卿小英　張楠

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在隋唐洛陽城文化體驗中的應(yīng)用研究

卿小英，張楠

摘 要 伴隨著文化產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)文化的深度體驗將會成為旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。隋唐洛陽城作為隋唐時期河洛文化中最輝煌的一部分，具有很高的研究價值，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)為文化體驗提供了一個合適的載體和手段。傳統(tǒng)文化與VR技術(shù)結(jié)合是有著非常廣闊的應(yīng)用前景。故以隋唐時期的都城營造、建筑形制以及日常生活環(huán)境為文化的研究對象，利用三維軟件復(fù)原出數(shù)字化的虛擬空間，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)使受眾進(jìn)行沉浸式的隋唐洛陽城文化體驗。本項目從頭戴現(xiàn)實設(shè)備以及移動設(shè)備兩個端口進(jìn)行了VR場景資源的制作，為傳統(tǒng)文化體驗與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用與推廣做出了有價值的探索。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實技術(shù);隋唐洛陽城;沉浸式;文化體驗

引用本文格式 卿小英，張楠.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在隋唐洛陽城文化體驗中的應(yīng)用研究 [J].創(chuàng)意設(shè)計源，2019（6）：27-31.

Research on the Application of Virtual Reality Technology in Cultural Experience of Luoyang City in Sui and Tang Dynasties

QING Xiaoying，ZHANG Nan

Abstract With the continuous development of the cultural industry， the in-depth experience of traditional culture will become a new trend in the development of the tourism industry.As the most brilliant part of heluo culture in Sui and Tang dynasties， Luoyang city has high research value， while virtual reality technology provides a suitable carrier and means for cultural experience. The combination of traditional culture and VR technology has a very broad application prospect.In this paper， capital construction， architectural form and daily living environment in the Sui and Tang dynasties are taken as cultural research objects， and digital virtual space is restored by 3D software. Combined with virtual reality technology， audiences can have immersive cultural experience of Luoyang city in the Sui and Tang dynasties. In this project， VR scene resources were produced by wearing reality devices from the beginning and two ports of mobile devices， which made a valuable exploration for the application and promotion of the combination of traditional cultural experience and virtual reality technology.

Key Words Virtual reality technology;Sui and Tang Luoyang city;Immersion;Cultural experience

[基金項目] 本文系河南省2019年度社科聯(lián)調(diào)研課題“VR技術(shù)在隋唐時期河洛文化體驗中的應(yīng)用研究”（項目編號：SKL-2019-1184）階段性成果。

一、引言

伴隨著文旅產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對于傳統(tǒng)文化的深度體驗將會成為旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。隋唐洛陽城作為河洛地區(qū)歷史文化體驗中最為重要的對象，在文化旅游深度開發(fā)中具有很高的研究價值。但是，一方面由于歷時久遠(yuǎn)，當(dāng)時的城市形態(tài)與文化隨著戰(zhàn)亂與時代變遷已經(jīng)無處可尋;另一方面，復(fù)原的部分建筑以現(xiàn)代化的城市環(huán)境作為背景，并不能夠提供給游人完整的隋唐城市文化體驗。因此，面對如此豐富的歷史文化與旅游資源，如何采取適當(dāng)?shù)氖侄螌ζ溥M(jìn)行傳承與開發(fā)，是我們亟待解決的問題。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的介入為隋唐洛陽城文化體驗提供了一個合適的載體和手段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)依托于新的信息技術(shù)手段，以營造多感官體驗的虛擬環(huán)境，使受眾產(chǎn)生“身臨其境”的奇妙感受。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的沉浸性、交互性、想象性等特征，使其與歷史文化傳承、保護(hù)與開發(fā)等項目的結(jié)合提供了可能。我們可以預(yù)見，在即將到來的5G時代，歷史文化資源的再現(xiàn)與發(fā)展和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合將有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于隋唐洛陽城文化體驗的優(yōu)勢

