旅游学院艺术设计学院，广西 桂林 541006）

一、虚拟现实技术

随着数字创意产业对人们生活产生的深远影响，虚拟现实在近几年得到了蓬勃的发展，并得到了我国的高度重视，科技行业最备受瞩目的莫过于VR（Virtual Reality）虚拟现实技术。全球顶尖科技公司正在紧锣密鼓地加紧硬件及内容方向的开发，以便于快速完善VR技术并占领市场，无论是国际企业，还是国内巨头，都在争相着手布局虚拟现实。扎克伯格表示“沉浸式3D 内容显然是继视频之后下一个革新”，各领域巨头也越来越多的加入到这场人类技术革新运动中。盘点近十年来的世界影视，其中最靓丽的风景莫过于好莱坞影视中的高科技奇观。

虚拟现实技术，就是利用计算机模拟创建一种三维空间的虚拟环境，通过眼镜、头盔、手柄等硬件设备提供给用户多方面的真实感官体验，包括视觉、听觉、触觉等交互体验，让体验者仿佛身临其境、毫无限制地置身于虚拟环境中。虚拟现实技术必须要达到准确性、低延迟、无限传输、大空间等模拟现实交互条件，运动捕捉系统的标记位置必须精准，用户才能获得基本的VR 体验；低延迟才能使体验者动作达到高效的实时渲染，达到无明显的滞后感；运动捕捉数据以无线的方式传输到体验者佩戴的眼镜上，大面积空间必须具备同时捕捉多人的能力。虚拟现实技术具有多感知性、存在感、交互性、自主性等优势特点[1]。虚拟现实所渗透的领域极其广泛，如电影制作、游戏动漫、广播电视、医疗、娱乐、军事航天、营销展示、教育、技能训练等。

二、文化遗产数字化保护与传播的意义

随着国家乡村振兴战略的提出与实施，对民族地区优秀文化建设日益迫切，与之相关的应用研究正显现出其重要性。利用虚拟现实技术，针对文化遗产数字化保护与传播问题展开系统而深入的研究；为及时抢救、保护和开发文化遗产，提出了基于虚拟现实技术的文化遗产数字化保护与传播的理论体系；为进一步开发和打造文化遗产的特色文化产业，探索文化遗产的传承创新模式，提供理论支撑和方法指导。

运用虚拟现实技术，对于增强感官体验、创新内容表达、优化传播模式、活化传承效果具有明显优势，能够成为文化遗产创造性转化和创新性发展的突破口；对于实现乡村振兴战略的发展目标，推动文化遗产的数字化保护与活化，打造优质的文化内容生态，拓展内容传播深度以强化传播效果都具有重要的实践意义与应用价值。

三、文化遗产数字化保护与传播的应用

新世纪以来，世界各国对文化遗产的保护更加关注和重视，对文化遗产数字化的采集、记录、保存、保护、展示、传播等研究，采用数字化手段进行保护、传承、开发和利用，越来越多的应用于文化遗产的保护工作中。在国内，20 世纪90 年代，敦煌研究院开始对敦煌石窟壁画进行数字化保护与传播研究，中国的文化遗产进入数字化保护与传播研究阶段。随后，故宫进行了数字化保护与传播研究，构建了故宫的数字模型、文创产品与网站等[2]；文化遗产数字化保护与传播策略的研究，敦煌艺术以数字化的动画方式创新发展，是优秀传统文化复兴与传播的重要途径。

在理论与实践研究方面，分析文化遗产数字媒介传播渠道，探索数据库和搜索引擎的设计及开发方法，进行数字化应用和大数据分析；探讨文化遗产数字化保护与传播的手段及意义，提出文化遗产的两种传承方式：技艺传承和文化传播。在技术应用研究方面，对文化遗产数字化保护及数据库建设标准体系进行研究，分析数字化技术手段的类型；从基础理论、技术、管理和应用等层面建立文化遗产数字化传承的知识体系和价值体系，通过可视化表达保护与传承文化遗产，构建文化遗产数字技术综合运用体系，提出适合我国文化遗产的传播路径。在文化遗产数字化研究方面，通过传统知识、传统观念与新技术和新手段之间的交互式探索，以故宫博物院、无锡运河、惠山泥人、剪纸艺术、刺绣艺术等文化遗产为例，对文化遗产的数字化保护与传播进行探究，提出文化遗产数字化保护与传播的策略与方法，建构文化遗产的数字化传播模式。

