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虚拟现实:让学生触摸历史 让历史走向现实

2018-04-20
  自2013年至2016年间,教育部共批准了400个国家级虚拟仿真实验教学中心,且大部分集中在工学类、理学类和医学类专业。与文科相关的虚拟仿真实验教学中心仅有...

  自2013年至2016年间,教育部共批准了400个国家级虚拟仿真实验教学中心,且大部分集中在工学类、理学类和医学类专业。与文科相关的虚拟仿真实验教学中心仅有13个,而在这13个中心中,考古类占据了3个席位。由此可见,在众多文科类学科中,考古学是比较适合引入虚拟仿真技术的学科。

  “考古学的教学必须依赖大量的实物遗存和遗迹场景,而校内教学又无法随时大量提供这些实物材料,虚拟仿真技术正是解决这一难题的利器。”北京大学考古虚拟仿真实验教学中心副主任张剑葳说。

  2016年,北京大学经教育部批准成立国家级考古虚拟仿真实验教学中心。该中心致力于考古遗址、建筑遗产等不可移动文物的全面数字化记录,可移动文物的数字化记录,虚拟现实与增强现实技术在考古和文化遗产教学与研究中的应用。

  文物建筑作为考古学中的一个专业方向,通过去年长达一个学期的古建筑测绘实习与文化遗产踏查实习,该专业学生掌握了从绘制测稿、手工测量的传统测绘方式,到使用全站仪、GPS、激光测距仪,再到使用三维激光扫描仪、航拍摄影测量、全景摄影记录等一系列测绘与记录技术。“通过这套方法,我们能高效、经济、精确地获得文物建筑的基本数据和现场史料信息。”张剑葳说。

  在此基础上,北京大学考古虚拟仿真实验教学中心搭建的文化遗产全景库和文物建筑VR库初具规模。此外,中心还积极与遗产地管理部门及地方文物考古研究机构合作,在山西、四川等地开展了一系列数据采集与利用工作,探索出一条虚拟现实技术支撑教学,参与文化遗产保护、利用的新路径。

  2017年,北京大学考古虚拟仿真实验教学中心的研究团队及考古文博学院文物建筑专业师生数次赴山西高平开化寺开展教学实习。开化寺作为第五批全国重点文物保护单位,其大雄宝殿为寺内现存最古老的建筑,殿内东、西、北三壁保存了北宋时期的壁画。研究与教学团队通过使用无人机对开化寺建筑群进行了倾斜摄影记录,生成开化寺建筑群的三维模型;使用全景摄影技术分别完成航空全景摄影、建筑室内室外全景摄影,合成高像素全景图像;使用三维扫描技术对开化寺建筑群进行了扫描,获得点云模型。“以这些全景及模型数据为基础,依据其空间关系,相互链接形成全景漫游及模型在线浏览,实现了对开化寺文物建筑的数字化记录和展示。”张剑葳说。

  同时,团队还借助摄影测量技术对开化寺大雄宝殿室内建筑结构及壁画进行了虚拟重建,获得大雄宝殿室内3D模型,并将真实摄影材质贴在模型上,最终获得具有表面纹理颜色信息的高分辨率模型。“模型输出为通用格式之后,作为高质量的教学资源,学生使用穿戴设备,在模型内可以任意行走甚至跃上梁架,近距离查看古建筑大木、彩画等各种信息,充分发挥了虚拟仿真技术在古建筑教学中的优势。”张剑葳表示。

  2016年,北京大学考古虚拟仿真实验教学中心启动了虚拟现实文化遗产数据库建设。该数据库将与遗产相关的图像、模型、尺度等信息汇集起来,为学术研究提供实物史料依据。“目前该数据库主要针对建筑遗产进行数据采集,并形成了诸如‘晋东南早期建筑’‘四川汉地元明建筑’等一系列专题数据库,到目前为止总量超过150处,并且仍在不断增加,逐渐涵盖更多的遗产类型。除了作为专业研究者使用的数据平台,数据库还支持基于谷歌眼镜纸盒的移动端VR体验,因此也可以作为非专业人士了解文化遗产的平台。”张剑葳说。

  来源:中国文化报

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