李雨薇
（山西大同大学美术学院，山西 大同 037009）
历史文化是人类发展过程中形成的宝贵遗产，而山西省大同市作为北魏都城和历史名城，在长时间发展的过程中形成了一系列物质文化遗产，其中云冈石窟最为著名。但是由于受到外界环境的影响，现在已经遭到了一定程度的损坏，传统古建筑修复手段往往能够产生较好的效果，但是透过三维可视化科技可以更好地解决上述难题。
近年来，我国在古建筑考古学行业应用了一系列虚拟现实可视化技术，并获得了许多顺利的进展，如故宫博物院举办的线上展览，采取360度全景的方式，在网站和故宫展览APP 这两个平台上向观者展示，一步步进入展览厅，利用导航地图能够快速地进行各个角度的游览。7×24 小时的线上展厅让观者不在故宫博物院也能看遍宫廷原貌、常设专馆、专题特展。[1]再如秦始皇帝陵博物院与百度公司联合举办的陕西兵马俑数字风景区观光展。受众通过电脑、手机等登录数字博物馆，进入博物馆后可以突破现场观看的视角制约，采用360度无死角的方式欣赏兵马俑的每个细节，享受超出现场参观的视觉体验。通过多次放大后，甚至可以将兵马俑眼睛拉大到整个屏幕观察。同时还会发现更多的细节。比如同一列的兵马俑身上的铠甲也不一样。[2]这些手段对促进三维可视化科技在文化遗产保障之中的进一步转型起到了关键作用。本文以云冈石窟的沉浸式设计为背景，探讨云冈石窟遗产可视化的可行性。
沉浸式设计是这些年才兴起的，简单来说就是利用人的感官与认识体验，让参与者可以沉浸到某种状态。这类设计涵盖了非常多的领域，用户愿意花更多时间并且可以集中注意力和产品交互时，就进入了沉浸式设计。[3]和常规的文字理解以及视觉感知进行比较，人们往往习惯利用视觉来获取周边的客观环境细节，这种感受是最为自然的，符合人成长过程中的生理规律。但是认知能够形成的体验，往往是高于视觉感受的，所谓的认知是建立在人体反应的基础上，联动精神形成的客观环境内化体验。
[4]例如，当人们在深山之中行走时，会感受到风在吹，这与感觉到风有所不同，这种认知更靠近哲学层面，对人产生的影响往往更为深远，符合人的深层次感知。比如椅子的触觉、外形和色调本身并无相关，但是不同的要素组合起来，能够进一步凸显这把椅子的底蕴。在经验主义领域，有学者指出，经验的形成，往往源于人们对客观环境的认知以及情感的积累，那么对周边环境进行认知和解读，就是对美进行感受，美学行为将人与物关联起来。它是一种感知联系和对满足感的拥有，通常与感受和认知相关。[5]因此在艺术作品研究的过程中，不仅要进一步加深艺术作品自身的艺术底蕴，还需要建立在人的感知基础上，分析艺术作品能够带来怎样的感官感受，增加美学维度，沉浸在具备美学感受的环境之中引起深远的认知。[6]
（一）沉浸式设计的分类
从艺术学的角度，沉浸可以分为三类。
1.真实沉浸：将身体沉浸在现实环境之中，如博物馆、电影院、歌剧院、体育场馆等。在博物展厅、歌剧院等其他文化艺术行业，沉浸感主要指的是听众与外界积极进行沟通的重要过程，周边的环境会对人的生理、心理造成一定影响，当这种影响达到了感情升华的层次之后，会直接激活主体的感官反应。
2.虚拟沉浸：虚拟沉浸更强调周边环境对人造成的情感影响，而这些周边的环境往往不是客观存在的，是通过技术手段以及虚拟装置营造出来的虚幻场景。这些虚幻场景可以让人和虚幻事物之间形成联系，通过沉浸的方式进一步接触虚幻的事物，并且产生互动。因为它打破了空间和时间的限制，呈现了人们看不见的东西，激发了人们的想象力。
3.融合现实和虚拟的沉浸式方式：这种沉浸方式可以全面提升现实世界和虚拟世界之间的融合力度，有助于主体发挥自身的自我选择权利，可以结合自身需求随心所欲地进行虚拟世界的设置。比如，2010 年韩国虚拟歌手初音未来三维图像球面演唱会、宝可梦App、AR相机等。
（二）沉浸式设计中的感知 沉浸式设计之中的美学感受不是关于美或丑，而是一种特定的思考方法。因为它调动了用户的身体感官，使人们更加重视被忽略的身体与外界世界的联系。沉浸是一种生活感受，与思想的急剧变动相关。通过一系列生理和心理变动，沉浸式设计开创了一种前所未有的与世界的联系。融合三维数字影像、多媒体音频、头戴式装置等技术，用户从一种空间认知状况迁移到另一种空间认知状况的感受。沉浸式设计的产物作为介质，将观者从一种空间认知搬运到另一种空间认知。它保证了从一般空间认知到全新空间认知的稳定过渡性。[7]
云冈石窟位于山西省大同市，在城西约16km 的武州山南麓，武州川的北岸。石窟是依山进行开凿的，从东到西延约1km 左右。目前一共有45 个主要洞窟，大小窟龛252 个以及51000 余尊石雕造像，是我国现存的，规模最大的古代石窟群之一。关于目前云冈石窟景区可视化技术的应用，只有大同云冈石窟博物馆内有沉浸式的设计，且博物馆居于景区偏僻位置，时间紧凑的旅客不能够较好地参观体验。存在沉浸式规模较小、交互式体验感简单、游览体验程度不深、沉浸式技术不强等问题。