四、虚拟现实技术在文化遗产领域的应用

近年来，虚拟现实技术在文化遗产领域中的应用越来越多，相关文章大都以物质文化遗产为研究对象，主要集中在古建筑、古村落的数字化保护与传承方面，最受关注的是三维建模的精度、交互设计和体验感方面，虚拟现实技术在文化场所中的应用中比较突出，加快了城市虚拟博物馆和线上数字展厅的建设。虚拟现实（VR）技术为研究者提供了一个强有力的可视化研究工具；虚拟现实技术在文化遗产保护与传播领域包括两个方面：物质文化遗产和非物质文化遗产。

在物质文化遗产方面，以意大利重要文化遗址帕埃斯图姆、北苏门答腊萨摩西岛传统巴塔克多巴房屋等为例，通过三维建筑可视化模型、摄影测量法和图像纹理映射法，设计VR 应用程序，复原建筑遗址和石刻雕塑；通过眼动、手势互动和全息投影的方式近距离接触展品，通过眼动、手势等自然交互手段，放大缩小观察展品的详细细节，包括符号、图案、文字、纹理、颜色等造型，实现文化遗产传播中的自然交互；运用虚拟现实技术，以河南省安阳市汤阴县城的羑里城遗址为例，修复还原了古建筑遗址，敦煌石窟数字资源的全球共享和永久保存，多个经典洞窟的高清数字化内容及全景漫游，实现了敦煌壁画的数字化保护与传播，故宫的紫禁城、清明上河图等虚拟现实项目增强了游客的交互感、沉浸感和体验感。未来虚拟现实技术在文化遗产保护领域具有很广泛的前景[3]。

在非物质文化遗产方面，以红色文化、口头故事、声音、皮影戏、昆曲、川剧、福清光饼、油纸伞、苗族赶秋节、南京“秦淮灯会”、民族地区文化、中华优秀传统文化为例，使用虚拟现实技术等数字化方式来保护、传承和发扬非物质文化遗产的研究，是当前非物质文化遗产领域数字化保护与传承的探索及具体应用。

五、虚拟现实技术在广西花山岩画遗产数字化保护中的应用

广西花山岩画是广西壮族先民骆越人在广西左江支流明江右岸的临江峭壁上绘制的赭红色岩画，距今有2016 年广西花山岩画遗产被列入世界遗产名录。利用虚拟现实技术开展广西花山岩画遗产数字化保护已经成为学者们研究的课题，广西花山岩画虚拟再现与展呈已经在全面展开。

利用无人机航拍摄影测量、三维激光扫描数据拼接等虚拟现实技术，采集岩画及岩画周边区域空间信息；对岩画遗址进行重复建模，选出最适合的复原方案，数字化修复还原广西花山岩画的原生形态；为广西花山岩画遗产的完整性、原真性保存提供数字化的保障，将宝贵的岩画遗产实现长久的数字化保存，不会对岩画遗产造成损坏且极大地降低了修复成本。数字化留存技术让岩画的整体环境和局部精细内容得以无损保存，不会随时间的推移而受到损害和消失。

基于虚拟现实技术，进行系统深入的应用研究，借鉴相关研究领域的成功经验，提出广西花山岩画遗产数字化虚拟现实系统的路径和策略。广西花山岩画虚拟现实系统开发的基本流程分为资料收集、图像采集、三维建模、交互控制、实时渲染和软件优化等几个阶段。

（一）资料收集

了解广西花山岩画的自然地理与历史、分布与特点、年代分期与族属、图像内容及社会功能、艺术风格与作画技法、保存现在与其他文化的关系等；对广西花山岩画文化遗产保护与传播的存在问题、瓶颈制约与发展前景等进行研究，总结数字技术应用在岩画文化遗产领域的研究成果，弥补现有研究的不足与局限；对其数字化保护与传播过程中的影响因素进行数据收集与处理，进行相关分析。这为今后学术界对广西岩画进行广泛深入的研究，打下良好的基础；同时也为有关部门做好岩画的保护工作提供依据。

广西花山岩画是战国至东汉时期由居住在这里的骆越人及其后裔所绘制。他们是现代壮族的先民。人们绘制这些岩画，不是为了观赏，也不是单纯的记事，而是有着强烈的社会功利目的。

