徽雕虚拟重建中动画技术的应用

陈　旺，朱米娜



徽雕虚拟重建中动画技术的应用

陈旺1, 2，朱米娜2

（1. 安徽机电职业技术学院，安徽芜湖 241000；2. 武汉理工大学，武汉 430070）

徽雕是具有徽派风格的汉族雕刻工艺，是徽州古建筑中的精华，也是我国灿烂文化的重要组成部分，徽雕制作技艺已被列入国家非物质文化遗产。保护徽雕技艺已成为建筑界关注的焦点。利用虚拟技术，可以宣传、推广徽雕技艺，达到保护的目的。

建筑；动画；徽雕艺术；虚拟重建

一、引言

建筑动画通常指为了宣传和表现建筑特征所进行的有艺术性创造的动画影片。[1]建筑动画会根据二维建筑图纸规划制作出虚拟场景空间，如地貌、方位、建筑外立面、建筑内部装饰装修、园林景观、自然景象（四季、雨雪、昼夜）等等。该技术已在地产广告宣传、历史景观再现、古建筑保护与复原等诸多领域广泛应用。大型纪录片《中国古建筑》真实再现了中国古代建筑的发展历程，运用专业三维动画还原消失的古建筑，不仅展现了中国建筑的细部和魅力，还表现出了中国古建筑大气浑然的气势，对促进中国古建筑的传承与保护，在知识普及、创新与推广等方面都将产生重要影响。

二、虚拟重建的目的和意义

徽雕艺术的多数载体在古建筑中，栩栩如生木雕、雄浑有力的石雕、古拙朴素的砖雕的图案寓意，是在建筑内外通过窗花、斗拱、门墙、门楼、门罩、廊柱、庭院楼阁等呈现出来的，目前只能够通过实地参观来欣赏，宣传和推动作用单一，如果能通过互联网和建筑动画技术来突破空间、时间限制，学习者足不出户地欣赏非遗，这将成倍地提高地域性非遗的认知度，更能推动旅游行业的发展，例如数字化《圆明园》项目，再现了历史风貌，让更多人产生了认同感和亲近感。[2]

建筑动画的制作流程和技术目前已经成熟，尤其是计算机处理技术大幅度提高了三维可视化的制作效果，建筑动画技术推动了古建筑的数字化复原工作，那么成果在非物质文化遗产之一的徽雕艺术方面的应用和推广、技术与艺术融合工作就是本文要解决的主要问题。建筑动画的应用在徽雕艺术保护、修复、复原展示、传承等方面更加科学，也更能符合信息化、互联网+时代的特征与要求。通过建筑动画技术和虚拟漫游、虚拟交互技术将古建筑数字化构建，徽雕艺术在各载体中复原和重现，就实现了徽雕艺术这一非物质文化遗产的数字化保存，成果在现代生活中的应用推广，实现数字化传承。[3]

三、项目实例分析

（一）背景介绍

1. 徽雕艺术

徽雕是具有徽派风格的汉族雕刻工艺，它是徽州古建筑中的精华，徽州“三雕”（木雕、砖雕、石雕）的制作技艺，已经被列入国家首批非物质文化遗产名录。[4]

2. 选择宏村树人堂的原因

皖南古村落宏村拥有“民间故宫”之称的承志堂，又名“众家厅”的乐叙堂，寓意丰富的树人堂，雕刻精湛的桃源居和古代书院——南湖书院等等，而“承志堂”是一幢保存相对完整的大型民居建筑，也是黟县境内保护最完美的古居之一，不仅知名度高，易于成果展示推广，同时现存资料丰富，前期调研更充分，还有重要的原因是建筑本身不用进行任何改动，实现虚拟复原难度相对较小，倘若在绘制过程中发现有偏差失真，方便纠正，无需担心盲目制作带来的缺憾，如图1。

图1 承志堂内景

（二）虚拟重建工作流程规划

交互式建筑动画技术的项目是一个多类工序开发过程，包含有调研取材，史料查询整理、模型制作、材质纹理贴赋、后期渲染、非线编辑等（如图2），可以安排成以下开发流程。

图2 虚拟重建工作流程规划图

（三）虚拟重建设计

1. 收集整理工程测绘图纸等资料

收集与工程相关的设计、测绘图纸，进入实地调研比对，并对重要表现区域进行拍摄取景（如图3）。

2. 数字化三维模型构建

根据收集梳理后的平面图纸，运用三维制作软件进行1:1建模复原（如图4），为了让细节能够更详尽展现，需要进行大量的展UV工作，运用UVlayout展平工具配合PS图象处理软件，增强木雕模型层次效果和凹凸细节。

图3

图4

3. 实时渲染系统

（1）引擎选择

我们把MAX制作的最终模型导入到OGRE中，导出mesh格式文件，由Octupus插件完成。光照、非主要植物和其他特殊效果等等都在OGRE中通过程序进行设置完成。如果需要提高绘制效率，可以选择适合户外场景的场景管理系统，如八叉树存储、处理场景。

