三维图形技术与古建筑文化的研究

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【摘要】该文简要介绍了三维图形技术,基于三维图形技术的应用日益成为当前研究的热点,将三维图形技术的应用技术引入古建筑文化的研究中,为古建筑文化的再现、保存和延续提供了一种全新的手段。实现了文物展示和保护的现代化。

【关键词】三维图形技术;三维动画技术;三维虚拟技术;古建筑文化

随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展,信息的可视化成为新的应用发展方向,基于三维图形技术的应用日益成为当前研究的热点,将三维图形技术的应用技术引入古建筑文化的研究中,为古建筑文化的再现、保存和延续提供了一种全新的手段。

目前三维图形技术主要包括两大类:一是三维动画技术,另一种是三维虚拟技术。三维动画技术和三维虚拟技术都是模拟真实世界和想象的世界。三维动画主要应用于虚拟现实场景的制作、角色动画制作和后期特效等方面。如电影、广告等预先设计好的演示等;三维虚拟主要是用于仿真、需要对用户输入作出反应,如娱乐、汽车与飞机制造、医疗、建筑设计、城市规划、军事、航天、教育等领域应用。

一、三维动画技术

三维动画技术是指三维动画,又称3D动画,D是英文dimensional的简写,3D是“three dimensional”的缩写。是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界,设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景,再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数,最后按要求为模型赋上特定的材质,并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算,生成最后的画面。

三维动画技术成熟以后,获得了广泛的应用。众多功能日趋强大的三维软件给现代动画的设计制作带来了极大的方便,也为设计师开拓了更广阔的表现空间。三维动画主要应用于虚拟现实场景的制作、角色动画制作和后期特效等方面。三维动画丰富的表现手法,如自由的灯光设置,任意的夸张变形,丰富的材质贴图以及特效的制作,增强了影视广告的艺术表现力,超越了一般影视艺术的表现局限,充分发挥设计者的想像力和创作思维的表现力,几乎不受到外界的任何阻挠。我们经常可以看到很多超出传统视觉经验让我们觉得不可思议的镜头画面.这是电脑三维动画与数码合成技术所创造出来的。它带给我们的视觉享受是有目共睹的,很多场景是传统技术所无法拍摄完成的,或完成起来要花费极大的人力和物力。它带给电影和电视剧翻天覆地的的变化。我们清晰地认识到,

计算机三维动画给影视创作带来了革命性的影响。

可以这样说,当下计算机三维动画技术带给人们震撼心灵的视觉奇观。三维动画技术强大的建模方法、丰富的材质贴图,超写实的渲染技术。可针对现在已经不存在的古建筑文化遗产或是即将不复存在的古建筑文化遗产进行三维图形技术的再现。逼真的表现方法更赋予古建筑文化以独特的艺术魅力、形成了一种传统手法无法达到的,人们在实际生活中没有或无法看到的现象,都可以在动画中得到实现,极大的满足了观众的心理揭求,使古建筑文化更具欣赏力与吸引力。除了可以再现已不存在的古建筑文化遗产,或是即将不复存在的古建筑文化遗产,恢复古建筑的昔日光彩,具有景观珍藏的意义。

二、虚拟现实技术

虚拟现实技术是指利用计算机硬件与软件资源的集成技术,提供一种实时的、三维的虚拟环境,使用者完全可以进入虚拟环境中,观看并操纵计算机产生的虚拟世界,听到逼真的声音,在虚拟环境中交互操作,有真实感觉,可以讲话,并且能够实现系统作为一种崭新的人机交互界面方式。他的基本特征强调人在虚拟现实技术中的主导作用。从过去人只能从计算机系统的外部去观测计算机的处理结果,到人能够沉浸到计算机系统所制造的环境之中;从过去人只能通过键盘、鼠标与计算机环境中的单维数字化信息发生交互作用,到人能用多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用;从过去的人只能从以定量计算为主的结果中得到启发而加深对事物的认识,到人有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识从而深化对概念的认识和萌发新意。虚拟现实技术系统,正是通过沉浸、交互、构想才能真正实现虚拟世界对真实世界的代替,从而达到一种境界的虚拟。

古建筑文化遗产不可再生,而修缮保护方法是多样的,选择最佳的古建筑修缮保护方案显得尤为重要,通过虚拟仿真的办法对古建筑修缮保护,是对修缮保护历史文化遗产建筑有极大的促进作用,采用非接触测量技术、三维成像技术,经过实地摄影、数据采集,实现了文物建筑影像的三维模型,利用3D虚拟建筑技术将修缮保护工程方案制作成一套全面、具体、准确、生动的历史文物古迹三维复原虚拟仿真系统,对历史文化古建筑的保护、更新、延续具有重要的现实意义。

虚拟现实技术结合网络技术, 可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。 首先表现在将文物实体通过影像数据采集手段,建立起实物三维或模型数据库,保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源,实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存;其次利用这些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段,同时可以缩短修复工期;再次通过计算机网络来整合统一大范围内的文物资源,并且通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物,从而使文物脱离地域限制,实现资源共享,真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。 使用三维动画技术和虚拟现实技术可以推动文博行业更快地进入信息时代,实现文物展示和保护的现代化。

【参考文献】

[1]汪成为,高文,等.灵境技术的理论、实现与应用.清华大学出版社,1996

[2]朱晓华,肖彬.地理科学中的虚拟现实技术及其应用.南京师大学报,1999,(3):105-109

[3]杨克俭,虚拟现实与城市规划.系统仿真学报,2000,(3):207-210

作者简介:

李铁(1977--),男,黑龙江省齐齐哈尔人,齐齐哈尔大学美术与艺术设计学院讲师,研究方向:艺术设计教学及三维动画应用技术研究

本文为黑龙江省教育厅人文社会科学项目,《黑龙江古文化遗产虚拟再现研究》,科研编号:11532191