摘要：隨著科技的發(fā)展和更替，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化復(fù)原方面的技術(shù)發(fā)展的愈來(lái)愈健全，對(duì)人類非遺保護(hù)的數(shù)字化復(fù)原具有可實(shí)際運(yùn)作的可行性。本文主要闡述借助于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析南京明故宮遺址數(shù)字化復(fù)原AR技術(shù)的完整運(yùn)用過程；介紹了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的南京明故宮數(shù)字化復(fù)原對(duì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)和傳播中華文明的淵源流長(zhǎng)的歷史文明有著重要的意義；以及在發(fā)展南京的旅游產(chǎn)業(yè)方面具有重要的實(shí)踐意義，同時(shí)在未來(lái)也具有可觀的前景。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；南京明故宮遺址數(shù)字化復(fù)原；旅游產(chǎn)業(yè)

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-864X（2016）03-0294-02

一、AR概念的概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR）[1]也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，簡(jiǎn)稱 MR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)最早是在1990年被提出。增強(qiáng)顯示技術(shù)主要包含了三維建模、多媒體、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)等技術(shù)的融合。隨著隨身現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，機(jī)器的性能上升，運(yùn)算能力也隨之提升。同時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用的領(lǐng)域也隨之越來(lái)越廣泛，最早增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了最早的開發(fā)和研究，其主要運(yùn)用在軍事、醫(yī)療、工業(yè)、古跡復(fù)原和數(shù)字化遺產(chǎn)保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。

二、南京明故宮的數(shù)字復(fù)原的開發(fā)現(xiàn)狀

南京故宮，是明朝首都應(yīng)天府的故宮。明故宮建于1366年元至廿六年，建筑面積超過101.25萬(wàn)平方米，前后花了將近二十多年完成建構(gòu)。在中世紀(jì)時(shí)是世界上之最宮殿并譽(yù)為“世界第一宮殿”。經(jīng)過幾百年的歷史變遷，如今保留下來(lái)的遺跡少之又少，現(xiàn)部分遺址已列為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位；2012年11月，被列為中國(guó)海上絲綢之路項(xiàng)目遺產(chǎn)之一?，F(xiàn)如今南京現(xiàn)存遺址主要有：五處宮門（午門、奉天門、東華門、西華門、西安門以及玄津橋）六處宮殿遺址（奉天殿、謹(jǐn)身殿、乾清宮、文華殿、奉先殿、坤寧宮）、太廟遺址、社稷壇遺址等遺跡。這些遺址大多數(shù)還只有的部分石礎(chǔ)，此等類似文物保護(hù)措施迫在眉睫?？萍嫉陌l(fā)展為文物的復(fù)原恢復(fù)不僅節(jié)省了財(cái)力和時(shí)間，同時(shí)也帶來(lái)了新感官體驗(yàn)?；贏R技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)選擇這些現(xiàn)存的南京故宮僅存的遺跡作為支撐，展示模擬虛擬現(xiàn)實(shí)和真實(shí)空間“縫合”、疊加展示。目前國(guó)內(nèi)至今沒有明確的文獻(xiàn)資料利用AR技術(shù)對(duì)南京明故宮進(jìn)行數(shù)字化復(fù)原的具體開發(fā)和實(shí)施計(jì)劃。實(shí)地勘察大部分的景點(diǎn)已經(jīng)被他人遺忘具體的建筑模樣了，成為所謂的無(wú)實(shí)際開發(fā)作用的廢墟。

三、基于AR技術(shù)南京明故宮數(shù)字化復(fù)原過程分析

（一）聚集各個(gè)學(xué)科背景的優(yōu)秀人才，利用數(shù)字科技復(fù)原的技術(shù)運(yùn)用的各個(gè)領(lǐng)域和交叉的可能性，建立一個(gè)具有協(xié)作力的團(tuán)隊(duì)，為未來(lái)打造精致的南京明故宮數(shù)字復(fù)原AR技術(shù)準(zhǔn)備醞釀好的成果打好基礎(chǔ)。