左江地区处于祖国的南陲，是壮族及其先民生活的家园。骆越人在这里创造了丰富的物质文化和精神文化，为开发祖国的南疆，缔造中华民族悠久的历史和灿烂多姿的文化，作出了贡献。由于壮族及其先民没有自己的文字，因而无法记载自己的历史。在汉文文献中，虽然有一些壮族先民的历史记载，但由于受封建思想的影响记载不详，甚至加以歪曲，不可能全面、系统地反映壮族历史。这样，壮族先民的历史足迹多淹没在历史的长河中，使我们认识和探讨其社会历史发展情况带来了困难。庆幸的是，壮族先民在与自然进行艰苦的斗争中，出于一种精神上的寄托，不畏艰难险阻，在悬崖峭壁上绘出一幅幅壮观的岩画，从而留下了他们的历史脚印。这些岩画犹如一面特殊的聚光镜，把久已消失的骆越历史的一幕浓缩重现在我们的面前。它们以其粗犷拙朴的笔触、程式化的画面和内蕴深沉的内容，将古代骆越人日常的社会生活以及当时人们的精神面貌、思想观念和美学观念，集中而真实地展示出来了，对研究我国少数民族的历史、文化艺术史以及民族关系史等问题，也具有重要的学术价值[4]。

从广西花山岩画的分类来看，图形的内容方面，包括人物图像、器物图像、动物图像、圆形图像、未成形图像等；岩画的社会功能方面，包括消除水旱灾害、保障人丁兴旺等；绘画技法方面，包括平涂剪影法、概括与夸张法、均衡对称法、主次对比法等；艺术特征方面，包括以人为主题、整体性强、气势雄浑壮观、图像程式化、画面热烈豪放、节奏感强等；具有强烈的时代风格和民族风格。

（二）图像采集

图像采集是虚拟现实技术的素材基础，是进行三维虚拟建模的素材依据。图像采集常用的方法是采用三维扫描技术或摄影技术等，拍摄成数码照片，拍摄时使用单反相机、三角架、转盘等摄影器材，变化不同角度拍摄单张或多张连续照片。对于花山岩画的空间环境关系，可以利用全景摄影技术，突出环境开阔的气势，全景摄影是将相机固定，以固定点作为圆心在一个平面内旋转相机，分段连续拍摄，并存储照片，然后把这组照片拼接成一个全景图像，为下一步三维建模做准备。

（三）三维建模

广西花山岩画虚拟现实项目的核心工作是三维建模，三维建模的速度与准确性是项目开发过程的关键。为充分展现骆越文化及少数民族文化精神，不仅要对花山岩画的环境景观构成进行建模还原，还要对少数民族人民生活的场景、人物、服装、道具等进行建模，充分展现骆越故事及少数民族历史故事。三维环境景观建模通常是对空间及实体等进行建模，便于数字化永久保存景观，常用的方法是利用几何建模技术构建景观与故事场景的几何模型，做到模型应与原景观大小、比例、色彩和纹理相一致，与几何模型进行叠加贴图，并进行透明处理与无缝对接，同时进行相关技术处理[5]。以历史故事为背景或依据，对骆越人进行角色设计和三维建模，运用动作捕捉设备进行动作绑定和捕捉，真实还原和再现骆越人的生活场景及动作习惯。

（四）交互控制

花山岩画虚拟现实系统的实现，需要在Unity3D 软件中进行交互设计和设置，Unity3D 具有强大的可视化功能，支持Java Script、C#脚本语言，突出程序设计的应用，编程控制和操作流程很适合花山岩画虚拟景观和历史场景的再现，能实现花山岩画虚拟历史故事的逼真演绎。在具体设计过程中，将花山岩画遗产的景观、场景、角色等三维模型导入到Unity3D 软件平台，注意角色大小与场景的比例、画面风格与色彩的一致性等相关问题。通过程序设计和编程控制，实现游客眼动或手势互动等自然交互形式，增强浏览者的沉浸感和体验感。在虚拟现实技术支持下实现对广西花山岩画的修复和还原。