（一）虛擬現(xiàn)實的概念與特征

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），顧名思義就是虛擬化的“現(xiàn)實”。它是一個由計算機(jī)圖形技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是通過計算機(jī)創(chuàng)建出一個虛擬環(huán)境，借助于一定的設(shè)備，使用戶們進(jìn)入到這個虛擬環(huán)境中，以身臨其境的方式對其進(jìn)行體驗的一種手段。由于這個虛擬環(huán)境是在計算機(jī)中模擬生成的，我們在現(xiàn)實世界中不能直觀感受它的存在，因而被稱作虛擬現(xiàn)實。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)擁有三個最為重要的特征，分別是沉浸性、交互性和想象性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性是指用戶在計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，通過視聽觸等多感官模擬體驗，獲得一種接近真實的身臨其境的感知體驗的效果，這種沉浸性能夠帶給體驗者跨越時空的“真實”效果，因而使其成為文化體驗中最為重要的特征;虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性指的是用戶與虛擬場景中各種對象之間相互作用的能力，它是進(jìn)一步提升虛擬環(huán)境沉浸感、真實感的一個重要因素;虛擬現(xiàn)實技術(shù)的想象性指的是通過虛擬場景帶給用戶的沉浸性、交互性體驗，體驗者可以進(jìn)一步通過自己的邏輯推斷與聯(lián)想等思維過程，去構(gòu)想虛擬環(huán)境中并未直接呈現(xiàn)的信息乃至畫面，這成為文化整體性體驗以及文化想象的重要特征。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在隋唐洛陽城文化體驗中的應(yīng)用方向

因其具有的多層次、全方位的沉浸式體驗特征，虛擬現(xiàn)實技術(shù)給文旅產(chǎn)業(yè)以及文化體驗帶來了更多的可能。比如虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于文化遺產(chǎn)保護(hù)方面，當(dāng)前我國文化遺產(chǎn)保護(hù)面臨著許多可控和不可控的問題，如人為因素、風(fēng)化殘損等。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和文化遺產(chǎn)保護(hù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)高精度、交互性強(qiáng)，可以廣泛運用于多類型的文化遺產(chǎn)保護(hù)與展示方式，比如數(shù)字化保存、虛擬修復(fù)、宣傳展示、深層次體驗、數(shù)字博物館等，從而解決文化遺產(chǎn)保護(hù)中的傳統(tǒng)問題。文物高清圖片、三維數(shù)據(jù)都可以借助VR技術(shù)展現(xiàn)出來，并通過增加互動環(huán)節(jié)和娛樂元素，調(diào)動觀眾的興趣。既有利于減少人為損耗增強(qiáng)對文物古跡的保護(hù)力度，又能夠增加文化遺產(chǎn)的展示機(jī)會，提升文化遺產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價值。

再如，虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于文化旅游。文化旅游是以人文歷史資源體驗為主要內(nèi)容的活動，包括歷史遺跡、建筑、民族藝術(shù)和民俗、宗教等方面。文化旅游的目的是使旅游者能夠深度體驗文化魅力、實現(xiàn)文化的傳播與發(fā)展。文化展示不單只有靜態(tài)的物體、動態(tài)的視頻，更多的是通過演繹、語言、風(fēng)俗等深層次的體驗來體現(xiàn)，而這些文化僅用最傳統(tǒng)的靜態(tài)展示是無法直觀體驗的，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)的介入是對文化旅游發(fā)展的促進(jìn)。通過VR情景交互式體驗、虛擬歷史場景的再現(xiàn)，能使靜態(tài)的文化通過唯美的視覺藝術(shù)、原真的語言，與體驗者進(jìn)行深層次的交互體驗。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的隋唐洛陽城文化體驗項目開發(fā)與應(yīng)用

洛陽具有悠久的歷史文化資源以及豐富的人文資源，在文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有很大的優(yōu)勢。然而，目前洛陽文旅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著文化旅游開發(fā)不充分、文化體驗方式相對單一的問題。大部分的文化資源都只能通過實物靜態(tài)展示或闡述性的展示等方式來進(jìn)行體驗，這種傳統(tǒng)的文化體驗方式并不能夠提供受眾以全方位、立體式、沉浸式的方式感知文化，交互性較差，因而很難產(chǎn)生更深層次的文化感染力。我們有必要借助于虛擬現(xiàn)實技術(shù)探索一條新的對于洛陽文化資源體驗的方式。

本項目擬對隋唐時期洛陽城市空間、建筑形制、環(huán)境氛圍依據(jù)相關(guān)歷史資料及研究成果進(jìn)行視覺要素方面的復(fù)原，同時搜集創(chuàng)作具有隋唐時期風(fēng)韻的音樂、環(huán)境聲效等聽覺要素，借助虛擬現(xiàn)實體驗設(shè)備為觀眾提供更真實、更生動、交互性更強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實文化體驗。借助于此種技術(shù)，隋唐時期洛陽的城市文化得以生動的“再現(xiàn)”，同時可以讓觀眾以沉浸式的方式進(jìn)行文化體驗，從而將洛陽的歷史文化具體化、生動化地進(jìn)行傳承、保護(hù)與發(fā)展。

