后稷网 - 农为邦本 本固邦宁
您的位置: > 文化产业网 > 传媒 > 正文

基于虚拟现实技术的传统木雕数字化修复方法及应用

2022-04-30 00:00 来源:《文化产业》杂志 作者:谢兴宇 东华理工大学艺术学院 

传统木雕文化遗产承载着深厚的历史文化底蕴,见证了一座城市几千年风雨飘摇的历史。其风格独特、文化内涵丰富,是传统文化和精湛工艺的承载者,是古人智慧的结晶。然而,传统木雕文化遗产不能永生,不可再生,在历史进程中不断受到自然环境的侵蚀和人类活动的破坏。近年来,人们越来越重视对传统文化遗产的保护。因此,在不破坏木雕本身的情况下保护古建筑文化遗产尤为重要。

简介

传统木雕数字化修复作为现代艺术的呈现方式,是一种集知识、艺术、技术于一体的表现形式。随着信息技术、3D立体图像技术、虚拟交互技术的发展和虚拟现实修复动画数字化手段的数字化改造与创新,构建3D立体效果的虚拟互动木雕修复展示系统,对展示真实空间和保护传统木雕具有重要意义。传统木雕损坏或腐蚀的部分无法向世界展示其原有的文化特色。这是对古代建筑和装饰文化的不完整呈现。因此,辅以数字形式,保存传统木雕的全貌,对于人类了解古建筑和古村落的历史文化、建筑格局、人类生活具有重要意义,这也是一项具有前瞻性的举措。

在应用技术方面,3D立体投影技术和虚拟现实(VR)交互技术已经开发并应用于不同的艺术领域。例如,3D立体投影技术在今天的电影工业中得到应用,虚拟交互技术在网络游戏中得到成功应用。然而,很少有研究将两者结合在一个领域。究其原因是应用载体不合适,人们还没有充分认识到3D立体投影技术与虚拟现实交互技术相结合在同一领域的价值和前景。传统木雕的数字化修复是该技术应用的最佳载体,其为传统木雕修复的艺术表现提供了新的技术和手段。

针对上述技术手段,本文提出了将3D立体技术和虚拟现实技术应用于传统木雕数字修复的实用设计和理论研究中。研究主要包括传统木雕结构再现设计、立体影像制作、虚拟现实交互技术以及3D立体和虚拟现实两者结合应用技术与多通道立体投影系统应用。

相关技术

虚拟现实

虚拟现实(VR)是近年来兴起的一种高科技数字技术工具,也称为极光技术或人工环境。其是涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域的综合性技术。其利用计算机软件生成逼真的三维图像,具有听觉、触觉和嗅觉等感官体验功能,使体验者能够自然地体验构建的虚拟世界并与之互动。例如,当体验者移动位置或改变手势时,计算机会立即执行计算,从而使3D世界图像移动或改变,让体验者产生空间存在感。虚拟现实是人们通过可视化来操纵计算机数据并与之交互的一种新方式。“虚拟现实”是一种计算机生成的媒体。“现实”一词是指在物理或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境。

传统木雕修复动画

传统木雕修复动画是利用计算机三维技术制作有关传统木雕外观的动画作品,是现代古建数字化修复的重要手段。如图1所显示的是圆明园旧址的3D修复。

图1 数字技术修复圆明园示例图(图片来源:网络)

传统木雕模型设计与制作技术

模型建筑是完成传统木雕数字化修复的基础,传统木雕模型设计应遵循以下基本原则:

1.模型结构准确,符合传统木雕的文化特色。模型必须严格按照文档和原始图像提供的参考资料进行构建。场景模型必须符合历史,家具必须符合空间设计的实际规模和位置。对于传统木雕来说,模型的搭建比较复杂。如何还原真实的场景是建模的关键。

2.材料映射细致,符合年代感。传统木雕修复动画是传播古代文化信息的载体,满足了人们想要了解、认识、学习和研究原始古迹的需求。展示传统木雕的真实形象很重要。映射的材料要求是对原始建筑材料的详细分析和对原始建筑的详细映射。

