友情链接

“VR+方志”的可能路径初探


福建史志(2017年第4期)

   摘要:随着技术的成熟和资本的助力,VR已经对人们生活方式产生变革性的影响,VR技术与文化产业的结合也更加让人期待。本文简要阐述了VR技术的基本概念,并尝试从VR技术的特点和地方志工作方面探析二者结合的可能路径。



  关键词:VR技术;地方志;方志馆;村落文化景观
 
  美国学者史蒂芬•威尔逊在《艺术+科学》(Art+ScienceNow)一书中提出,科学研究是文化创新的中心,其成果极其深刻地改变了我们的生活与思想①。我们现在生活在信息社会中,科学与技术是文化创新的重要手段。在此背景之下,与科学、技术密切相关的新技术:虚拟现实,无疑是当前最重要的表现形式之一。因此,本文藉由VR的发展历程,试图就VR的技术特点,探讨其在地方志工作中应用的可能性。如若这一结合能得以实现,无疑将为创新地方志工作提供一个崭新的平台。
 
  一、VR的基本概念
 
  “虚拟现实”(Virtual Reality,简称“VR”,又称虚拟真实、虚拟实在等)英文本义是“真实世界的一个映像”(A image of real world)。这个在生活中自相矛盾的概念,在虚拟世界中却成为一种“真实”的存在。VR概念源自计算机仿真,是与网络并行和交叉的一种新技术。在计算机领域,VR被认为是“本身不是物理独立,而是通过软件实现的存在”。它是一系列高技术的汇聚,这些技术包括仿真学、计算机图形学、人工智能、人机接口技术、传感器技术、多媒体技术以及高度并行的实时计算机网络技术等。这些技术共同生成一个交互式的人工现实,这便是“虚拟现实”。我们可以对常用的VR概念作出如下解释:随着主体的情境不同而变化一个过程。它是由计算机仿真和感觉共同创造出来的实在,而不是真正的实在。当体验者或参与者沉浸于虚拟现实之中时,在感觉上跟真实的实在是相同的,而在体验者或参与者对其进行研究和反思时,虚拟现实则有可能成为一种真实。
 
  概括来看,VR的基本概念主要涉及两个维度:一是从纯技术层面,二是感性描述。技术层面是指约翰•L•卡斯蒂②提出的计算机仿真的三个世界:真实世界、数学世界和计算世界。这一观点的基础是基于科学理论的观测、建模和再现。感性层面是从参与者(体验者)的主观角度来描述,可以分为想象性虚拟和呈现性虚拟。如古代神话的虚拟世界、传统艺术的虚拟世界等属于想象性虚拟,特点是具有想象性及虚幻性;而基于电脑实现的虚拟,如虚拟博物馆、虚拟乡村等则是呈现性虚拟,是对虚拟想象(三维可视化的)或真实三维世界的模拟。这种虚拟不是现实的,但却是真实的,可以予以重现和访问,是一个与现实世界完全不同的数字化世界。
 
  VR的功能可以看作是人类在与电脑系统进行交互式活动时参与和体验赛博文化的一种方式。主要表现为:多感知性,指除一般计算机所具有的视觉感知外,VR还具有听觉感知、触觉感知、运动感知,甚至还包括味觉、嗅觉、感知等,理想的VR应该具有一切人所具有的感知功能。沉浸感,指用户感到作为主角存在模拟环境中的真实程度,理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。交互性,指用户可以通过三维交互设备对模拟环境内物件进行直接控制并形成互动。自主性,指VR世界中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。模拟性,VR是计算机三维图像和三维音频系统对真实景象的逼真模拟。
 
  二、VR的关键技术及其应用
 
  (―)VR的关键技术
 
  虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术包括以下几个方面:1.环境建模技术。即虚拟环境的建立,目的是获取实际三维环境的维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的实际模拟场景环境,或者建立人们虚构的三维场景。2.立体显示技术。在虚拟现实系统中本来就是纯三维场景,传统的是二维显示,在VR平台已经实现了一键切换红绿立体现实功能,带上红绿眼镜,整个场景就变成了立体感十足的立体效果,就像看立体电影的效果。3.交互技术。虚拟现实技术中的人机交互,在技术成熟时,数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术将成为重要的人机交互手段。4.系统集成技术。由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术为重中之重,包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等。5.高度兼容。采用流行的通用技术,使得平台很方便的进行二次、三次开发,不断增强、完善其功能,利于扩展,预留接口可以做到无缝连接,方便内外部系统进行有机链接和兼容。
 
  (二)VR的主要应用领域
 
  1.军事领域。军事仿真训练与演练是VR技术最重要的应用领域之一,也是VR技术应用最早、最多的一个领域,美国国防部将VR技术列为21世纪保证美军优势地位的7大关键技术之一,并应用于军事演练,带来了军事演练观念和方式的变革,推动了军事演练的发展。
 
  2.游戏娱乐领域。虚拟现实游戏既是VR技术重要的应用方向之一,也为VR技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。尽管存在众多的技术难题,虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说,电脑游戏自产生以来,一直都在朝着虚拟现实的方向发展,虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。
 