（2）实时渲染过程中的环境效果

户外场景多以天空、水景、天气、地貌为主。天空设置一般以“穹顶”为佳；水景效果在软件中通过发射、折射来控制水体的明混、通透程度；OGRE中的粒子形状、材质、重量、数量值、粒子发射器、粒子影响器来改变雨雪雾等天气；地貌的灰色程度反映地形起伏变化，深色代表地坪以下，浅色代表地坪以上，OGRE可根据灰度图像自动匹配并绘制出有地府变化的地形网格，之后再贴图来实现地形地貌复原；渲染过程完全由计算机CPU来处理，基本原则是处理好Fresnel 反射法则和现实世界的真实度。

4. 漫游系统

虚拟重建在模型、材质、烘焙、渲染后提供观看者三种室内漫游模式：导游、受限、自由模式。漫游系统可以在各类配置的平台上流畅运行，视觉效果与电影接近。

（1）导游漫游

此模式下，系统会让用户根据预先设置好的参观路线引导观看，能使其获得最佳视觉构图。参观路线是根据系统设计师设置的关键帧位置、参观路径和观察视角确定的，除了有自身视觉高度位置、视觉推拉、旋转、放缩之外，还保存有参观时间提醒，这些功能系统能自动完成路线连接，充分保证参观游览时间分配更合理，最适合成果应用的实际推广。

（2）受限漫游

在导游漫游的基础上对用户开放了一定权限，能让观看者在室内的厅堂处、书房、后厅、排山阁、吞云轩，室外的八字门楼、后花园等空间自行观看，因为前期制作时加入了系统自测设置，所以在漫游中能规避穿墙、越界观看、飞行观看、限制观看和场景物体碰撞等不合理现象。

（3）自由漫游

因为项目制作成游戏沙盒，支持提供给用户全方位的视觉体验。在这种自由模式下，观看者可根据自己的想法，自由穿梭在虚拟场景中，如可以通过视图控制器让第一人称视角脱离地面飞行在半空中，从高空俯瞰观察建筑的整体布局和全景景象；也可以在对某一局部产生兴趣的同时，移动至近距离观看三雕艺术品。但这种游览方式也存在一定缺点，如用户会把兴趣集中在体验模式上而忽略了观览徽雕艺术品，可能会遗漏某些重要参观地点，或在自由观看时会进入到墙体内部未设置空间环境的场景，再者可能因飞行视角过高观察到模型以外的场景世界。

5. 成果推广

徽雕艺术虚拟重建项目的成果可以在各类博物馆、科技馆、展览展示馆、民俗馆等平台展示，它对演示环境、场地的要求不高，普通计算机和输入设备即可满足用户使用，更能运用互联网+新模式进行推广，如虚拟旅游、文化教学等方面。

四、结论及展望

未来将不断涌现基于建筑动画技术的交互式虚拟系统的设计作品、设计师、计算机技术人员、建筑设计师。学者的参与会使建筑动画技术的可操作性更趋于合理。在互动体验层面，随着软件平台和硬件设施的不断提升，“真假三维结合”的成果会带来电影级别的视觉冲击，徽雕艺术的展现渠道、互动平台将越来越多元化，使得建筑动画技术运用在徽雕艺术的数字化传承、保护领域更为广泛。

参考文献：

[1] 周宁. 基于虚拟现实的中国古建筑虚拟重建[J]. 计算机工程与应用, 2006(18): 202-203.

[2] 章立. 虚拟现实技术在建筑遗产保护中的应用研究[J]. 电子技术与软件工程, 2015.

[3] 王仰宇. 建筑动画的艺术与技术特点[D]. 哈尔滨: 哈尔滨师范大学, 2014: 6

[4] 梁永文, 陈天生. 大型场景建筑动画制作的探索与实践[J]. 兰州石化职业技术学院学报, 2011 (3): 29-31.

（责任编校：彭 萍）

Application Study on Virtual Carton Technique Reconstruction in Anhui Style

CHEN Wang1,2, ZHU Mina2

（1. Anhui Electro-mechanic Collge Technology College, Wuhu, Anhui 241000, China; 2. Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070, China）

The Anhui carvel is of the carvel art with Anhui style of the Han nationality carvel art which is the essence of old architecture in Huizhou, it is also important part of brilliant culture in China. The cavel-felt art is listed in the non-matter heritage in China. To protect the art of carvel of Anhui becomes focus of the architecture circle. To use the virtual technology of cavel may publicity and extend the Anhui carvel. It is to reach the aim of protection of this art. Taking “Chen-zhi-tang” as an example, it is to research the reconstruction application of architecture cartoon technique. It is to explore the application in the Anhui carvel to protect and spread this art.

architecture; cartoon; Huizhou carvling art; virtual reconstruction

J 30-05

A

10.3969/j. issn. 2096-059X.2016.01.019

2096-059X(2016)01–0075–03

2015-12-15

2015年安徽省高校人文社会科学研究重点项目（SK2015A614）

陈旺（1984-），男，安徽芜湖人，主要从事艺术设计研究；朱米娜（1984-），女，安徽芜湖人，主要从事艺术设计研究。