金先念，李榮錦，何美，范茜

摘要：文章旨在研究黔西北民族特色建筑數(shù)字化應(yīng)用，通過采集黔西北民族特色建筑各項(xiàng)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)三維技術(shù)把真實(shí)建筑實(shí)體轉(zhuǎn)換成可以在計(jì)算機(jī)中存儲、網(wǎng)絡(luò)中傳播的虛擬實(shí)體。利用3DS MAX、VRay渲染器等軟件，制作帶有實(shí)體建筑信息的數(shù)字化作品，目的是通過數(shù)字化手段高效、安全、長期存儲和記錄黔西北民族建筑文化元素，保護(hù)黔西北民族特色建筑文化遺產(chǎn)。此外，黔西北民族建筑數(shù)字化作品通過網(wǎng)絡(luò)傳播可以促進(jìn)地方特色線上旅游開發(fā)，促進(jìn)地方民族特色動漫、游戲等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)民族文化起到一定的推動作用。

關(guān)鍵詞：特色民族建筑；數(shù)字化；三維技術(shù)

中圖分類號：TP391? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）35-0093-03

三維技術(shù)是相對于二維而言的，運(yùn)用三維通過在平面二維坐標(biāo)系中加入一個方向向量，構(gòu)成空間坐標(biāo)系的三維技術(shù)， 使圖片或影像看起來有立體感的圖像處理和制作的技術(shù)[1]。開發(fā)人員對虛擬空間中的模型、材質(zhì)、燈光進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)一系列計(jì)算實(shí)現(xiàn)類似于真實(shí)世界的三維場景。在虛擬世界中，它能逼真地展示現(xiàn)實(shí)世界的一切場景，給人一種置身于真實(shí)世界的感覺。

民族特色建筑數(shù)字化是把現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)建筑實(shí)體，通過特定方式轉(zhuǎn)換成可以在計(jì)算機(jī)中存儲的數(shù)字信息。將現(xiàn)實(shí)中真實(shí)的建筑實(shí)體通過三維技術(shù)方式，構(gòu)建出一樣的虛擬模型，最終在計(jì)算機(jī)中通過效果圖或者三維模型等方式呈現(xiàn)。數(shù)字化數(shù)據(jù)保存一般存儲在電腦硬盤上，可以重復(fù)拷貝、也可以網(wǎng)絡(luò)傳播，保存、傳輸?shù)?，非常方便。例如?shù)字博物館是以圖片、視頻、虛擬模型等方式保存文物信息。

1 民族特色建筑數(shù)字化意義

黔西北地區(qū)，歷史悠久，文化豐富。轄區(qū)內(nèi)有彝族、苗族、回族、白族、布依族、蒙古族和仡佬族等少數(shù)民族，少數(shù)民族獨(dú)特的生活習(xí)慣和居住方式，促使了各民族不同的居住風(fēng)格，尤其是彝族。為此主要以黔西北彝族特色建筑數(shù)字化應(yīng)用為例進(jìn)行研究。

黔西北地區(qū)彝族特色建筑獨(dú)具風(fēng)格，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其中以畢節(jié)市七星關(guān)大屯土司莊園，大方宣慰府，織金財神廟等最為典型。如大屯土司莊園的最大特點(diǎn)是：在柱礎(chǔ)、欄板、望柱、月梁、門板、門斗、山墻等部位上， 均雕刻或繪畫有眾多的虎頭紋[2]。大屯土司莊園建筑有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，豐富的圖案，它們代表著地方少數(shù)民族的歷史和土司文化曾經(jīng)的輝煌。在歷史長河中，像土司莊園這類建筑經(jīng)過歲月的洗禮，風(fēng)雨侵蝕，自然災(zāi)害等影響，已經(jīng)產(chǎn)生不小改變（圖1）。不管是大屯土司、宣慰府、還是財神廟，都是經(jīng)過長期維護(hù)和多次翻修，很多文化建筑都不再是最原始的樣貌。由于火災(zāi)、水災(zāi)、地震等自然災(zāi)害，且保護(hù)措施不盡完善，人為破壞及自然老化，這類特色的民族建筑正在遭受一步一步吞噬。為了使土司莊園這類具有文化傳承價值的民族特色建筑文物廣為流傳，需要不斷地修繕保護(hù)。隨著技術(shù)科學(xué)的發(fā)展，如今可以利用計(jì)算機(jī)三維技術(shù)對特色民族建筑進(jìn)行數(shù)字化，有效記錄和保護(hù)文物原始信息，就算因不可抗拒原因損毀，也能通過數(shù)字化數(shù)據(jù)繼續(xù)流傳，這對傳承和保護(hù)地方民族特色建筑文化遺產(chǎn)日漸重要，并且是行之有效的方法，相對于文字記錄，手繪平面圖紙等對建筑遺產(chǎn)的記錄更直觀更真實(shí)。隨著社會發(fā)展，VR虛擬技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，還可以把原本消失的民族特色建筑通過現(xiàn)代技術(shù)展示在人們面前，通過網(wǎng)絡(luò)渠道進(jìn)行傳播，為更多人了解學(xué)習(xí)和研究提供參考價值。數(shù)字化在保護(hù)民族特色建筑的空間、時間、結(jié)構(gòu)、色彩等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢。

