VR技术在古建筑保护和设计中运用范文
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摘要：伴随技术的发展、科学的进步，vr技术迎来了新高潮，由于VR技术设备的成本不断降低，技术不断趋于成熟，因而受到普遍关注，并在相关领域掀起了一股应用风潮。将虚拟仿真系统中的VR技术应用于古建筑保护和设计，可以有效提升古建筑的保护效果，延长古建筑的寿命，深受专家学者重视。本文首先阐述了VR技术的概念，其次，通过案例分析等手段分析VR技术对古建筑保护与设计的意义，最后探讨VR技术在古建筑保护和设计中的应用，希望有助于今后该领域的研究。
关键词：虚拟仿真；VR技术；古建筑；保护与设计
伴随科学的发展、社会的变迁，VR技术应运而生，逐渐被应用于各行各业，在工业、教育、医疗等领域内取得显著成就[1]。在我国大力发展文化旅游的政策引导下，以古建筑为主要旅游标志的景点层出不穷，各地都开始保护、开发古建筑，如何在不破坏古建筑原始风貌的基础上对其进行保护，是一个重要的问题。虚拟仿真系统中VR技术的应用，能有效防止在古建筑保护、研究、展示和利用中出现损坏古建筑的现象，使用VR技术对古建筑进行仿真处理，既能保护古建筑，又能给游客带来独特、新颖的视觉体验[2]。
一、VR技术的含义
VR技术是一种应用广泛的虚拟仿真技术，是指利用一定的技术手段将原本真实存在的事物虚拟化，用这种方式呈现的结果十分逼真，给人身临其境的感受。利用VR技术刺激人的感官，从而使游客获得更好、更全面的体验，如平时一些电子游戏就会应用VR技术，增强玩家的参与感，一些高校也会开设VR实验室，在讲解传统课堂难以阐明的技术和实验效果时，可以有效发挥VR技术的直观性、真实性等特点[3]。VR仿真是指营造立体三维环境，建立与真实情境基本相似的虚拟仿真系统，展现逼真的仿真效果。将VR技术应用于古建筑的保护与设计，也是该领域的一项重要突破，对古建筑的保护具有重要意义。
二、我国古建筑保护存在的问题
（一）古建筑保护意识有待增强
文化保护工作的切实、妥善地进行，不仅取决于党和政府的政策，还有赖于全民增强文物保护意识。近些年，人们的文物保护意识逐渐增强，有关部门也出台了古建筑保护的政策，但部分人仍然缺乏文物保护意识，对一些物质文化遗产造成了破坏。古建筑不是属于个人的，而是属于国家、属于全人类的，是全人类的共同财富，每个人都要有保护文化遗产的责任和意识。
（二）古建筑保护技术不够先进
当前，古建筑保护的技术水平普遍落后，一些地区对古建筑的保护只做表面功夫，起不到实质性的保护作用。一些地方政府为了促进旅游业的发展，将古建筑设为景区却疏于管理和维护，或是对古建筑过度改造，严重破坏其原态，导致许多古建筑出现毁坏、坍塌等严重问题。保护工作的落实，不能只依靠口头宣传，还需要大量的资金投入和技术引进，我国目前虽然高度重视古建筑保护，但技术还远远不够，只有引入新技术，才能真正做好古建筑保护工作。
三、VR技术在古建筑保护与设计中的意义
（一）提升古建筑展示效果
古建筑拥有悠久的历史，是研究古代建筑知识的教科书。许多古建筑业已消失，或仅存残垣断壁，难以修复和复原，成为文化损失。传统的古建筑保护和设计工作主要是由考古专家、古建筑专家和旅游部门共同合作完成，但是这种保护方式成本太高，且操作难度大，耗费人力物力多，因此不适合长期进行和推广。VR技术的应用为保护古建筑原状和充分展示古建筑的基本结构等提供了新的路径，进一步发挥了古建筑的历史价值和文化价值[4]。游客在观看VR产品时也会更具真实感，能多角度欣赏古建筑的美。VR技术能降低古建筑保护和设计工作的成本，呈现良好的展示效果，值得推广。
（二）延长古建筑生命力
古建筑年代久远，其建筑本体、地基、内部结构等或多或少会被自然或人为破坏。VR技术既能展示建筑风貌又能延长建筑寿命，由VR技术构建的古建筑场景能达到仿真的效果，全面展示古建筑的内部细节，游客通过VR技术营造的场景就能游览古建筑全貌[5]。
