高平開(kāi)化寺壁畫(huà)展覽虛擬現(xiàn)實(shí)漫游現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)

自2013年至2016年間，教育部共批準(zhǔn)了400個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，且大部分集中在工學(xué)類(lèi)、理學(xué)類(lèi)和醫(yī)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)。與文科相關(guān)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心僅有13個(gè)，而在這13個(gè)中心中，考古類(lèi)占據(jù)了3個(gè)席位。由此可見(jiàn)，在眾多文科類(lèi)學(xué)科中，考古學(xué)是比較適合引入虛擬仿真技術(shù)的學(xué)科。

“考古學(xué)的教學(xué)必須依賴(lài)大量的實(shí)物遺存和遺跡場(chǎng)景，而校內(nèi)教學(xué)又無(wú)法隨時(shí)大量提供這些實(shí)物材料，虛擬仿真技術(shù)正是解決這一難題的利器。”北京大學(xué)考古虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心副主任張劍葳說(shuō)。

2016年，北京大學(xué)經(jīng)教育部批準(zhǔn)成立國(guó)家級(jí)考古虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。該中心致力于考古遺址、建筑遺產(chǎn)等不可移動(dòng)文物的全面數(shù)字化記錄，可移動(dòng)文物的數(shù)字化記錄，虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在考古和文化遺產(chǎn)教學(xué)與研究中的應(yīng)用。

文物建筑作為考古學(xué)中的一個(gè)專(zhuān)業(yè)方向，通過(guò)去年長(zhǎng)達(dá)一個(gè)學(xué)期的古建筑測(cè)繪實(shí)習(xí)與文化遺產(chǎn)踏查實(shí)習(xí)，該專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握了從繪制測(cè)稿、手工測(cè)量的傳統(tǒng)測(cè)繪方式，到使用全站儀、GPS、激光測(cè)距儀，再到使用三維激光掃描儀、航拍攝影測(cè)量、全景攝影記錄等一系列測(cè)繪與記錄技術(shù)。“通過(guò)這套方法，我們能高效、經(jīng)濟(jì)、精確地獲得文物建筑的基本數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)史料信息。”張劍葳說(shuō)。

在此基礎(chǔ)上，北京大學(xué)考古虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心搭建的文化遺產(chǎn)全景庫(kù)和文物建筑VR庫(kù)初具規(guī)模。此外，中心還積極與遺產(chǎn)地管理部門(mén)及地方文物考古研究機(jī)構(gòu)合作，在山西、四川等地開(kāi)展了一系列數(shù)據(jù)采集與利用工作，探索出一條虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支撐教學(xué)，參與文化遺產(chǎn)保護(hù)、利用的新路徑。

2017年，北京大學(xué)考古虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)及考古文博學(xué)院文物建筑專(zhuān)業(yè)師生數(shù)次赴山西高平開(kāi)化寺開(kāi)展教學(xué)實(shí)習(xí)。開(kāi)化寺作為第五批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，其大雄寶殿為寺內(nèi)現(xiàn)存最古老的建筑，殿內(nèi)東、西、北三壁保存了北宋時(shí)期的壁畫(huà)。研究與教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用無(wú)人機(jī)對(duì)開(kāi)化寺建筑群進(jìn)行了傾斜攝影記錄，生成開(kāi)化寺建筑群的三維模型;使用全景攝影技術(shù)分別完成航空全景攝影、建筑室內(nèi)室外全景攝影，合成高像素全景圖像;使用三維掃描技術(shù)對(duì)開(kāi)化寺建筑群進(jìn)行了掃描，獲得點(diǎn)云模型。“以這些全景及模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)其空間關(guān)系，相互鏈接形成全景漫游及模型在線瀏覽，實(shí)現(xiàn)了對(duì)開(kāi)化寺文物建筑的數(shù)字化記錄和展示。”張劍葳說(shuō)。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還借助攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)開(kāi)化寺大雄寶殿室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)及壁畫(huà)進(jìn)行了虛擬重建，獲得大雄寶殿室內(nèi)3D模型，并將真實(shí)攝影材質(zhì)貼在模型上，最終獲得具有表面紋理顏色信息的高分辨率模型。“模型輸出為通用格式之后，作為高質(zhì)量的教學(xué)資源，學(xué)生使用穿戴設(shè)備，在模型內(nèi)可以任意行走甚至躍上梁架，近距離查看古建筑大木、彩畫(huà)等各種信息，充分發(fā)揮了虛擬仿真技術(shù)在古建筑教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。”張劍葳表示。

2016年，北京大學(xué)考古虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心啟動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。該數(shù)據(jù)庫(kù)將與遺產(chǎn)相關(guān)的圖像、模型、尺度等信息匯集起來(lái)，為學(xué)術(shù)研究提供實(shí)物史料依據(jù)。“目前該數(shù)據(jù)庫(kù)主要針對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并形成了諸如‘晉東南早期建筑’‘四川漢地元明建筑’等一系列專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)，到目前為止總量超過(guò)150處，并且仍在不斷增加，逐漸涵蓋更多的遺產(chǎn)類(lèi)型。除了作為專(zhuān)業(yè)研究者使用的數(shù)據(jù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)還支持基于谷歌眼鏡紙盒的移動(dòng)端VR體驗(yàn)，因此也可以作為非專(zhuān)業(yè)人士了解文化遺產(chǎn)的平臺(tái)。”張劍葳說(shuō)。

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