王子予

Wang Ziyu

上海大學(xué)上海美術(shù)學(xué)院 上海 200444

Shanghai Academy of Fine Arts, Shanghai University，Shanghai 200444

中華五千年歷史中，留下了很多具有重要意義的古墓葬，在各種自然和人為的影響下，古墓葬很難被完好地保存。多年來(lái)，文物工作者嘗試以拍攝、手繪、文字等方式進(jìn)行復(fù)原、修繕與展示，但是其對(duì)于古墓葬保護(hù)和展示的效果都不太理想。大量古墓葬由于屢次被盜掘以及發(fā)現(xiàn)時(shí)間早，技術(shù)不成熟，其內(nèi)部文物、壁畫等都受到了嚴(yán)重破壞，傳統(tǒng)的圖像繪制，拍攝等數(shù)字保存方式和文物展覽方式無(wú)法滿足其保護(hù)和展示的需求。

一、古墓葬特點(diǎn)

古墓葬泛指人類古代采取一定方式對(duì)死者進(jìn)行埋葬的遺跡，也是古人為死后在另一世界繼續(xù)生活而留下的遺跡，包括其墓穴、葬具、隨葬器物和墓地。其中出土的文物和墓室本體都是探討不同時(shí)代、地區(qū)和社會(huì)階層之間埋葬習(xí)俗以及所屬時(shí)代社會(huì)生活狀況、生死觀的重要實(shí)物資料。在保護(hù)和展示方面，古墓葬具有以下特點(diǎn)。

1.地下遺址

古墓葬多為考古發(fā)掘的地下土遺址，長(zhǎng)期存在于被泥土掩埋覆蓋的環(huán)境之中，在長(zhǎng)久的時(shí)間里古墓葬已經(jīng)與它的環(huán)境達(dá)成了相應(yīng)的微觀平衡，保護(hù)難度較大。對(duì)古墓葬進(jìn)行大面積的出土、展示，會(huì)將這一平衡打破，對(duì)古墓葬產(chǎn)生不利影響。所以配合基建工程發(fā)現(xiàn)的古墓在不具備發(fā)掘條件的情況下，很多會(huì)在提取完諸多考古資料后進(jìn)行回填。

2.分離展示

古墓葬與文物不同，它具有不可移動(dòng)的特性。古墓葬的展示方式通常是將其中隨葬品轉(zhuǎn)移到博物館中進(jìn)行展覽，留下空殼原址并在其上搭建保護(hù)棚。觀眾多數(shù)只能參觀博物館中的隨葬品，而對(duì)原址走馬觀花，或者原址不對(duì)外開(kāi)放。隨葬品與墓室是一個(gè)整體，墓室中的世界是由各個(gè)方面共同體現(xiàn)出來(lái)的，這兩者的割裂展出直接導(dǎo)致了參觀者對(duì)墓葬文化的認(rèn)識(shí)不足。

由于古遺址的不可移動(dòng)等特性，現(xiàn)有的保護(hù)和展示方式具有局限性，不能夠滿足在保護(hù)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行全面展示的要求，所以我們采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在古墓葬的保護(hù)和展示上，發(fā)揮其重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值來(lái)突破現(xiàn)有方式的局限性。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于古墓葬保護(hù)和展示的優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，給人真實(shí)的空間和色彩感受，能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能帶給使用者強(qiáng)烈的臨場(chǎng)感，其中主要包括模擬環(huán)境、人體感知、行為捕捉和傳感交互設(shè)備等方面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特有的沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、構(gòu)想性（Imagination）特征能夠在古墓葬的保護(hù)及展示中發(fā)揮其獨(dú)特作用。

1. 提升保護(hù)技術(shù)增加修復(fù)手段

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)對(duì)古墓葬數(shù)據(jù)和影像的采集，使用三維軟件建立三維模型，用數(shù)字化的方式永久保存其各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立高精度數(shù)字古墓葬庫(kù)。這種技術(shù)降低了古墓葬被意外破壞的遺憾，也為破損嚴(yán)重或不宜參觀的古墓葬的呈現(xiàn)提供可能。數(shù)字古墓葬庫(kù)互通互聯(lián)能為古墓葬修復(fù)做貢獻(xiàn)，古墓葬塵封于地下，經(jīng)歷長(zhǎng)久的歲月，由于各種意外很難保持原貌，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以根據(jù)古墓葬庫(kù)中的同類墓葬的數(shù)據(jù)信息和考古學(xué)家的推測(cè)，通過(guò)數(shù)字手段將被損毀的文物修復(fù)，色彩復(fù)原，讓人們?cè)诮裉斓恼鎸?shí)古跡和古跡存在當(dāng)天的視角中轉(zhuǎn)換。