（一）隋唐洛陽城文化視覺要素的搜集與分析

1.都城空間形制與布局

隋唐洛陽城的平面圖呈方形，分為外城、皇城、宮城三重城垣，城垣由夯土筑成，城墻下有石板砌成的下水道。外城城垣四面共開辟有八座城門，城內(nèi)街道縱橫相交，由街道分割成眾多里坊，形成棋盤式城市布局。（圖1）

“隋代洛陽城建成之初，城內(nèi)共有103坊3市?！盵1]里坊形制大多數(shù)為接近方形的長方形，里坊四周均有坊墻，坊墻高度約為1.5m。面朝天街一側(cè)的坊門形制稍大，體量應(yīng)更為宏偉。城內(nèi)的街道寬度不一，體現(xiàn)了一定的等級差別，坊內(nèi)東北向與南北向兩條道路在坊中部“十”字交叉形成十字街，將坊平均分為四份，依據(jù)中心街道修筑建筑，具體可參考洛陽老城十字街。

2.建筑形式與構(gòu)造

隋唐時期的建筑以夯土和木構(gòu)建筑為主，根據(jù)考古記載與推測，隋唐東都“城垣殘存部分，都可以看出是由七厘米到十五厘米的夯土層構(gòu)成的”。[2]隋唐建筑總體而言的屋頂坡度平緩;歇山頂?shù)姆课菔丈胶苌?，出檐深遠(yuǎn)，常用疊瓦脊和鴟尾，并配有精美的懸魚，瓦當(dāng)剪邊;斗拱比例較大，既分擔(dān)了寬闊屋頂?shù)闹亓Γ湫劢〉耐庑芜€體現(xiàn)著盛世狀態(tài);素雅的白色外墻上，襯應(yīng)著人字拱、棰枋形立柱，直欞窗和板門，使得隋唐時期的建筑穩(wěn)重華美。

3.建筑色彩

隋唐時期建筑顏色的主體色基本為黑色、白色、紅色，輔助色綠色、藍(lán)色、灰色，黃色為皇室特用的色彩。黑色、灰色、藍(lán)色、綠色主要是屋頂所用的黑瓦、灰瓦、藍(lán)色琉璃瓦和綠色琉璃瓦的顏色。黑瓦質(zhì)地緊密，經(jīng)過打磨，表面光滑，多用于宮殿和寺廟屋頂;而灰瓦較為疏松，多用于普通民居建筑，隨著燒制技術(shù)的進(jìn)步，還有綠色和藍(lán)色的琉璃瓦以及綠色琉璃磚。墻面的色彩使用上，隋唐時期的建筑一律采用朱紅與白色的組合，產(chǎn)生了鮮艷悅目、簡潔明快的色彩美?；蕦m寺院用黃、紅色調(diào)，紅、青、藍(lán)等為王府官宦之色，民舍只能用黑、灰、白等色，如王維的輞川別業(yè)、白居易的廬山草堂。

（二）隋唐洛陽城虛擬場景規(guī)劃與建構(gòu)設(shè)計

1.虛擬場景的規(guī)劃與布局

基于上述有關(guān)隋唐時期城市文化視覺要素的整理與分析，本次項目計劃完成隋唐城中局部的里坊數(shù)字化虛擬場景復(fù)原與建構(gòu)，包括部分坊墻、坊門、兩條街道。其中一條街道為南北向主路，一條為次級道路。十二處獨棟建筑其中四處的功能劃分如下：百川齋的功能是私塾，用于展示隋唐時期教育學(xué)習(xí)的環(huán)境;霓羽坊的功能是樂坊，用于展示隋唐時期禮樂氛圍;雅香樓的功能是酒樓，用于展示隋唐時期市井生活氣息;梵華記的功能是胡人商鋪，體現(xiàn)出隋唐時期的開放性、包容性，展現(xiàn)西域風(fēng)情特點。

2.虛擬場景中的建筑形式

通過對隋唐時期的宮殿、佛殿、“七天建筑”建筑形制進(jìn)行分析與歸納，確定本項目建筑主體的形制要素，分別為：灰瓦、疊瓦脊、歇山屋頂、鴟尾、朱紅與白色的墻面色彩搭配、直欞窗、適度夸大屋頂?shù)谋壤?、深遠(yuǎn)的挑檐、斗拱、人字拱、二層建筑的欄板等。此次項目中以單體建筑為主，餐飲功能的酒樓設(shè)定為二層小樓，模型建立過程中使用了大量的參考資料，項目成員們就建筑樣式、柱網(wǎng)的分布、斗拱的結(jié)構(gòu)、窗戶的樣式、鴟吻的樣式、顏色、比例等方面進(jìn)行了反復(fù)商榷。在確?，F(xiàn)階段情況下最大程度上還原隋唐時期建筑的恢弘氣勢，為后續(xù)虛擬體驗的真實沉浸感打下基礎(chǔ)。