2 民族特色建筑數(shù)字化基本原則和方法

2.1民族特色建筑數(shù)字化要遵循真實(shí)性、完整性原則

利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行數(shù)字修復(fù)和還原，始終要注意真實(shí)性和完整性，無論是建筑地形位置、建筑尺寸、建筑結(jié)構(gòu)、建筑風(fēng)格、建筑材質(zhì)、建筑顏色還是特殊花紋，都應(yīng)該進(jìn)行完整的數(shù)字化呈現(xiàn)。除此之外，還要掌握民族特色建筑的民族特性、歷史經(jīng)過、文化特征、發(fā)展過程等信息，才能對民族特色建筑精準(zhǔn)掌握，有效記錄文化遺產(chǎn)的完整信息，對保護(hù)文化遺產(chǎn)有重要的意義。

2.2民族特色建筑數(shù)字化要遵循可迭代更新的原則

目前現(xiàn)存的實(shí)際民族建筑（例如大屯土司莊園、大方宣慰府等）都是后期修繕過的建筑，在建筑結(jié)構(gòu)和材質(zhì)方面與最原始建筑有一定的區(qū)別。需要大量的時間和精力查閱相應(yīng)的數(shù)據(jù)和材料，進(jìn)一步對數(shù)字化模型修改迭代，不斷完善更新數(shù)字模型，使之更加真實(shí)和完整，更加接近建筑原本的樣貌。如果能按時間建立模型庫，則對民族文化研究意義更有意義。

2.3民族特色建筑數(shù)字化要遵循復(fù)用的原則

民族特色建筑數(shù)字化模型可以作為素材提供給互聯(lián)網(wǎng)廣大創(chuàng)作者，大量民族特色建筑數(shù)字化模型為相關(guān)延伸拓展產(chǎn)品開發(fā)提供素材基礎(chǔ)，如為地方民族特色的VR游戲產(chǎn)品開發(fā)、為地方民族特色線上虛擬旅游開發(fā)、為地方特色民族線上虛擬博物館開發(fā)等提供素材元素，為此可豐富民族特色產(chǎn)品類型和范圍，為推廣特色民族建筑文化具有重要的意義。

3 民族特色建筑數(shù)字化實(shí)現(xiàn)過程

利用計(jì)算機(jī)三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)民族特色建筑數(shù)字化方面有多個工具可以使用，常用的有3DS MAX，Maya，zbrush，sketchup等。3DS MAX具有強(qiáng)大的建模功能，并且有豐富的插件，特別是VRAY渲染器支持，在室內(nèi)外設(shè)計(jì)、園林設(shè)計(jì)等方面有大量的使用者。本文主要是使用3DS MAX作為三維模型制作工具，它是基于PC系統(tǒng)的3D建模渲染和制作軟件，符合應(yīng)用研究需要。民族特色建筑數(shù)字化實(shí)施流程為實(shí)地測量→CAD繪制平面圖紙→制作三維模型→材質(zhì)燈光→渲染輸出。