交互式3D效果技术系统设计

传统木雕数字化保护的应用技术手段是数字化生产和展示。数字保护和修复的最大目的是记录和传承历史。现在许多国家和地区都在建立数字博物馆和画廊,供人们参观和学习。随着现代科技的进步和人们需求的转变,原有的传统木雕动画表演形式已经不能满足人们对消失的传统木雕进行更深入、更透彻、更直观的认识。将3D技术和虚拟交互技术应用到还原动画中,虽然无法实现真实的触觉,但可以在动画中以第一人称观看传统木雕,随心所欲地设计漫游路线,同时也感受传统木雕的真实空间感。

图2 敦煌莫高窟3D修复视频截图——红蓝与偏光技术(图片来源:网络)

系统比较

传统木雕虚拟现实交互展示设计是基于传统木雕的原始修复动画,以实现3D立体效果和互动体验效果,同时可以解决目前传统木雕修复的难题,如重建所需的土地问题、修复原貌的技术问题、修复周期长的问题。(如下表所示)

表 传统木雕立体效果虚拟现实交互展示系统对比

图片10.png

系统研究设计思维过程

传统木雕立体效果虚拟现实交互展示系统的开发需要经过市场调研与需求分析、系统设计、技术开发与应用、运行与测试、效果评估五个阶段。该系统旨在实现以下功能:1.建筑模型设计与实现的3D可视化(模型设计、材质UV贴图设计、灯光设计);2.立体成像技术的应用;3.虚拟交互技术设计;4.立体显示技术。

技术程序设计

该系统分为两类。一是PC上传统木雕3D效果的虚拟交互展示设计;二是多通道立体投影下传统木雕3D效果的虚拟交互展示设计。步骤相同,不同的是第二种在第一种的基础上增加了投影设备和摄像设备。控制设置与PC相同,只是鼠标方向控制转换为角色行走动作的捕捉。

3D虚拟现实技术在传统木雕数字化修复中的发展与实现

3D可视化传统木雕模型的实现

我们用三个部分来详细描述传统木雕3D效果的交互设计和开发过程。具体内容包括程序结构设计、资源文件设计、程序难点的具体实现。传统木雕数字化修复最重要的部分是传统木雕展示的数字化,而实现传统木雕数字化的前提步骤是模型。另外,了解传统木雕的结构也极为重要,其修复传统木雕动画就是不加修饰地还原传统木雕的原貌。

传统木雕模型的创建一般从几何开始,创建可编辑的盒子几何,根据模型的大致形状在布局中添加线条,调整分区,从整体到局部,循序渐进。渐进式,如果几何图形数量不足,则添加新几何图形以创建新对象。但是,将多边形行数和面数保持在最低限度的原因是为了节省资源。随之而来的问题是模型过于简单,不够详细。如果你正在制作一个生物模型,最好确保所有表面都是四边形,以免在物体运动时撕裂贴图。为了让体验者对模型感到满意,模型建立要专注于局部要点而不是整体,并在3D相机和控制范围之外简化模型。还要适当考虑模型的尺寸、材料的种类和制作成本,以确保艺术与现实相结合。

对于建筑模型,布置照明以创建逼真的自然环境光效果很重要。要在软件中创建理想的照明效果,就必须了解自然界中的光。在自然环境中,只有一种光源,那就是太阳,而太阳的光线来自多个方向,原因是来自太阳的直射光会被某些物体折射或反射,这构成了直接光和间接光。

要想创建立体图像,了解立体成像的原理很重要。由于人眼的瞳孔距离约为65mm,当人们用双眼看物体时,左右眼分别看到物体的左右两侧。双眼可以看到场景左右两侧物体的细节。这意味着在人的视网膜上形成了两个相似的具有水平视差的二维图像,而物体在左右视网膜上的成像略有不同。这意味着通过双目视差再现两个二维图像以形成三维图像。我们看立体电影就是模拟人眼3D成像的原理,先将左右眼的单眼影像记录下来,通过投影仪和相应的立体投影设备,让观众左右眼分别看到对应的单眼影像,再通过大脑再现成三维影像。从技术上讲,这意味着左右双像分别投射和反映在观众的左右眼中。为了实现双目图像,我们必须创建一个双目虚拟相机来捕捉它。双目相机拍摄的左右眼图像,通过大脑复制成一个三维图像。

