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摘要：虛擬現實技術的迅速發展在中國古代建筑的虛擬復原中提供技術支持,文章分析計算機虛擬現實技術在古代建筑虛擬復原中的具體應用。為了提高保護文化遺產，通過計算機系統恢復古代建筑重建顯示數字圖像。計算機虛擬現實技術的應用在恢復古建筑領域取得了巨大的成就,虛擬修復古建筑的案例也非常多，例如陜西乾陵的三維修復就是在應用3仿真技術基礎上，達到了預期的效果。

關鍵詞：虛擬技術；古建筑；復原

虛擬現實技術是由計算機本身進行的模擬，在模擬條件下創造一個虛擬的三維空間，三維空間是一個現實世界的抽象，加上設計師的構想結合，在電腦屏幕上形成一個高度模擬現實世界的人和環境的虛擬仿真技術。這種技術可以讓人們的視覺、聽覺和動作在現實世界中被感知。虛擬復原技術把文本描述抽象構成一個三維空間模型模擬,可以大大提高建筑建模設計效率和質量水平。由于現代建筑技術的快速發展,虛擬現實建模技術的發展創新,為建模領域的古代建筑提供了技術支持,由于資源的稀缺性,建筑不能被復制和其他原因,所以需要實現一個完整真實的古代建筑就需要虛擬現實建模,基于虛擬現實技術的形式全方位展示建筑，相比較一個簡單的二維模型的古代建筑,有很大的優勢。古代建筑建模是一項綜合技術,在實際應用過程中,要做好相關輔助工作,確保建筑的質量建模和實際效果。

一、計算機虛擬現實技術

美國在1989年提出了一項新的計算機技術改革，即計算機虛擬現實技術（VirtualReality），虛擬現實技術的概念是：以計算機為基礎，借助計算機來建構現實中的物體。將虛擬現實技術應用到虛擬環境，用戶在虛擬出來的環境中可以看到自然的相互作用，當然，一些三維設備和傳感設備在此項技術中也是不可或缺的。可以從3個方面來分析虛擬現實技術的應用：二是人眼看不到實物，但是在現實中卻存在的事物，例如化學分子結構以及空氣等；三是人眼可以看到，但是現實中客觀不存在的事物，例如網絡技術虛擬場景。虛擬現實技術有以下幾個主要的特征：基本特征是技術的交互性，主要是用戶通過虛擬環境中有意識的操作，通過傳感器的傳輸來和虛擬環境中的對象產生交互作用。例如用戶可以通過自己在虛擬環境中有意識的操作來控制虛擬環境中建筑的構建。第二個特征是構想性。虛擬現實技術是由虛擬現實環境創造的單位的味覺、嗅覺、觸覺和力反饋系統的結合，有利于人們在虛擬環境操作的這一過程中積累知識，讓人們在操作的過程中能夠理性的去思考認識這項技術，以便于更好的去改進和完善。；三是存在性，這一項特征主要是為用戶有一個更好的體驗而設置的。用戶和虛擬環境之間有一個交互性，用戶被允許進入到虛擬環境中，在復原的虛擬環境中提高用戶的認知能力，有一個更好的感官接觸。

二、計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用分析

虛擬技術的應用程序包括一個廣泛的領域,例如航空、鐵路、建筑、土木工程、科學計算、醫療、軍事、教育、娛樂、藝術、體育等領域。虛擬現實技術已經很發達,計算機虛擬現實技術在數字古建筑的修復應用已經越來越多。計算機虛擬現實技術應用到數字恢復古代建筑主要涉及三個方面:

1、制定具體的復原設計方案

虛擬現實技術在古建筑修復中的應用需要修復工作工程開展前進行規劃，以保證科學性和合理性的設計：首先確定虛擬現實技術的選擇以什么樣的方式進行，然后確定選擇圖片瀏覽還是三維體驗。第二要考慮制定顯示平臺復原執行計劃要合理，全面考慮項目的實際情況，從規劃好的復原設計要求，選擇虛擬作品的尺寸，分辨率的要求等，讓作品有一個更好的完善度。