實(shí)地測量為獲得最初的數(shù)據(jù)，結(jié)合研究文獻(xiàn)及圖書記錄獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)繪制二維平面CAD圖形，利用CAD圖形對模型進(jìn)行制作，獲得直觀的三維數(shù)字模型，再結(jié)合建筑顏色、材質(zhì)等最終渲染帶有豐富信息的數(shù)字化成品文件。

現(xiàn)以財神廟建筑模型為例，討論民族特色建筑模型實(shí)現(xiàn)過程。財神廟位于城中部，始建于清朝初年，現(xiàn)存建筑是乾隆四十八年（1783）年重建的，距今已二百余年。財神廟為木結(jié)構(gòu)閣樓建筑，底層平面為凸字形，五開間，通面寬20.72米，總進(jìn)深為15.48米，總高14.5米，二層以上四面逐層內(nèi)收，呈寶塔狀。正角梁起翹平緩，伸出1.10米，極富明代建筑風(fēng)格[4]。根據(jù)測量數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)獲得平面圖（如圖2），立面圖。

依據(jù)繪制CAD平面圖和立面圖，參考建筑照片，繪制出數(shù)字化財神廟樣貌模型（見圖3）。

繪制方式步驟如下：

1）首先，利用3DS MAX軟件導(dǎo)入CAD平面圖，利用平面圖作為參考對象進(jìn)行3D模型制作。對于簡單造型，可以選用基本體建模，二維線條添加修改器等方式進(jìn)行修改變換實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜造型可以多邊形建模、曲面建模進(jìn)行制作實(shí)現(xiàn)。古建筑模型制作難度最高的要數(shù)局部花紋造型，例如財神廟門上花紋造型模型（如圖4），這需要細(xì)心布線、精心雕琢。

2）其次是材質(zhì)燈光，在制作過程中，材質(zhì)燈光直接影響著模型的外觀效果，對于這類古建筑模型制作，通常都是以寫實(shí)手法。在門窗、柱子、墻壁等都會用到做舊處理，這會讓模型更加接近建筑真實(shí)外觀效果。針對翼角、門窗花紋等復(fù)雜造型，采用模型雕刻再上材質(zhì)，不適用貼圖展示。

3）最后渲染保存，模型可以通過圖片方式進(jìn)行輸出，也可以選用視頻方式進(jìn)行輸出。為了展示模型細(xì)節(jié)，可以針對模型不同地方進(jìn)行單獨(dú)渲染。當(dāng)然，還可以把通過軟件烘焙后導(dǎo)入Unity等軟件，做成可以交互的VR作品。

4 民族特色建筑三維數(shù)字化的應(yīng)用

民族特色建筑數(shù)字化可以起到文化遺產(chǎn)保護(hù)的作用，起到文化傳承和弘揚(yáng)的作用，民族建筑數(shù)字化作品通過網(wǎng)絡(luò)傳播，可以促進(jìn)地方特色線上旅游資源開發(fā)，促進(jìn)地方民族特色動漫、游戲產(chǎn)品的創(chuàng)作，對發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)民族文化起到一定的推動作用，民族特色建筑數(shù)字化作品結(jié)合VR技術(shù)，可以開發(fā)計(jì)算機(jī)類、建筑類等專業(yè)教學(xué)資源，有助于民族特色建筑的研究。民族特色建筑數(shù)字化具有下列作用：

4.1文化遺產(chǎn)保護(hù)作用

民族特色建筑數(shù)字化可以起到文化遺產(chǎn)保護(hù)的作為。通過數(shù)字化手段高效、安全、長期記錄和存儲民族建筑文化元素信息，有效保護(hù)黔西北民族特色建筑文化遺產(chǎn)。民族建筑數(shù)字化文件可以長期保存、多地保存、拷貝復(fù)用、網(wǎng)絡(luò)展示，數(shù)字化保護(hù)方式相對于長久維修保養(yǎng)具有維護(hù)成本低、安全性高、交流容易、易被大眾所熟知等優(yōu)點(diǎn)。