2. 豐富體驗(yàn)形式提高傳播效果

參觀者對(duì)真實(shí)古墓葬的體驗(yàn)具有局限性，大多在保護(hù)范圍外觀看，無(wú)法近距離接觸，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性、交互性、構(gòu)想性給古墓葬展示方面提供了豐富的展示形式，它用設(shè)備將體驗(yàn)者感官剝奪又通過(guò)場(chǎng)景搭建為體驗(yàn)者重塑“五感”。通過(guò)三維數(shù)據(jù)建立虛擬環(huán)境模型再使用實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)為觀眾提供開(kāi)闊且刷新率高的三維影像，讓使用者自然融入搭建的新場(chǎng)景。再通過(guò)數(shù)據(jù)手套，手柄，眼動(dòng)追蹤等交互方式，讓使用者與場(chǎng)景產(chǎn)生密切聯(lián)系。使用者發(fā)出信號(hào)，傳感器接收，場(chǎng)景內(nèi)相應(yīng)物體根據(jù)物理定理產(chǎn)生位移變形等效果。也可以加入特殊效果增加場(chǎng)景科幻感，給使用者沉浸其中的全方位體驗(yàn)。新奇的體驗(yàn)形式讓參觀者對(duì)古墓葬的興趣增加，了解增多，能夠增加古墓葬的知名度，提高人們對(duì)它的重視程度，達(dá)到更好地保護(hù)古墓葬的目的。

圖1 博物館中體驗(yàn)VR眼鏡的觀眾

3. 打破時(shí)空界限活化古人想象

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是具有“空間偏向”的媒介，它能搭建空間，帶領(lǐng)使用者進(jìn)入空間。而古墓葬具有時(shí)間跨度，它似乎停滯于被土地封存的時(shí)刻，又在其中流過(guò)了從制作到被發(fā)掘的漫長(zhǎng)時(shí)間。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為古墓葬的展示媒介，又加入直觀而自然的實(shí)時(shí)感知交互手段，是歷史真實(shí)和虛擬空間的融合；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有開(kāi)放性和共享性，能打破空間限制，使用者身處其他地域時(shí)，只要擁有VR 設(shè)備，也能身臨其境地參觀墓道。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在瞬間拉近參觀者和古人之間的思想距離，通過(guò)三維建模等技術(shù)將古墓葬中對(duì)于死后世界的想象立體化，在觀賞古墓葬的同時(shí)還能感受古人的喪葬文化、生死觀、精神世界。

近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古墓葬展示和保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)提供了更多技術(shù)手段，各種交互方式的融入也使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有更多可玩性，能夠更好地保護(hù)和展示古墓葬。

三、古墓葬保護(hù)和展示中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

古墓葬的建立通常按照嚴(yán)格的形制和構(gòu)造，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的沉睡，在進(jìn)行考古發(fā)掘工作時(shí)會(huì)經(jīng)歷不同程度的破壞，極具美學(xué)價(jià)值的壁畫、文物等色彩缺失，破損嚴(yán)重，所以古墓葬中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用包括兩部分，一方面對(duì)于其真實(shí)存在的墓道、墓室、壁畫進(jìn)行結(jié)構(gòu)和色彩的復(fù)原，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)墓道漫游；另一方面將基于古墓葬中文物元素進(jìn)行的虛擬現(xiàn)實(shí)再創(chuàng)作。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)古墓葬形制和色彩的重建