（三）整合古建筑文化
古代建筑在长期发展的过程中，其功能和造型基本完善，不同年代的古建筑是研究历史的重要物质资料。利用VR技术可以使古建筑得到更好的保护，全面、系统地展现古建筑的文化资源，给游客带来良好的体验。游客参观VR古建筑后能对古建筑形成更加全面的认知，对古建筑文化的宣传也有重要作用。
（四）增强传播力度
文化传播有很多制约因素，在古建筑保护工作中运用VR技术可以有效突破空间、时间的限制，采集古建筑的图像和结构形态，进行处理加工，使人们可以更加清楚地了解古建筑的形态和风韵，认识古建筑的美。
三、VR技术在古建筑保护与设计中的应用
（一）三维数据获取
使用VR技术时，首先要获取古建筑的三维数据，其次选择合适的测量方式获取古建筑的高精度数据，做好前期的准备工作[6]。获取数据后进行三维建模，根据数据，利用三维坐标定位古建筑的位置，确定古建筑的高度、占地面积、建筑面积以及地形情况。在获取数据的过程中要注意，因为古建筑通常为木质结构或砖木结构，柱梁、榫卯等部位结构往往十分复杂，所以要使用图像生产法、激光扫描法等多种方法，快速、准确地获取古建筑的内部数据，协助三维建模[7]。
（二）古建筑保护
现场数据是合成古建筑三维场景的有效依据，获取后才能对三维模型进行虚拟化处理。通过计算机建造三维立体模型，打造古建筑场景的基本结构和周边虚拟环境，模拟古建筑主体结构，主要通过对建筑内外部的数据采集，统一处理、整合、分析之后利用摄影系统获取建筑外立面结构和材料信息，用虚拟现实技术对古建筑进行材料模拟，最大限度地还原古建筑真实场景。非接触测量技术是指在不接触古建筑本体的情况下，通过扫描等手段获得有效数据，降低测量过程中对古建筑造成破坏的概率，还可以制作3D效果的古建筑纪录片，游客通过观看纪录片就能了解古建筑的内部情况。纪录片的制作要尊重古建筑的真实性和历史性，在制定古建筑修复方案的前提下保证古建筑修复方案的可靠性[8]。
四、案例分析
白马寺是我国佛寺建筑的代表，寺内珍藏着大量的壁画、经文等资源，具有重要的旅游价值、研究价值和文化价值。作为洛阳市的明信片，多年来，该建筑一直受到洛阳市保护。洛阳市除了制定相应的保护政策，还通过开发旅游获取保护资金。近年来，该市将目光投向技术创新，尝试将虚拟仿真系统的VR技术应用于白马寺的保护设计，将现代技术的优势与历史文化资源结合。游客走进白马寺后，首先映入眼帘的是由VR技术制作的白马寺整体场景，技术人员利用UE4引擎技术创建白马寺场景，同时结合Unity3D技术实现白马寺内各种建筑的展示效果。游客戴上特制的VR眼镜就能欣赏白马寺景观，不用进入白马寺内部，就能看到白马寺中的壁画作品、寺内陈设等，及时了解自己所处的位置，对白马寺进行深入了解和探索。在构建白马寺VR环境之初，工作人员利用对比渲染的方式增强整体的展示效果和真实性。如制作蓝天白云、绿树红花的场景烘托白马寺的外部景观，并利用不断变换的灯光渲染建筑的整体气氛，搭配不同场景的音效，使游客获得视觉和听觉上的双重享受。白马寺的VR设计应用交互式设计理念，从游客视角构建白马寺的整体虚拟环境，在参观的过程中形成沉浸式体验，使游客如同身处其中。虚拟场景中除了画面、音效以外，还加入了文字介绍，游客不仅可以观看虚拟场景的视频，还能借助文字说明了解白马寺，深刻体会白马寺灿烂悠久的历史文化。
五、结语
VR技术的应用为古建筑保护带来了很多便利。在文物保护工作中，VR技术弥补了传统古建筑保护体系的缺陷，通过模拟真实场景的方式再现古建筑原有场景，使游客获得更细致、有趣的观赏体验与感受，减少游客参观时对古建筑造成的影响。VR技术的应用不仅为古建筑保护工作指出了一条全新的道路，还推动了我国文化旅游事业的进一步发展。
作者：苗群英 杜洁 单位：南京视觉艺术职业学院