4.2文化傳承和弘揚(yáng)作用

通過計(jì)算機(jī)三維技術(shù)，可對已磨損建筑文物進(jìn)行虛擬修復(fù)還原，借助 VR技術(shù)對文物進(jìn)行跨時空展示，讓參觀者穿越時空感受不一樣的時代建筑。借助數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行文物的管理和保護(hù)，開發(fā)例如數(shù)字博物館等產(chǎn)品，能有效提升文物展示的效果，讓更多人走進(jìn)博物館，了解文物所承載的精神和文明內(nèi)涵，促進(jìn)文化的傳承和弘揚(yáng)[5]。

4.3有助于民族特色建筑的研究

在古建筑工程技術(shù)等專業(yè)教學(xué)過程中，為了直觀地讓學(xué)生了解各種建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)合VR技術(shù)，數(shù)字化的民族特色模型就有了重要的意義。它可以隨意拆解，可以從不同角度觀看，可以通過記錄數(shù)據(jù)信息了解建筑文化背景等知識。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等專業(yè)中，可以讓學(xué)生參考模型進(jìn)行建模能力學(xué)習(xí)和鍛煉，從而提升計(jì)算機(jī)操作應(yīng)用能力，提升學(xué)生空間感和視覺感受能力。除此之外，還可以為很多相關(guān)專業(yè)的教學(xué)或者學(xué)習(xí)提供模型素材作用。

4.4促進(jìn)線上旅游資源的開發(fā)

對于大屯土司莊園、織金財神廟等這種建筑相對范圍較小，周邊產(chǎn)業(yè)不成熟，重金打造旅游景點(diǎn)性價比相對較低，參觀人數(shù)和了解熱度一直不高，民族特色建筑文化價值未能得到體現(xiàn)，且疫情之下，很多旅游景點(diǎn)只能暫時停業(yè)，也不合適出行旅游。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)是人們連接外界的重要工具，這是線上旅游開發(fā)的最好時機(jī)。為此，若能將民族特色建筑通過數(shù)字化技術(shù)，將其傳播到網(wǎng)絡(luò)上，不但能滿足人們旅游、參觀等愿望，而且還會獲得更多人的關(guān)注和了解，有助于民族文化的推廣和傳承。

4.5促進(jìn)地方特色動漫影視、游戲作品開發(fā)

《奢香夫人》電視劇的拍攝，塑造了大方縣的文化旅游形象，“古彝圣地，奢香故里”的文化品牌深入人心[6]。在動漫和游戲領(lǐng)域，基于地方民族特色文化動漫影視，游戲作品非常少，在這方面具有很大的潛力，若能基于民族特色建筑模型，開發(fā)民族特色的影視動漫作品，通過網(wǎng)絡(luò)傳播在一定程度上可以促進(jìn)和塑造地方特色文化旅游形象，打造類似“古彝圣地，奢香故里”文化品牌也未嘗不可。

5 結(jié)束語

民族建筑特色建筑數(shù)字化有助于民族特色建筑文化遺產(chǎn)的保護(hù)，有助于民族特色建筑文化研究，有助于民族特色建筑文化宣傳。目前還需要大量的民族特色建筑沒有被人們知曉和了解，若要將這些特色建筑數(shù)字化，還需很長的路要走，需要廣大研究者和技術(shù)人員不斷努力奮斗。通過將數(shù)字化民族特色建筑上傳至互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳播，將會使越來越多人的關(guān)注、學(xué)習(xí)、了解和弘揚(yáng)特色民族文化。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，這些特色建筑數(shù)字化將會變得更加容易、更加真實(shí)、更加完整。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 一編.大屯土司莊園[J].畢節(jié)師專學(xué)報，1995，13（4）：2.

[4] 黃浩.貴州織金縣財神廟木構(gòu)樓閣平移工程施工簡介[J].古建園林技術(shù)，1993（3）：69-71.

[5] 趙青山，楊麗梅，楊瑞璟.淺談博物館文物的數(shù)字化保護(hù)與管理[J].文物鑒定與鑒賞，2020（23）：134-136.

[6] 朱梅梅，張曉瑾.電視劇《奢香夫人》影視文旅融合之創(chuàng)新范式建構(gòu)[J].電影評介，2021（14）：83-87.

【通聯(lián)編輯：唐一東】