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，古墓葬三維模型重建的方法多樣，對(duì)于古墓葬的三維模型搭建一般會(huì)用到手動(dòng)建模；三維激光掃描獲取模型；多視角三維重建模型三種方式。手動(dòng)建模誤差大，模型不夠精確；三維激光掃描建模得到的模型體量過(guò)大，色彩不佳，不能運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實(shí)引擎中；多視角三維重建這種方式能夠通過(guò)對(duì)照片的拍攝由二維照片生成點(diǎn)云，形成模型網(wǎng)格面和色彩準(zhǔn)確的貼圖，模型還原程度高，適配各種主流三維建模軟件，在三維軟件中可以對(duì)重建出來(lái)的模型進(jìn)行修改，也可以根據(jù)考古研究人員提供的資料進(jìn)行文物復(fù)原，對(duì)古墓葬進(jìn)行數(shù)字化保存和修復(fù)，是現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)古墓葬虛擬現(xiàn)實(shí)漫游的最合適的模型搭建方法。

古墓葬四周墻體多有壁畫裝飾，由于自然因素和人為破壞大多漫漶不清，其中文物由于氧化發(fā)生了一些色彩上的改變。虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)古墓葬中的色彩復(fù)原有兩方面，一方面是還原古墓葬現(xiàn)有色彩，營(yíng)造古墓葬環(huán)境中的氛圍；另一方面是對(duì)于古墓葬原有色彩的復(fù)原。

在還原古墓葬現(xiàn)有色彩時(shí)，由于古墓葬中光線微弱，需要人為打光，在拍攝時(shí)避免出現(xiàn)陰影，采用漫射燈光，拍攝設(shè)備需要像素在一千萬(wàn)以上的數(shù)碼照相機(jī)并且在拍攝前設(shè)置為手動(dòng)擋，并對(duì)相機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試。在拍攝前需要先測(cè)光，其中白平衡的調(diào)試非常重要，因?yàn)楣拍乖嶂泄饩€條件差，拍出來(lái)的照片會(huì)有偏藍(lán)或偏紅的現(xiàn)象，色彩的偏移會(huì)影響到最后文物貼圖的真實(shí)性，所以在同一色溫場(chǎng)合拍攝時(shí)先拍攝一張灰板，在后期處理照片時(shí)以此對(duì)拍攝圖片進(jìn)行偏色矯正。拍攝中保證二維影像采集的色彩清晰，亮度、色相統(tǒng)一，貼近文物原本的顏色，這樣的二維影像資料在三維重建時(shí)能夠生成與文物本身相差無(wú)幾的色彩和肌理。

圖2 班簋原件（左）與仿制品（右）

在恢復(fù)古墓葬往日輝煌時(shí)，需要了解文物在未經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間氧化侵蝕之前的色彩。如青銅器，它得名于它發(fā)掘出來(lái)時(shí)其表面氧化物形成復(fù)鹽后呈現(xiàn)的蘭綠色，但古人卻稱之為“吉金”，因?yàn)檫@些青銅器本來(lái)的顏色是接近金黃色的，所以我們?cè)谇嚆~器文物的復(fù)原中需要找到青銅器原本的色彩，在其他文物的色彩還原時(shí)也要根據(jù)考古專業(yè)人員提供的技術(shù)支持找到文物原本的色彩。

2.古墓葬內(nèi)容的虛擬現(xiàn)實(shí)“活化”

在VR 漫游中加入手柄交互，觸碰交互，注視交互等交互體驗(yàn)，制作流暢合理的交互方式。例如在重要壁畫和文物處加入注視交互技術(shù)，使用者注視兩秒后會(huì)出現(xiàn)壁畫介紹的文字，讓觀眾能了解古墓葬中文物的歷史和意義，增加漫游的交互性。讓使用者能夠感受推開(kāi)墓門，在墓道中行走觀看，注視壁畫就可以觸發(fā)壁畫詳細(xì)文字信息出現(xiàn)等交互，不僅感受到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性，也具有一定教育意義，觀眾會(huì)對(duì)在交互活動(dòng)后出現(xiàn)的文物知識(shí)有深刻的印象。

古墓葬是古人為死后在另一世界繼續(xù)生活而留下的遺跡，其中不乏古人對(duì)死后世界的想象，我們可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)的方式展示墓主人的生死觀和精神世界。所以在墓道漫游的制作中可以加入設(shè)計(jì)師對(duì)古墓葬的理解和創(chuàng)新，讓安靜的元素活躍起來(lái)，與參觀者進(jìn)行互動(dòng)。

