基于三維可視化技術(shù)的云岡石窟文化傳播策略研究與實(shí)現(xiàn)

摘要：本文分析了三維可視化技術(shù)應(yīng)用于云岡石窟景點(diǎn)中的優(yōu)勢(shì)，使用Unity3D、3ds Max等技術(shù)，構(gòu)建了基于三維可視化技術(shù)的云岡石窟景點(diǎn)虛擬漫游系統(tǒng)，并借助文本、音頻、動(dòng)畫(huà)等多媒體技術(shù)手段，使用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)就可以全方位、細(xì)致地考察云岡石窟景點(diǎn)的各窟室內(nèi)外構(gòu)造和漫游整個(gè)景區(qū)，足不出戶便可領(lǐng)略云岡風(fēng)情。

關(guān)鍵詞：文化傳播；虛擬漫游；三維可視化；動(dòng)態(tài)交互

中圖分類(lèi)號(hào)：G202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2017）05-0070-03

引言

歷史文化遺產(chǎn)是人類(lèi)文明與智慧的結(jié)晶，山西省大同市作為一座歷史名城和曾經(jīng)的北魏國(guó)都，有著以云岡石窟為代表的一系列北魏物質(zhì)文化遺產(chǎn)，但這些文化遺產(chǎn)歷經(jīng)歲月的洗禮后，出現(xiàn)了不同程度的損壞。使用傳統(tǒng)技術(shù)手段對(duì)文物進(jìn)行保護(hù)，存在只能夠使用文字、二維繪畫(huà)或者照片等方式，且不能很好地展示出文物本身的三維形態(tài)和當(dāng)時(shí)條件下一些相關(guān)的科技水平、雕塑工藝等更全面信息的弊端。而采用三維可視化技術(shù)，能夠使上述問(wèn)題得到妥善解決。

云岡石窟景點(diǎn)中使用三維可視化技術(shù)的特點(diǎn)

近年來(lái)，我國(guó)在文物考古方面使用了一系列的三維數(shù)字建模和三維可視化技術(shù)，有很多成功之作，如陜西兵馬俑的數(shù)字化景區(qū)旅游的實(shí)現(xiàn)等。這些實(shí)踐對(duì)三維數(shù)字建模技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)上的進(jìn)一步開(kāi)展起到了重大的推動(dòng)作用。

本文所說(shuō)的三維可視化技術(shù)在云岡石窟的應(yīng)用中有自身顯著的優(yōu)勢(shì)：①利用三維可視化技術(shù)，易與使用者交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)云岡石窟各景點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)查詢功能；②采用二維地圖與三維虛擬景點(diǎn)場(chǎng)景相結(jié)合的表現(xiàn)方式，使用戶既能享受常規(guī)二維地圖表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越方位感，又能得到三維技術(shù)呈現(xiàn)的真實(shí)感和沉浸感；③使用漫游一體化、光影一體化等三維一體化與漫游技術(shù)，營(yíng)造更為自然和逼真的室內(nèi)外漫游視覺(jué)體驗(yàn)；④景點(diǎn)整體的介紹和各窟的具體介紹都配備有實(shí)時(shí)的語(yǔ)音解說(shuō)功能，使用戶隨時(shí)都有緊跟導(dǎo)游介紹、身臨其境的真實(shí)感；⑤景點(diǎn)大到整個(gè)場(chǎng)景，小到每個(gè)構(gòu)件，都附有詳細(xì)的多媒體資料，如相關(guān)的圖片、文本、動(dòng)畫(huà)、音視等信息，這些資料結(jié)合實(shí)時(shí)渲染的三維模型對(duì)古建筑的檔案管理、考古等都具有很大的參考價(jià)值。

三維可視化技術(shù)在云岡石窟中的應(yīng)用

筆者所采用的建模工具為3ds Max，數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具為SQLServer 2005，動(dòng)畫(huà)制作軟件為Flash。

1.搭建總體設(shè)計(jì)框架

對(duì)云岡石窟開(kāi)展的三維信息可視化工作，主要包括信息采集、重建模型、搭建場(chǎng)景、動(dòng)畫(huà)制作和語(yǔ)音錄入、漫游處理、功能實(shí)現(xiàn)及后期完善等方面。

（1）信息采集。這是以后各制作階段的基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)地拍照處理和在互聯(lián)網(wǎng)搜集等方式獲取云岡石窟的二維化信息，如圖片、文字介紹等。

（2）重建模型。利用第一步搜集到的各類(lèi)信息對(duì)云岡石窟的模型進(jìn)行重建，主要工具是3ds Max。

（3）搭建場(chǎng)景。主要是使用第二步建立好的模型，創(chuàng)建完整的場(chǎng)景，包括地形、周邊環(huán)境等，搭建過(guò)程是在3ds Max中完成，最后導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D中。

（4）動(dòng)畫(huà)制作和語(yǔ)音錄入。使用Flash制作動(dòng)畫(huà)并鏈入場(chǎng)景，錄入語(yǔ)音講解石窟區(qū)各景點(diǎn)介紹。

（5）漫游處理。在Unity 3D中實(shí)現(xiàn)漫游功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)各景點(diǎn)查詢。