虚拟交互技术实现

在模型完成的最后阶段,对物体进行碰撞控制,因为模型相机可以穿过物体,而在现实生活中,我们人类无法穿过物体,所以我们必须对摄影进行碰撞控制。这意味着摄像机模拟人眼,摄像机的移动模拟人物行走,遇到墙壁和障碍物时无法穿过物体,因此更加逼真。

“立体视觉”是大脑对立体图像的“深度”感知的满意度。从传统平板显示器的“单目线索”中获取“深度感知”并不容易,难点在于人们对二维图像的习惯。单目线索包括明暗、相对大小、空间透视(或大气透视)、运动视差(通过附近物体穿过视野进入视野)和深度感知(创建的视觉线索)。通过将附近的模型物体移动到比远处更远的物体的行为,产生运动学视差(通过将附近物体移动到比远处物体更远的距离的行为产生的视觉提示),最后,单目线索中的“遮挡提示”(物体在上方和下方或前后被遮挡)和观点也影响着木雕数字化修复的立体视觉效果。

图片11.png

图3 江西流坑古村木雕虚拟修复图(作者自制)

虚拟现实技术实际上为观看者的眼睛提供了两个独立的图像,以创建深度感知效果。当查看由一对相同图像呈现的特定对象时。根据两幅图像的水平距离差(瞳孔取决于两幅图像的水平距离差),观看者的眼睛会移动并“会聚”在屏幕前面、上面或后面,但人的大脑总是聚焦在屏幕上,从而产生一种不真实感,而这种不真实感使我们对立体场景的感知与现实世界不同。在现实世界中,我们视觉的焦点和收敛是一致的。当观看立体图像时,这种已知的反应被打破,这就是导致立体视觉不适的原因。虽然大多数人对焦点和会聚的突然差异感到满意,但有些人看到立体图像更敏感,会感到不适、头晕、图像混乱。

研究虚拟现实交互技术在传统木雕数字修复中的应用具有很大的应用价值和现实意义。该方法为传统木雕修复提供了全新的数字展示理念,为体验提供了全新的虚拟临场感。该研究在传统木雕数字化修复领域具有开创性和高度的整合性,拓宽了虚拟现实技术的应用领域,通过实际开发和研究,为传统木雕数字化修复提供了一种非常实用、有效的手段。

参考文献

[1]王科.基于虚拟现实技术(Virtual Reality)的物品展示[D].成都:电子科技大学,2018.

[2]谢兴宇.湘西古村落公共空间建筑保护探析[J].现代园艺,2014(06):221.

[3]苏磊.徽州龙川胡氏宗祠木雕的数字化保护与传承[D].重庆:重庆师范大学,2012.