（二）利用學(xué)科背景的進(jìn)行南京明故宮的各類考察收集古跡資料，讓靜態(tài)的圖片能夠通過新的AR技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化成三維數(shù)字化呈現(xiàn)。主要是利用皇宮具有特色的宮廷用具和建筑模型等具有典型的明朝歷史特色的元素進(jìn)行有目的的篩選。借助AR技術(shù)的工作原理利用現(xiàn)今僅有的現(xiàn)實(shí)遺址，主要有五處宮門（午門、奉天門、東華門、西華門、西安門以及玄津橋）六處宮殿遺址的部分石礎(chǔ)（奉天殿、謹(jǐn)身殿、乾清宮、文華殿、奉先殿、坤寧宮）、太廟遺址、社稷壇遺址等遺跡進(jìn)行資料主要收集，建立完整的數(shù)據(jù)圖文資料庫(kù)。

（二）根據(jù)AR具有實(shí)時(shí)追蹤定位特點(diǎn)，將南京明故宮具有特征性的標(biāo)志性的建筑圖標(biāo)，進(jìn)行視覺化識(shí)別。從圖像注冊(cè)信息和虛擬對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的獲取到unity3d圖像的變換到渲染這個(gè)過程其中有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是收集南京明故宮收集的圖文數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息整理并對(duì)虛擬對(duì)象的數(shù)據(jù)處理，利用動(dòng)畫原理建造三維軟件進(jìn)行模擬仿真明故宮的模型在進(jìn)行數(shù)據(jù)化的注冊(cè)信息處理兩者的信息綁定最后展示在游客的眼前。最后就完成了一個(gè)完整的AR數(shù)字化復(fù)原全部過程了。AR技術(shù)互動(dòng)式交互設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。展示的方法大致分為三種：定點(diǎn)觀察式[2]、手持PDA移動(dòng)式、可穿戴設(shè)備式這三種戶外的AR技術(shù)形式。

1.定點(diǎn)觀察式，顧名思義要在原有的遺址位置上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)全場(chǎng)景的變換角度觀察增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果。游客可以利用單用戶旋轉(zhuǎn)鏡筒式在選定的五處宮門、六處宮殿遺址的部分石礎(chǔ)等遺址上的三維模型，通過鏡頭焦點(diǎn)調(diào)整、光線的調(diào)節(jié)、真實(shí)和虛擬世界的切換、仿真現(xiàn)場(chǎng)的聲音、視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)的外界的實(shí)體進(jìn)行疊加和縫合。達(dá)到一種真假難辨別的視覺效果。

2.手持PDA移動(dòng)式，這涉及到全球跟蹤定位、無(wú)線通信、位置的計(jì)算和服務(wù)，手持PDA式的系統(tǒng)用其對(duì)準(zhǔn)真實(shí)場(chǎng)景明故宮的遺址，進(jìn)行圖像獲取和顯示，通過無(wú)線傳輸?shù)胶笈_(tái)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。AR技術(shù)三維模型仿真庫(kù)會(huì)進(jìn)行信息匹配圖像注冊(cè)信息，進(jìn)行信息相互縫合和疊加，最后將信息又通過無(wú)線傳回游客手持PDA顯示器上。

3.可穿戴式設(shè)備式，該體驗(yàn)相對(duì)前面兩類比較完善，游客在現(xiàn)場(chǎng)觀摩的時(shí)候需要頭戴頭盔顯示器，頭盔顯示器主要有光學(xué)透視式和視頻透視式，兩者都可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的轉(zhuǎn)化注冊(cè)信息匹配現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景最后在頭盔顯示器上展示以假亂真的視覺效果。

四、利用AR技術(shù)進(jìn)行南京明故宮復(fù)原技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

（一）隨著數(shù)字科技時(shí)代的到來(lái)，對(duì)歷史文明遺跡的數(shù)字化恢復(fù)成為可能。AR技術(shù)主要利用現(xiàn)代的傳感設(shè)備，連接真實(shí)的明故宮現(xiàn)在僅有的文化遺址進(jìn)行數(shù)字化定位分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人和遺址現(xiàn)場(chǎng)的完美結(jié)合，讓人產(chǎn)生一種“身臨其鏡”的視覺感受。與傳統(tǒng)的非數(shù)字化保護(hù)歷史名跡手段相比較利用數(shù)字化AR復(fù)原技術(shù)的具有便捷的保存功能。