（6）功能實(shí)現(xiàn)。在第五步實(shí)現(xiàn)了漫游，接著給各場(chǎng)景的布局實(shí)物上建立按鈕，實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，該過(guò)程中會(huì)使用到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，在其中搭建好數(shù)據(jù)庫(kù)后與Unity進(jìn)行連接，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)調(diào)出數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)各用戶的操作。

（7）后期進(jìn)行觀察和完善。對(duì)不滿意的地方進(jìn)行修改并不斷完善，以達(dá)到預(yù)期的效果。

2.三維可視化技術(shù)在云岡石窟中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）模型的搭建與設(shè)計(jì)。

以第六窟為例，它的雕刻是云岡石窟所有窟中最為精美的，兩層結(jié)構(gòu)十五米高的方形塔柱直接窟頂，塔的四面和周?chē)鷫Ρ跊](méi)有一塊不曾雕刻的地方，東、西、南、北四面都開(kāi)出大型佛龕。除去北面“釋迦、多寶”二佛并坐外，其余各面都有對(duì)應(yīng)坐佛，東面交腳菩薩，南面釋迦牟尼佛，西面阿彌陀佛，佛龕更是各不相同。在對(duì)中心塔柱建模時(shí)可以選用長(zhǎng)方體，再轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形進(jìn)行模型的處理，這主要是考慮到上層的四角都雕有方形九層塔。在建模時(shí)要將這四周的塔建出來(lái)。洞窟的四壁在建模時(shí)采用面片建模最為方便，考慮到觀看者只觀看洞內(nèi)的場(chǎng)景，除了南壁以外基本一張面片一張貼圖。在南壁的建造上要將門(mén)的位置和天窗的位置留出來(lái)。使用3ds Max搭建中心塔柱和四周墻壁并貼圖完成后的效果圖如圖1所示。

（2）使用Unity 3D中搭建場(chǎng)景。

界面設(shè)計(jì)是人與機(jī)器之間傳遞和交換信息的媒介，為了更好地表現(xiàn)云岡的文化風(fēng)情，帶給觀賞者更好的視覺(jué)享受，登錄后的界面色彩上選取石窟群的顏色為主色調(diào)，搭配藍(lán)天白云，視覺(jué)清晰。通過(guò)點(diǎn)擊按鈕“石窟區(qū)”“游覽區(qū)”即可選擇想去的景點(diǎn)。登錄后的界面如圖2所示。

點(diǎn)擊進(jìn)入游覽區(qū)，使用鼠標(biāo)或鍵盤(pán)可以360度全方位漫游云岡石窟各游覽勝地，如云崗石窟區(qū)、曇曜廣場(chǎng)、佛光大道、靈巖寺等，點(diǎn)擊右下角的地圖可彈出放大并快捷選擇到達(dá)目的地，效果如圖3所示。

通過(guò)登錄后的界面選擇和游覽區(qū)的地圖點(diǎn)擊都可以方便地到達(dá)石窟群區(qū)，石窟區(qū)首界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，并嵌入了關(guān)于景點(diǎn)的女聲解說(shuō)，使用戶有身臨其境的感覺(jué)。用戶可以通過(guò)首界面的查詢對(duì)話框，輸入想要到達(dá)的窟穴，也可以通過(guò)鼠標(biāo)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)石窟的選擇。

（3）制作佛傳故事動(dòng)畫(huà)。

仍以第六窟為例，除了方形塔柱和周?chē)鷫Ρ?，下層還有保存完整的三十多幅浮雕，描寫(xiě)了釋迦牟尼從誕生到成道以來(lái)的佛傳故事，整個(gè)石窟既烘托出佛國(guó)世界的神圣與莊嚴(yán)，也反映出人們對(duì)美好生活的向往與追求。為使用戶對(duì)第六窟有更豐富的認(rèn)識(shí)，筆者使用Flash將該窟的“右腋誕生”“抱子返城”和“相師占卜”等佛傳故事壁畫(huà)制作了動(dòng)畫(huà)，點(diǎn)擊在第六窟中對(duì)應(yīng)的壁畫(huà)位置，即可觀賞到生動(dòng)逼真的動(dòng)畫(huà)。上頁(yè)圖4是“釋迦牟尼佛右腋誕生”的動(dòng)畫(huà)截圖。

結(jié)束語(yǔ)

本文筆者基于三維可視化技術(shù)，使用Unity3D、3ds Max等工具，為云岡石窟景點(diǎn)提供了翔實(shí)的數(shù)字化表示和逼真的交互式展示。為了使用戶自然、方便地了解其設(shè)計(jì)方式和細(xì)節(jié)，除了可視化技術(shù)一般的景點(diǎn)縮放、平移、旋轉(zhuǎn)和自由漫游等人機(jī)交互功能外，筆者還將重點(diǎn)放在多模態(tài)可視化、室內(nèi)外三維一體化表示與漫游和多媒體屬性查詢上，并制作了有關(guān)各石窟佛傳故事的動(dòng)畫(huà)，使得用戶觀賞石窟的感受更為豐富。最后筆者希望本文的研究能對(duì)云岡石窟景點(diǎn)的文化傳承和傳播起到一定的作用。

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作者簡(jiǎn)介：吝春妮（1979─），女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?、?jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用、遠(yuǎn)程教育研究。

基金項(xiàng)目：本文受山西大同大學(xué)科學(xué)研究項(xiàng)目（2015K3）資助。