設(shè)計(jì)師將以古墓葬為元素制作出來(lái)的二、三維動(dòng)畫加入VR 漫游，觀眾通過(guò)與虛擬環(huán)境的互動(dòng)使其從從壁畫上浮現(xiàn)出來(lái)，甚至可以跳出壁畫與參觀者嬉鬧玩耍。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在以往靜態(tài)的物體上增加額外的維度、制造視覺(jué)幻象及畫面運(yùn)動(dòng)的感受。這種奇妙的視覺(jué)感官能夠讓使用者直觀感受到漢人的精神世界和其對(duì)于死后世界的幻想。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古墓葬保護(hù)和展示中的應(yīng)用案例

圖3 婦好墓出土青銅器（左）與婦好墓VR中的青銅器（右）

近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛地運(yùn)用在古墓葬的保護(hù)和展示中，其中婦好墓地VR 復(fù)原在博物館中的展示應(yīng)用具有代表性。模型搭建方面，婦好墓分為上下六層，每一層都有不同的內(nèi)容，包含腰坑、槨底、槨頂、壁龕等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中第六層埋藏有巨大的青銅器皿，技術(shù)人員借用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1：1 復(fù)原了每一層墓室虛擬模型。文物和材質(zhì)方面為了追求色彩的復(fù)原，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)文物的材質(zhì)和顏色進(jìn)行了大量的查閱資料，在了解商朝冶金技術(shù)的情況下測(cè)算出了當(dāng)時(shí)青銅器最準(zhǔn)確的顏色，還原出商朝青銅器原本的材質(zhì)與色彩，在虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡中的青銅器呈其原本的金黃色。

婦好墓的虛擬現(xiàn)實(shí)展示借助于VR 眼鏡和手機(jī)在博物館、原址上方等多個(gè)地方設(shè)立，例如在首都博物館中，展柜中陳放著婦好墓中的精美文物，同時(shí)設(shè)立了虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)點(diǎn)，觀眾在觀看墓中文物的過(guò)程中可以通過(guò)VR 眼鏡進(jìn)入古墓葬。在復(fù)雜的墓葬結(jié)構(gòu)中漫游，可以尋找自己在博物館中看到的文物，了解它在墓中原本所在的位置和色彩，并且可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中看到每件文物對(duì)應(yīng)的名稱。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破時(shí)空的界限，使進(jìn)入婦好墓墓室變得簡(jiǎn)單，讓不可移動(dòng)的古墓葬被展示在身處不同位置的世人面前，而觀眾能夠通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備得到身處于婦好墓內(nèi)部的感受，在漫游觀賞古墓葬的同時(shí)還能感受到婦好墓構(gòu)建者的精神世界。這種新穎的展示方式能夠全方面地展示古墓葬的內(nèi)涵，提高參觀者的積極性，獲得當(dāng)?shù)睾透鹘绲闹匾暎瑢?shí)現(xiàn)更有效的保護(hù)。

圖4 首都博物館中觀眾體驗(yàn)婦好墓VR漫游

結(jié)論

古墓葬不僅是古代人類埋葬死者的遺跡，也是古人為死后在另一世界繼續(xù)生活而留下的遺跡，所以其中充滿古人對(duì)身后世界的美好想象。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在古墓葬的實(shí)踐中，可以實(shí)現(xiàn)古墓葬中殘損壁畫的復(fù)原；古墓葬的數(shù)字化保存；任意地點(diǎn)漫游展示；文物元素的創(chuàng)新活化展示和對(duì)古人想象中的另一世界的三維構(gòu)建展示。在這個(gè)過(guò)程中筆者認(rèn)識(shí)到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于古墓葬的保護(hù)和展示意義重大，它不僅傳承歷史文脈，展示現(xiàn)狀、修復(fù)破損，創(chuàng)新傳播，甚至能將古人對(duì)精神世界的二維表現(xiàn)變成三維空間，使得我們可以跨越千年，實(shí)現(xiàn)他們的想象，感受到前人對(duì)于死亡的理解和對(duì)死后瑰麗世界的向往。

①白崇斌,馬濤.古遺址科學(xué)保護(hù)的探討與實(shí)踐[J].文博,2005,(4):14-19.

②張占龍,羅辭勇,何為.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述[J].計(jì)算機(jī)仿真,2005(03):1-3+7.