3.虛擬場景文化氛圍的還原

對場景的還原應(yīng)當(dāng)是以還原隋唐時期的文化氛圍為目的的，因而虛擬場景的還原不僅需要考慮到宏觀的規(guī)劃與布局、建筑形制盡量符合隋唐時期的規(guī)制，還需考慮到微觀生活場景中的配飾、家具、裝飾是否符合隋唐時期的文化氛圍，從而能夠給觀者帶來更加整體的文化體驗。

“百川齋”為私塾的設(shè)定，所以建筑周圍種植著正直而有氣節(jié)的竹子，映襯著讀書人不屈不撓的堅韌品質(zhì)。建筑室內(nèi)迎面供奉著孔子掛像，陳設(shè)著幾案、方形燈、方形簡約藻井天花、斗拱、棰枋形立柱、板門、直欞窗。隨著時間的推移投下斑駁的竹影，通過這些要素營造出書聲瑯瑯的讀書氛圍。（圖2）

隋唐時期是相對穩(wěn)定發(fā)展的時期，立國之初便設(shè)有教坊，培養(yǎng)了大批音樂家，音樂技能逐漸傳入民間，這一時期音樂活動得到了高度發(fā)展。因而在本次項目中設(shè)立了“霓羽坊”這一樂坊的功能體驗空間。室內(nèi)除了斗拱、棰枋形立柱、板門、直欞窗、方形燈、幾案這類隋唐時期基本配置外，還陳設(shè)有編鐘等樂器，華麗的天花藻井和墻面裝飾。霓羽坊的燈光設(shè)計中融入了一定現(xiàn)代設(shè)計元素，為夜間模式體驗營造出了綺麗的效果。（圖3）

“雅香樓”是整個項目中唯一一棟兩層樓建筑，一層設(shè)有柜臺、酒架、簡約的天花吊頂裝飾、六張四方桌和若干條形椅。開窗較多，板門上直欞窗位置較多，整體內(nèi)部空間通透而又明亮，與外部環(huán)境融合多，希望通過這樣的空間布置營造出緊湊、忙碌、熙攘的市井生活氣息。（圖4）

“梵華記”設(shè)定為胡人商鋪，為了配合胡人圍坐以及能歌善舞的生活習(xí)慣，在室內(nèi)布置上除了基本配置之外，采用圍合式幾案擺放形式，并陳設(shè)有箜篌等樂器，墻面裝飾著西域元素壁畫、字畫、地毯等。整體空間開窗較少，外部光照較少，主要依靠內(nèi)部方形地?zé)魜磉M(jìn)行照明，試圖營造出神秘的西域風(fēng)情。（圖5）

（三）隋唐洛陽城虛擬文化場景的體驗方式設(shè)計

文化體驗方式的設(shè)計也是本項目所考慮的核心問題。面對傳統(tǒng)的文化體驗方式的單一性、文化傳播效率低等問題，在建構(gòu)及復(fù)原了隋唐洛陽城虛擬文化場景資源之后，本項目還設(shè)計了三種不同的體驗方式，分別是：對都城空間布局的全景圖漫游體驗、對虛擬場景的沉浸式漫游體驗以及對建筑文化的增強(qiáng)現(xiàn)實體驗，以保證文化體驗的直觀性、層級性以及文化傳播的廣度與深度。

1.對都城空間布局的VR全景圖式漫游體驗

隋唐時期洛陽城的布局富有中國傳統(tǒng)都城文化的典型特征，類似于之前所介紹的外城城垣四面共開辟有八座城門，城內(nèi)街道縱橫相交，由街道分割成眾多里坊，形成棋盤式城市布局的特征。為了能夠使這種文化體驗為更多人所感知，同時根據(jù)線下我們所處的移動互聯(lián)網(wǎng)時代的特征以及手機(jī)終端巨大的持有量和無與倫比的傳播潛力，本項目將隋唐洛陽城的虛擬場景制作成了VR全景圖式的文化體驗系統(tǒng)。受眾通過手機(jī)掃碼即可進(jìn)行移動端的隋唐洛陽城虛擬文化體驗，這種形式更有利于項目的傳播與推廣。移動端項目中盡可能多的嵌套四個主要體驗節(jié)點的外部環(huán)境、內(nèi)部空間、不同季節(jié)、不同天氣情況、不同時間段的空間信息以及部分知識點的直觀注解，使得受眾能夠較為全面、深入地進(jìn)行移動端隋唐洛陽城文化體驗。（圖6）