【编辑:史偌霖】
免责声明:文中图片如有版权问题请联系网站处理,谢谢。
基于虚拟现实技术的传统木雕数字化修复方法及应用
政策法规
综合资讯
乡村振兴
乡村产业
牧林水事
农事百通
文化产业网
心领航
“目前,国家层面尚无针对海上牧场方面的专门立法,《山东省海上牧场条例》属于填补上位法空白而进行的创制性立法,是全国第一部关于海上牧场的地方性法规。”1月25日,省十四届人大常委会第二十次会议表决通过了《山东省海上牧场条例》。在会后举行的新闻发布会上,省人大常委会法工委副主任刘源介绍,本次立法...
2026-1-31
新华社北京1月27日电 国务院总理李强日前签署国务院令,公布修订后的《中华人民共和国药品管理法实施条例》(以下简称《条例》),自2026年5月15日起施行。《条例》共9章89条,修订后的主要内容如下。 一是完善药品研制和注册制度。支持以临床价值为导向的药品研制和创新,鼓励研究和创制新药,支持新药临床推广和使用。明...
2026-1-27
7月16日,民政部发布《殡仪接待服务规范》等十项新制定、修订的殡葬领域行业标准,内容涵盖殡仪接待、骨灰寄存、公墓安葬、骨灰海葬、公墓祭扫、网络祭祀等方面。系列标准主要明确相关殡葬服务的基本内容、价格规范、操作流程等。 民政部介绍,制修订系列标准,是回应民生关切、规范市场秩序、推动行业高质量发展的重要举...
2025-7-16
为深入贯彻今年中央一号文件精神,日前农业农村部印发《关于落实〈中共中央 国务院关于锚定农业农村现代化、扎实推进乡村全面振兴的意见〉的实施意见》(以下简称《实施意见》),部署8方面40项具体工作举措,推动“三农”工作实现新发展新提升。 《实施意见》指出,2026年是“十五五”开局之年,...
2026-2-7
为深入贯彻中央种业振兴市场净化行动部署,确保春季生产用种安全,有力支撑粮油作物大面积单产提升,近日农业农村部印发通知,在全国范围内部署开展2026年春季农作物种子市场检查工作,围绕玉米、大豆、水稻、棉花、马铃薯和蔬菜等重点作物种子,加大集中交易市场、经营门店、网络售种平台等监督检查力度,开展种子质量和检...
2026-1-31
本网讯1月23日,农业农村部召开专题会议,贯彻落实中央农村工作会议、全国农业农村厅局长会议精神,研究部署稳定肉牛生产加快奶业纾困工作。农业农村部副部长张治礼主持会议并讲话。 会议指出,去年以来,农业农村部认真贯彻党中央、国务院决策部署,坚持有效市场和有为政府相结合,出台一系列有力举措,肉牛养殖扭亏为盈,...
2026-1-27
中央彩票公益金支持革命老区乡村振兴项目实施以来,在庆城县驿马镇,一座年产10万吨的有机肥厂正书写着“变废为宝”的生态答卷。作为“三元双向”循环农业模式的核心载体,这里不仅破解了种养分离、农业废弃物利用不足的行业难题,更构建起一条贯通产业、惠及民生、壮大集体的绿色发展链条。 驿马有机...
2026-1-31
1月21日,省统计局公布的数据显示:2025年,浙江农村居民人均可支配收入45154元,增长5.5%。城乡居民人均收入倍差1.81,缩小0.02,城乡收入差距继续缩小。在“缩差共富”新征程上,浙江农民的“账本”越记越厚,生活越过越红火。 促进农民增收,是检验农业农村现代化成色的重要标准,也是“三农&r...
2026-1-27
来自长治振兴村的乡村振兴实践观察
一场冬雪过后,晋东南地区寒意渐浓。位于太行山西麓的山西省长治市上党区振兴村内,却是暖意融融:新修的道路干净整洁,改造换新的供暖管网让村民家中温暖如春,热闹的民俗表演吸引了一批批游客驻足欣赏。 2025年,振兴村坚持党建引领赋能乡村振兴,因地制宜发展乡村旅游、休闲农业等新业态,推进民生实事落地生根,绘就出...
2025-12-29