（二）南京是一塊有著豐富歷史文化背景的土壤，利用AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使南京明朝古建筑群數(shù)字化再現(xiàn)歷史輝宏場(chǎng)景。利用技術(shù)和旅游景點(diǎn)特色，刺激和吸引游客對(duì)新型的AR技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的多樣化的主動(dòng)消費(fèi)拉動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)[3]，利用AR技術(shù)的真實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)“縫合”的特點(diǎn)，借助數(shù)字化復(fù)原、多媒體、創(chuàng)意創(chuàng)作等將明故宮特色的文化等傳統(tǒng)的二維呈現(xiàn)方式重新以多維度、多角度、多樣化以數(shù)字化技術(shù)在游客的眼前的視覺體驗(yàn)的再開發(fā)，例如數(shù)字漫畫動(dòng)畫、數(shù)字化影像、有聲的環(huán)境等感官體驗(yàn)，同時(shí)可以增加游客對(duì)產(chǎn)品的參與和互動(dòng)，既可以添加趣味性也可以?shī)蕵飞硇摹?/p>

（二）在文化遺產(chǎn)的保護(hù)和傳播中華文明的淵源流長(zhǎng)方面做出了突出的貢獻(xiàn)，同時(shí)對(duì)南京明故宮的旅游業(yè)的品牌打造成了一個(gè)無(wú)形的推廣。

五、南京明故宮遺址數(shù)字化復(fù)原的意義

南京，簡(jiǎn)稱寧，是中國(guó)四大古都之一，有著“六朝古都”、“十朝都會(huì)”之稱。是中華文明重要的發(fā)祥地之一，這里有著濃厚的文化底蘊(yùn)和豐富的歷史遺存，這對(duì)發(fā)展南京的旅游行業(yè)發(fā)展既是新的機(jī)遇又是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，意義主要有以下幾點(diǎn)：

（一）提升了南京市的旅游行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。特色性的模范作用可以吸引一批觀眾慕名而來(lái)。樹立了南京市的國(guó)內(nèi)外的知名城市特色形象，歷史的文化內(nèi)涵的注入讓南京故宮更加的飽滿生動(dòng)形象為更多的游客主動(dòng)選擇這種新型的科技化服務(wù)。在保護(hù)歷史遺跡的前提下，豐富和傳播了中華文化的博大精深，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的特點(diǎn)。

（二）利用AR技術(shù)的多樣性，發(fā)展創(chuàng)意類別的地方、特色主題創(chuàng)作的數(shù)字化文化產(chǎn)品，帶動(dòng)南京本地的創(chuàng)意文化經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（三）利用數(shù)字化復(fù)原AR技術(shù)不僅可以帶動(dòng)南京的文化創(chuàng)意經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和傳播區(qū)域旅游文化的特色，而且對(duì)南京古跡的保護(hù)歷史文物可持續(xù)發(fā)展旅游業(yè)有著重要的意義。

借助AR數(shù)字化技術(shù)，明故宮的復(fù)原與傳統(tǒng)的不可彌補(bǔ)的技術(shù)上更上了一層樓，在未來(lái)研究南京在建設(shè)古跡保護(hù)工程中應(yīng)積極利用和開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用。 AR技術(shù)在發(fā)展旅游業(yè)和傳承中華歷史文明優(yōu)點(diǎn)尤為突出，并且在保護(hù)歷史古跡和旅游產(chǎn)業(yè)開發(fā)上起著不可估量的“前途”。既可以拉動(dòng)旅游行業(yè)和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的生長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)傳播南京旅游產(chǎn)業(yè)文化起到了一個(gè)無(wú)形的正面宣傳作用，這對(duì)促進(jìn)南京的繁榮和諧發(fā)展具有重要積極意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王涌天、鄭偉、劉越、常軍，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)圓明園現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字重建，文章編號(hào)：1000一7857（2006）03一0036一05

[3]余日季、唐存琛、胡書山，基于 AR 技術(shù)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)化開發(fā)研究——以黃鶴樓傳說(shuō)為例；文章編號(hào)：1003-8477（2014）04-0050-05

江蘇省2015年度研究生實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目

（備注）項(xiàng)目名稱：基于AR技術(shù)的南京明故宮遺址數(shù)字化復(fù)原項(xiàng)目編號(hào)：SJLX15_0474 項(xiàng)目承擔(dān)人：姚京頻

作者簡(jiǎn)介：姚京頻（1991--）女，漢，皖，在讀研究生，單位：南京藝術(shù)學(xué)院，研究方向：數(shù)字媒體藝術(shù)方向。