（五）实时渲染

区别于传统的3Ds Max 和Maya 等视频动画软件，将前期制作的岩画环境景观、场景、角色等三维模型导入到 Unity3D 中，并进行坐标系统关联。Unity3D 能够进行的分层渲染和分层输出，可以让场景、角色在多个不同计算机中进行同步渲染，缩短渲染时间。环境效果是实时渲染过程最关心的问题，包括天空、地面、天气效果和水面效果等。Unity3D 中支持镜头切换和后期处理等功能，包括粒子、模糊、反射、发光、纹理等等，这些功能都可以通过程序应用和编程设计来实现。

六、虚拟现实技术在广西花山岩画数字化传播路径的应用

利用采集、存储、处理、展示、传播等数字化技术将广西花山岩画遗产复原与活化，以新的数字形态进行更好的保护、传承和传播[6]；新时期花山岩画传播应采取建立数字博物馆、打造独有的岩画品牌、借鉴其他地区的优秀经验开展相关管理等措施；运用数字人文技术构建岩画文化遗产数据库、建设网格化保护体系、实现国际岩画数据资源共享、激发公众参与岩画保护等，形成数字人文岩画遗产传播新模式。花山岩画遗产数字化保护与传播将有利于少数民族文化复兴，适应新时代壮美广西发展需求。我国对于岩画文化遗产的数字化研究总体呈上升趋势，有巨大的研究空间。

（一）开发数字作品

挖掘花山岩画及历史传奇故事，开发形式多样的动漫、微电影和游戏等数字化作品，讲好花山故事，花山王子动漫作品的创作，很好的呈现了骆越文化，提升了受众整体认知，促使少数民族文化得到更好的传播[7]。传播骆越文化及少数民族文化，讲好花山及少数民族民间故事，借助数字化的动漫、微电影和游戏等艺术表现形式，发掘内涵丰富的骆越文化、少数民族文化及民间故事，提升大众对骆越文化和少数民族文化的认知，通过数字作品的方式呈现与传播给观众[8]。

（二）开发文创产品

壮族是有悠久历史、光辉革命传统、灿烂文化的少数民族。研究骆越文化及少数民族文化，探索其历史意义和科学价值，吸取其精华，赋予时代的精神，可以继承发扬民族传统优秀文化，可以提高民族的自尊心、自信心和自豪感。

广西左江流域的整个岩画图像绘制均为赭红色，在周围环境的衬托下格外靓丽，充分反映出赭红色岩画生命活力象征。充分挖掘花山岩画的当代价值和文化深层内涵，花山岩画呈现出的符号、图案、色彩等造型，运用在旅游文创产品方面，具有很好的象征性和审美性意义，具有很大的开发和利用价值。以各种互联网媒体为载体，实现广西花山岩画文化创意产品的开发，

（三）开发虚拟体验项目

使用虚拟现实技术，通过崇左市壮族博物馆的“左江花山岩画文化景观陈列”虚拟博物馆，以数字化手段呈现花山岩画文化景观、数字作品和文创产品，重构骆越人的原生态场景，实现花山岩画展呈的科技感、现代感和时代感，实现骆越文化及少数民族文化的数字化传播与传承。通过岩画本体的图像采集，建立三维模型与素材库，实现虚拟现实交互设计与控制；对数字作品及文创产品，进行交互和沉浸式的体验，让体验者沉浸在虚拟的历史故事中，达到多渠道的传播作用。

（四）拓展传播平台

手机已成为人们的基础设备，QQ、微信、APP、公众号、小程序等作为传播平台，将多种传播模式相融合，尤其是5G 技术的优势为未来广西花山岩画数字化传播提供了技术支持。帮助人们更多更深入地了解花山岩画和骆越文化。通过虚拟现实技术和传播平台的拓展，对花山岩画的景观构成、图像内涵、作画技法、艺术特点、文化传承、申遗之路等进行生动全面的展示和宣扬，是保护和传承广西花山岩画文化遗产的重要一环，应用虚拟现实技术是实现广西花山岩画文化遗产数字化活态保护利用的重要推手。

七、结语

我国岩画遗产数量众多，分布遍及全国，本文介绍了广西花山岩画，还有宁夏贺兰山岩画、内蒙古阴山岩画和云南岩画等。虚拟现实、增强现实等数字化技术的应用，不仅能让人身临其境，置身其中，更有利于岩画遗产的保护与活化，有利于骆越文化及少数民族文化的传承与传播。艺术与科技的融合创新为岩画遗产的保护、传承和传播提供了新的研究路径。