  3.医学领域。医学领域对VR技术有着巨大的应用需求,为虚拟现实技术发展提供了强大的牵引力。目前,VR技术已初步应用于虚拟手术训练、远程会诊、手术规划及导航、远程协作手术等方面,某些应用已成为医疗过程不可替代的重要手段和环节。
 
  4.工业领域。在工业领域,VR技术多用于产品论证、设计、装配、人机工效和性能评价等。代表性的应用,如模拟训练、虚拟样机技术等已受到许多工业部门的重视。波音公司利用VR技术辅助波音777的管线设计就是典型的成功范例。
 
  5.教育文化领域。教育文化也是VR技术的一个重要应用领域,现在虚拟现实已经成为数字博物馆、大型活动开闭幕式彩排仿真互动游戏等应用系统的核心支撑技术。在数字博物馆方面,利用虚拟现实技术可以进行各种文献、手稿、照片、录音、影片和藏品等文物的数字化和展示。许多国家都积极开展了这方面的工作,如纽约大都会博物馆、大英博物馆、俄罗斯冬宫博物馆和法国卢浮宫等,都建立了自己的数字博物馆。
 
  三、VR技术在地方志中的可能应用
 
  (―)“VR+方志馆”建设
 
  方志馆是典藏地方志、年鉴等资料的固定场所。它是集编修、研究、收藏、服务和组织领导等功能为一体,在编鉴、用志、储存、学术交流等方面发挥着重要作用。方志馆以其专门、独有、权威的资料见长,以征集、收藏、利用、开发、编辑地域及地情资料为主业,利用现代化方式高效、准确地提供地情文献资料,将其搜集的地方文献数字化、网络化,为社会提供方便快捷的地情信息服务,为推动社会主义政治、经济、文化发展起到不可替代的作用。把VR技术应用到方志馆中,不仅能够强化方志馆的社会功能和教育功能,同时也为方志馆的建设及展示提供了一种新的可实践的方式,转变了传统方志馆“不能随走随看”、“走不到看不见”的情况。
 
  在众多地情资料背后蕴涵的是中华上下五千年的历史积淀。利用VR技术可以将地情资料背后的历史背景、宗教文化、传统制作工艺等文化内涵传达给观众。利用VR技术的特点,将这些文化内涵形象化、具体化,并配合动画、解说等后期效果,带给观众超越视觉感受的文化体验。这在未来方志馆建设过程中是值得注意的一个方面。方志馆不能变成方志书库,地情资料也不能只是“故纸堆”,要让地方志“活起来”“火起来”,“VR+方志馆”无疑是一个很好的尝试。
 
  上海博物馆在虚拟博物馆建设方面的经验就可以给我们很好的启发。这个项目在场馆、器物和虚拟实景三个方面都做了实践,利用VR技术的特点侧重于展示文物的功能、背景知识和传统手段所不能解释清楚的绘画技法等。将VR技术的特点发挥得淋漓尽致,使观众在充分领略先进技术的魅力的同时,对文物有更深层次的了解。如“三远”技法是一个很难使普通观众理解的绘画技法,上海博物馆在虚拟展示中,通过将馆藏的两幅古代绘画作品用三维技术建模以后进行真实再现,再利用镜头视角、视线的移动转换,使观众如身临其境般感受到画家所表现的山水、曲径、小桥和茅屋等绘画中的“深远”、“高远”和“平远”的关系。在展示牺尊功能时,通过虚拟的温酒过程将其结构和作用演示得一目了然,拓展并超越了实物展示在空间和内容上的局限性。同时,虚拟再现的博物馆大堂和青铜馆使观众在网上就可以参观。
 
  (二)“VR+村落文化景观”呈现
 
  随着虚拟现实技术的发展,将其应用到文化景观保护的建议被一些学者提出。1989年,赖利(Reilly)和沈南(Shennan)建议将3D计算机技术用于构建考古遗址及文化景观呈现③。遵循这个建议,许多工作展开并发表大量论文成果。作为方志机构,我们在拓宽服务渠道,创新服务载体方面可以借助VR技术对村落文化景观进行数据化并在此基础上建模,展示该地区地情。
 
  村落文化景观是自然与人类长期相互作用的共同作品,体现了乡村社会及族群所拥有的多样生存智慧,折射了该地区人与自然的内在联系。然而,多年来传统文化不受重视或受到破坏,特别是现代工商业的持续冲击,村落文化景观空间格局遭受到严重破坏,具有历史价值的传统文化特色逐渐消失。在2015年全国“两会”上,全国政协常委冯骥才提及一个触目惊心的事实:近十年期间,我国有90余万个村庄消失在城市化的进程中,也就是说,平均每天有200多个村落消失。因此,如何利用VR技术对村落文化景观进行保护,使其在不可避免的城市化进程中可以得到再现,这不仅具有深刻的历史意义,更具有很强的现实意义。
 