2.對虛擬場景的沉浸式漫游體驗

全景圖式的漫游體驗在文化傳播方式與效率上具有重要的意義，然而受限于移動設(shè)備的配置以及交互方式等因素，這種文化體驗方式并不能夠給受眾提供沉浸式的體驗感受。而對于隋唐洛陽城市文化的體驗，不僅體現(xiàn)在城市布局與建筑形制等視覺方面，還體現(xiàn)在對于微觀的場景氛圍的綜合感知層面。所以，針對于這種特定的文化體驗需求，本項目通過使用頭戴顯示設(shè)備、手柄以及虛擬現(xiàn)實軟件平臺建立了沉浸式的文化體驗方式，這種體驗方式“一方面要具備比較高級、理想、復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，另一方面要有高效的實時性和更多的自然交互特征”，[3]因而能夠加強(qiáng)文化感受的直觀性。

利用三星玄龍頭戴現(xiàn)實設(shè)備與光輝城市MARS2018虛擬現(xiàn)實平臺，我們將所制作的虛擬場景資源進(jìn)行了沉浸式體驗方式的建構(gòu)。受眾可以通過頭盔以及手柄，“真實”地在虛擬的隋唐洛陽城中進(jìn)行自由游歷、360°無死角地觀察、多感官沉浸式的文化體驗，通過視覺、聽覺、觸覺等多感知角度，整體性地體驗隋唐時期洛陽城內(nèi)的日常生活文化。

3.對建筑文化的增強(qiáng)現(xiàn)實體驗

VR全景圖式的體驗方式以及沉浸式漫游體驗方式給人帶來的感受是微觀的、小尺度的，即人是進(jìn)入到場景當(dāng)中去感知空間與氛圍的細(xì)節(jié)。但隋唐時期洛陽城從其規(guī)劃布局與體量，再到單體建筑的形制都是我國古代都城營造史中最為重要的文化要素，因而如何能夠以宏觀的尺度去考量及體驗這些文化細(xì)節(jié)，同時又不依賴于大型顯示設(shè)備的介入成為本次項目有關(guān)文化體驗方式設(shè)計的另一問題。

得益于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality）因其將虛擬場景與現(xiàn)實場景相結(jié)合的特征，成為了一種新的文化體驗方式而實現(xiàn)，它能夠“將虛擬物體融合到現(xiàn)實環(huán)境中，并能支持用戶與其進(jìn)行交互”[4]，用戶可以利用一些交互手勢在現(xiàn)實場景中放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、替換虛擬場景，從而能夠在不同尺度上去觀察虛擬場景中所承載的文化細(xì)節(jié)。

在本項目中，為了能讓更多受眾從宏觀角度體驗隋唐洛陽城中的單體建筑形制、色彩、構(gòu)造上所體現(xiàn)的文化，特通過圖像識別技術(shù)，運用Unity3D引擎和相關(guān)的增強(qiáng)現(xiàn)實SDK，開發(fā)了隋唐洛陽城建筑文化體驗的APP。用戶可以通過APP，對準(zhǔn)識別圖進(jìn)行掃描，稍等片刻就會在識別圖的指定位置上出現(xiàn)相應(yīng)的虛擬場景資源，用戶可通過轉(zhuǎn)動識別圖，或者推進(jìn)及拉遠(yuǎn)手機(jī)，來觀察不同角度和尺度下的隋唐洛陽城中的建筑形態(tài)。（圖7）

結(jié)語

本文通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在隋唐洛陽城文化體驗中的應(yīng)用研究，雖然只還原了里坊一隅，但是相對系統(tǒng)的梳理了隋唐洛陽城城市布局、建筑形制特點以及隋唐時期的民俗文化，為傳統(tǒng)文化的視覺轉(zhuǎn)換、數(shù)字化歷史文化復(fù)原、傳統(tǒng)文化的體驗方式、線上文化旅游方式等做出了有價值的探索。相信隨著5G時代的來臨，以及人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展與文化體驗上的應(yīng)用還將具備更大的潛力，這為我們的進(jìn)一步研究指明了方向。

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卿小英 張楠

洛陽理工學(xué)院