2、中期制作過程

本部分主要是采用虛擬復原技術來構建古建筑的前期準備，這個過程主要包括：準備的過程包括：1)對古建筑遺址實地考察，測量復原古建筑時需要的準確的基本數據，對古建筑的基本情況有一個大概的了解。測量偏重于古代建筑平面、高程數據等，在測量過程中周圍環境數據因素也要考慮進去。2)拍照分析，測量中要用照片的方式來記錄，但要注意拍照時選取的角度以及清晰度，避免拍照時曝光過度；3)對這方面的詳細數據進行分析研究，并進行歸類分析和總結。在三維模型模型的制作過程中，要考慮多方面的因素，在制作過程中，盡量用簡潔的方法來做出最好的效果，來展示模型復原的最佳性能；4）場景貼圖、現場照明和烘培處理。由于古建筑長時間的經歷風吹日曬，導致表皮顏色失去了原有的色彩，為了讓復原時的效果更完整，所以在使用拍攝的照片時不能直接使用，要進行一定的處理，例如恢復顏色、質地、對比度等，更好的服務虛擬復原模型；5）是虛擬漫游,交互式合成。特別是在虛擬漫游、交互式合成,應注意的邏輯程序或模塊的交互。

3、虛擬古建筑復原后期制作

這一階段主要是為了測試虛擬現實系統的構建效果,為了驗證看系統是否具旅游穩定性和兼容性。具體的測試方法是:由不同的用戶在不同的操作系統中用不同的硬件配置來測試系統性能。

4、某古建筑虛擬現實技術的實例應用

修復古建筑利用虛擬現實技術將3dsMax軟件用Visualvrp7代碼的構造。在現場完成資料準備好后，構造虛擬的現實。1）貼圖烘焙。在復原的整個過程中最關鍵的一環就是貼圖烘烤，所以在具體的重建過程中要特別注意。由于整個古建筑都有一些數據模型。因此，有必要對模型的烘烤過程中考慮格式的特殊性：首先，由于不同的數據模型的圖像格式和要求是不同的，所以需要采取相同的地圖烘烤處理格式的要求。例如，選擇建筑完成的格式，你要選擇建筑完成的格式，從而達到數字修復的要求；其次，為了實現真正的復原效果，在項目進行時要進行逐一歸類。2）圖片優化。在虛擬現實軟件加載到內存的映射,運行的流暢和計算機內存之間的關系是重要的,為了讓虛擬現實軟件在運行中不出現問題，所以在虛擬現實軟件要將要優化的對象映射在軟件中，用虛擬現實軟件優化映射被占用壓縮圖片的方式，以減少內存。為了節省內存，通常需要對圖片進行壓縮。微軟的DXTC（DirectXTextureCompression）對圖片進行最高6:1的壓縮，效果良好，所以目前多被使用。

三、攝像機交互式設計

在使用虛擬現實技術來構建場景環境時時，需要使用相機的功能，特定的相機位置一般位于頂部，以便于觀看到整體環境效果。但是在實際操作過程中，攝像機的位置擺放也不是固定的，要根據執行過程中的實際需要來進行位置設定。環形交互、鳥瞰交互和自由交互都是在相機主攝像頭交互設計的范圍。當然，不管是什么樣的相機交互設計，都需要特定的函數使用內置的Virtools模塊編程來控制相機,使用該程序模塊編程鍵盤按鍵切換標簽,激活不同的相機,允許用戶操作虛擬復原系統的同時切換激活不同的相機。交互設計：在以上步驟操作完成后，需要進行下一步的交互設計，第一步是將角色和構造的虛擬環境相匹配，同時，角色大小應根據場景的變化而調整大小，以達到古建筑呈現效果和諧融洽。第二步是通過系統編程模塊實現信息控制命令，便于信息的控制。第二步是通過系統編程模塊實現信息控制命令。

四、結語

總之,虛擬現實技術的應用提高到古代建筑遺產的保護和古建筑的修復,具有重要現實意義,提高古建筑保護的科學程度,通過虛擬現實技術在古建筑的整體環境恢復計劃起到良好的保護作用,所以虛擬現實技術的使用是對中國古建筑的保護一個重要的措施。

參考文獻

[1]何成戰.計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用[J].廣西民族大學學報：自然科學版，2013（6）：20-21.

作者：何巖 王世強 單位：長春建筑學院