  1.基于QuicktimeVR的村落文化景观呈现。目前,对于方志机构而言,较为实际的村落文化景观呈现方案,可使用基于Quick-timeVR(由美国苹果公司所开发的跨平台多媒体套件,支持各种格式的影片、图片、流媒体、动画、声音、虚拟现实以及具有互动效果的文件的虚拟实境技术)的方法,这种方法在Web上使用较多,作为宣传和说明的方法是一个不错选择。其基本原理是利用二维图像的处理生成360°的环视效果,并能由观察者随意转动视角(模拟头部的转动),由于不进行三维图形建模,数据量小。然而,这只是一种近似的虚拟现实,是图片说明的动画效果的增强而已。基于QuicktimeVR的文化景观的虚拟现实在国外已广泛运用,尤其是一些旅游城市的官方网站,利用这一技术作为宣传手段。例如,加拿大不列颠哥伦比亚西南城市纳奈莫,在网站上建立了历史遗产虚拟漫步(VirtualHerbageWalk)项目,使访问者能沿着城市的一条主要道路,参观沿路的主要历史文化遗产。
 
  2.基于GIS的村落文化景观呈现。村落文化景观的虚拟呈现,不能只给予游览者审美感,同样重要的是其虚拟世界模拟现实的精确性和包含的历史文化信息,必须准确传达给游览者。在村落文化景观的虚拟呈现过程中,团队需要包括计算机专家,更加重要的是历史学家等。一个完整的村落文化景观的虚拟呈现,可以采用基于GIS(地理信息系统)的多用户交互式三维建模。基于GIS的多用户交互式村落文化景观呈现的建立包括村落场景建立、3D布局规划和多用户的信息交互三个主要内容。三维模型建立是基础和核心内容,由于村落文化景观包括自然的地貌、植物、甚至气候现象等,所以相对于一般的规划设计要求更高。依靠GIS不仅可绘制三维地形,而且可以在数据库中输入相关信息。而植物、气候(如下雨、雪花)等场景则需要特别研究,以便使渲染速度和真实性达到最好协调在多用户虚拟环境中,人们可以选取各种角色体验历史文化景观,相互交流。可以更加真切的进行带有社会性的实践。
 
  基于GIS的村落文化景观呈现方案大致分三部分完成:(1)数据采集。对原始数据进行测量、拍摄,这些数据在后续工作中可以起到关键的作用。(2)3D软件建模。这个过程是整个项目的关键所在,在数据采集的基础上,运用3D软件对村落古建筑进行逐一再现。利用3DSMAX构建模型主要工作有:划分场景单元、主要建筑物建模、次要建筑物建模等三部分。(3)虚拟现实软件完成交互设计。交互的概念就是人们通过外围设备,对计算机程序中的物件进行相关控制。简单地说,就如3D游戏一样,人们在游戏的过程中能够在虚拟的环境操纵相关物体。这方面的实践目前也有不少,如2010年上海世界博览会上的“网上直播”,即通过虚拟现实技术营造出可以提供体验仿真、游戏互动的世博园区,使不能到现场的观众也能真实地了解园区的各个场馆;通过虚拟现实技术制作的机动车驾驶考场,依据考试要求为考生模拟出真实的驾驶路线、障碍、交通标志等内容,使考生可以在绝对安全的环境中体验前进、转弯、刹车等操作效果,大大降低了机动车驾驶初学者的操作风险。
 
  通过村落文化景观的虚拟呈现,人们通过虚拟游览,不仅不会破坏需要重点保护的遗址景观,还可以使这些村落景观不受时空的约束,让人们通过网络就可以领略和感知村落景观或异地景观带来的震撼。同时,在虚拟环境中加入人文和历史等相关地情信息,从而不光带来艺术体验,而且传递知识,大大拓展了地方志服务社会的渠道。
 
  四、结语
 
  VR技术是一门年轻的科学技术,虽然在许多领域的实际应用已相当成熟,但总体来说它仍然处于初级发展阶段,尚存在不少有待解决的问题。比如VR技术存在内容短板,虚拟现实内容稀缺、制作成本过高等。地方志记载着一定地域内和一定时限内一地的物质文明和精神文明,记载着一地的文化。其优势就在于占有地情资料,所占有地情资料的全面性、系统性和真实性,是其他任何地情资料载体所不可比拟的。这些地情资料正是VR技术所欠缺的内容来源。因此,“VR+方志”的前景将在未来地方文化事业发展中绽放光芒、大有可为。
 
 
①史蒂芬.威尔逊.“Art+ScienceNow”[M].Publisher:Thames&Hudson,2001.
②约翰•L•卡斯蒂.“虚实世界:计算机仿真如何改变科学的疆域”[M].上海科技教育出版社,1998:217-222.
③REILLY P.Data Visualization in Archaeology[J].IBM Systems Journal,1989,28(4):569-579.
 
参考文献:
 
1.吕晓刚.从文化遗产地的表象还原到内涵表达[J].中国传媒大学出版社,2012.
2.姜学智,李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2004(23).
3.约翰•L•卡斯蒂.虚实世界:计算机仿真如何改变科学的疆域[M].上海科技教育出版社,1998.
4.大卫•巴格特.《哈利波特的哲学世界——如果亚里士多德掌管了霍格沃茨》[M].上海:上海三联出版社,2010.
5.中国电子技术标准化研究院.《虚拟现实产业发展白皮书》,2016.