记者27日从国家林草局获悉,近年来我国竹产业规模持续壮大,初步形成品类齐全、业态丰富、特色明显的竹产业体系,主要竹产品实现生产效益与附加值双提升。截至目前,竹产品种类突破1.5万种,竹产业年产值超5200亿元。 据介绍,加快“以竹代塑”发展三年行动计划实施以来,通过实施系列保障措施和重点行动,竹产业...
2026-1-27
近日,经运城海关监管,一批绛县鲜草莓顺利出口阿联酋并迅速售罄,标志着我省草莓实现首次出口,全省鲜水果出口品种增至15种。  运城海关成立专项工作组,全程帮扶企业建立质量管控体系,指导种植基地于2025年6月19日完成出口注册。通过强化农药残留检测、跟踪中东贸易政策、优化包装与溯源管理,推动草莓实现优质出海...
2026-1-27
1月17日23时许,在漫天风雪之中,从智利驶来的“以星斯帕罗”轮装载近380箱重约7600吨智利车厘子、蓝莓等生鲜水果,靠泊天津港太平洋国际集装箱码头。 天津东疆边检站开通“快速通道”,保障生鲜水果第一时间抵达商超货架和市民餐桌,满足大家的“甜蜜期盼”。 在智利一家工厂,工作人员展...
2026-1-19
2月3日,农业农村部召开全国海洋渔船安全生产工作视频会议,部署2026年重点工作任务,农业农村部党组成员、副部长张治礼出席会议并讲话。 会议指出,海洋渔船安全生产专项整治工作启动以来,农业农村部会同工业和信息化部、公安部、自然资源部、交通运输部、应急管理部、金融监管总局、中国气象局、中国海警局等部门扎实推...
2026-2-7
长江“微笑天使”传喜讯! “长江江豚已经恢复至1426头,比2022年调查时增加177头。”在国新办30日举行的新闻发布会上,农业农村部相关负责人分享了这一好消息。 作为目前长江中唯一的淡水鲸豚类动物,长江江豚是长江水生态系统的旗舰物种,对栖息环境和活动空间的要求都比较高,被称为长江健康状况的&...
2026-1-31
1月17日,《〈联合国海洋法公约〉下国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》(以下简称《海洋生物多样性协定》)正式生效,中国成为首批缔约国。接受本报记者采访的中外人士认为,参加《海洋生物多样性协定》展现了中国深度参与全球治理、促进海洋可持续发展的坚定决心,彰显了中国践行真正的多边主义...
2026-1-19
扎实有力推进专项整治 确保高标准农田建设质量
6月16日,农业农村部党组书记、部长韩俊在高标准农田建设工程质量“回头看”和专项整治部级专班调研,了解专项整治进展情况。他强调,要深入学习贯彻习近平总书记重要指示精神,落实党中央、国务院决策部署,以深入贯彻中央八项规定精神学习教育为契机,切实加强作风建设,扎实有力推进高标准农田建设工程质量&ld...
2025-6-19
一、技术概述 该技术是应用软体水窖集雨作为补灌水源进行滴灌或移动式滴灌的水肥一体化技术,通过固定滴灌系统或可移动的简易移动注水补灌设备(由三轮农用车、塑料储水罐、汽油机+水泵、软管、注水枪等组成),实现滴灌水肥一体化。该技术主要解决以小地块、梯田等为主的旱山区“卡脖旱”和难以实施集雨滴灌水肥...
2025-6-19
近日,北方出现大风沙尘、南方出现强对流天气,给蔬菜、水果生产带来不利影响,部分地区出现棚室受损、植株损伤等情况。为最大限度减轻灾害影响,科学指导灾后恢复生产,农业农村部种植业管理司会同全国农业技术推广服务中心、农业农村部蔬菜、果树专家指导组,研究提出蔬菜果树灾后生产技术指导意见。 一、蔬菜灾后生产技...
2025-4-18
12月28日,由内蒙古自治区文物局、甘肃省文物局指导,中共阿拉善盟委员会宣传部、阿拉善盟文化旅游广电局主办,内蒙古博物院、阿拉善博物馆、甘肃简牍博物馆共同承办,内蒙古自治区文物考古研究院、额济纳旗文物保护中心(额济纳博物馆)协办的大型专题展览——“‘简’读居延——居延...
2025-12-29
祖国西南,大山深处,冬日的阳光唤醒了黄岗村,也温暖了第一拨进村的游客。 寨门前,年长的寨老们吹响芦笙,侗家姑娘端起醇香米酒高喊:“欢迎大家来做客!”寨门内,鼓楼高耸、青瓦层叠,侗乡风情扑面而来。 这个位于贵州省黔东南苗族侗族自治州黎平县的小山村,是当地最古老的侗寨之一。800多年人文积淀,为村...
2025-12-29
12月18日上午,由中央宣传部业务主管中华出版促进会所属机构法治文化融合出版工作委员会主办的《中国法治建设网》揭牌仪式,在北京隆重举行。中共中央办公厅原副主任吴昊昱,最高人民法院原党组副书记、副院长江必新,中央纪委驻司法部原纪检组组长韩亨林,辽宁省军区原副司令尚全孝少将,中国人民革命军事博物馆原政委孟世...
2025-12-24
《玖瑟欧卡画布秘籍》自上市以来,凭借创新的技术理念与实用的内容体系,受到了业界高度好评,收获众多用户的认可与信赖。在与用户的深度互动中,我们不断优化产品,助力用户在相关领域取得显著成果,建立了良好的品牌口碑与用户社群生态。 此秘籍系“霖夕心理咨询中心”玖瑟欧卡团队独立创作、研发的原创成果,...
2025-6-18
在心理学应用与个人成长领域,OH 卡以其独特的互动性和启发性备受关注。现由深耕 OH 卡领域多年的专业团队精心筹备的玖瑟 OH 卡教练专题培训正式开启招生!本培训依托玖瑟独有的教学体系与丰富资源,由应用心理学硕士、后现代心理咨询师霖夕领衔授课,旨在帮助学员掌握专业的 OH 卡教练技能,实现职业进阶与自我成长。 二、...
2025-5-19
“一直以来我以为自己是一个不会撒娇、没有分享欲、一点都不可爱的人,不管是谈恋爱还是交朋友,我好像很少有任性的时候。直到和AI聊天,我才发现自己居然有这么大的分享欲……”2024年12月的一天,与AI聊天后,李云舒在社交平台上分享了自己的心情。2024年9月,正在备战司法考试的李云舒,被巨大的...
2025-3-18
12/29 “简”读居延——居延遗址出土汉简专题展在内蒙古博物院开展
12月28日,由内蒙古自治区文物局、甘肃省文物局指导,中共阿拉善... [详细]
12/29 年度文化亮点丨文旅产业加速蝶变
祖国西南,大山深处,冬日的阳光唤醒了黄岗村,也温暖了第一拨进... [详细]
12/19 全国全年电影票房突破500亿元 贺岁档市场面临激烈竞争
全国全年电影票房突破500亿元 贺岁档市场面临激烈竞争
根据中国国家电影局统计,截至12月中旬,2025年中国电影总票房已... [详细]
12/18 一笔绘青山,一菌启未来——艺术家赵一丁以艺术礼赞圣泽松生命科技
著名艺术家赵一丁教授画作《圣泽松茸》郑重赠予圣泽松生物集团 ... [详细]
12/11 这个景区就在中国,而且是由废弃矿区改造而成!
这个景区就在中国,而且是由废弃矿区改造而成!
近日,一段关于中国江西上饶望仙谷美景的视频在外网爆火,收获大... [详细]
12/11 60项世界遗产!文明古国倾力保护文化遗产
“十五五”规划建议提出,推动文化遗产系统性保护和统... [详细]
12/11 厚重皮草轻盈登场 燃点风格冬日
皮草这一在时尚长河中流淌了数千年的元素,随时代发展和环保意... [详细]
12/11 新冰雪季启幕,黑龙江“宠客”服务放大招
新冰雪季启幕,黑龙江“宠客”服务放大招
11月25日,哈尔滨冰雪大世界和太阳岛雪博会同时启动建设工作。前... [详细]
12/1 杭州灵隐寺免费开放 文化共享吸引更多目光
杭州灵隐寺免费开放 文化共享吸引更多目光
12月1日早上7时,冬日的晨光染亮北高峰的轮廓。杭州灵隐飞来峰景... [详细]
11/27 安远洪最新歌曲创作《痛了才懂》
《痛过才懂》MV 词曲:安远洪 用心爱过你 揉碎成灰 深夜雨... [详细]