（一）技术 本文以云冈石窟作为主要的设计主体，通过三维可视化技术打造沉浸式的体验，其中三维建模科技的应用，进一步凸显了虚拟技术的优势。首先，使用三维建模科技，方便与使用者相互作用，构建云冈石窟各名胜的动态检索功能；
其次将二维地形图与三维虚拟风景区内容相融合，使用者不仅可享用到传统三维地形图所体现的优良的方位感，还可取得三维科技所展现的逼真和沉浸感；
再者采用旅行结合、视觉结合等三维集成旅行科技，开创更加自然细致的室内外旅行视觉体验；
景区的总体讲解和每个洞窟的确切讲解都配有即时语音讲解功能，让使用者随时感觉到追随旅行团讲解的逼真和身临其境的感受；
景区中，不同规模、不同细节的部分都可以转化成虚拟模型，需要附上极为详细的数据，同时还要提供照片、文字等信息，这些数据会通过三维模型的自动调控系统进行融合，然后以人工微调的方式进行修饰，不仅具备较强的档案管理以及考古价值，更可以为观众营造真实的场景体验。
编者采用的可视化方法以Unity 、Autodesk Maya、PS为主，开发平台为Visual Studio。
（二）总体框架设计 云冈石窟景区沉浸式三维可视化设计构架主要由以下几部分组成：
1.信息收集。这是未来每个生产阶段的基础。关于云冈石窟文化遗产资料的基础信息，如图片和文字、音频等，可通过现场照片处理和网络收集获得。
2.模型组建。使用收集的信息，组建历史遗产模型的可使用建模软件如Autodesk Maya、3D max、CAD、ZBrush等。
3.场景搭建。使用第二步建立的模型组创更完整的场景画面。搭建场景主要在Autodesk Maya 中完成，导入Unity。
4.动态特效制作和音频输入。使用Visual Studio开发平台结合Unity 制作云冈石窟景区的动画场景、声效、音频、信息介绍等。
5.功能实现。景区动画搭建完成后，在场景布置不同功能的机制按钮，在各种景区信息介绍选择中实现与用户交互的功能。
6.版本测试。将可视化技术制作的遗产景区进行多次测试，敲定出最终效果。
7.长期维护与更新。对云冈石窟景区进行维护和修改，并不断更新改进版本。
（三）云冈石窟三维可视化技术的设计——以第六窟为例
1.模型构建与设计。以第六窟为例，它是云冈石窟所有山洞之中最精致的石雕。两层层低15m 的长方形主梁直接地处洞穴顶部。在塔的周围和周边的天花板之上，几乎无一处无石雕。南、北、东、西都有大型佛教龛。除了南面的“释迦牟尼和多宝”两尊并排坐佛之外，其他各面都有适当的坐佛，包含西面的交脚菩萨、北面的释迦牟尼佛、东面的阿弥陀佛以及有所不同的龛位。在对中央主梁可视化时，可选取一个短方体，然后将其转化为可主编三角形展开建模处置。对山洞的四面墙采用面片可视化最为方便。考量到除南墙之外，观众只看洞窟之中的内容，基本上只有一个插件和一张地形图。南墙工程时，应预留门的方位和窗户的方位。采用Autodesk Maya建构中心站宝塔和周边的围墙。
2.构建可视化交互场景。界面设计是人与机器间传送和互换信息的载体。为了更好地传播云冈的艺术文化遗产，给受众产生更好的沉浸享受，尽可能的还原真实遗产原貌进行UI界面可视化。开启触控界面，使用者可以通过首界面上的查询对话框进入所需的石窟。点击景区地图，浏览石窟景区名称按键，即可游历想要去的所有名胜。嵌入景区人声解说和模拟实景声效，让用户身临其境。点击地图指示坐标，弹出当前画面并前往下一个场景。
3.制作佛教故事动画。刻画释迦牟尼从出生到佛本行的故事。整个洞窟不仅展示了完整精致的雕刻图，也体现了人们对美好生活的憧憬与渴望。为了让用户对第六窟有更多样的认识，可融合“腋下诞生”、“骑象回宫”、“降魔成道”等剧情雕塑展开动画创作，在景区各个坐标点击播放即可观赏。
基于三维可视化技术，编者采用Unity 等方法为云冈石窟风景区打造细致的交互场景。为使用户能自然、便捷地认识其设计方式和内容，除了设计构建模型的通常界面交互功能，动画故事的制作添加让使用者在观看造像时有更细腻的观感体会。[8]
艺术的发展本身具有较强的大众化特点，尤其是现代化的艺术追求，逐步从单方面的艺术赏析，向多元化对话角度转移，因此沉浸式的艺术展览形式必然符合大众审美需求，而在这种审美理念转化的过程中，必然要看到事物的两面性。首先，艺术的发展已经达到了一个新的水平；
其次，新媒体的创新可能会为沉浸式艺术的发展带来部分挑战，比如会在“万物皆美”与“何谓美”之间出现悖论，但是云冈石窟在进行可视化沉浸式设计的过程中，通过巧妙的手法避开了可能出现的悖论问题，具有较强的现实价值。
（一）全面增强大众审美 在艺术的发展逐步进入新阶段之后，生活中不同类型的“美”都可以向艺术领域进行转化，艺术不再神秘，它似乎与普通消费品没有什么不同。而随着艺术逐步走入公众视野，艺术自身的边界也逐渐出现了模糊现象，这种变化本身依赖着艺术的消费属性，逐步和商业乃至生活融为一体，也是高雅艺术审美逐渐向生活艺术审美过渡的过程。沉浸式艺术作品正是这种时代潮流的产物。[9]在艺术赏析的过程中强调身临其境，这是进一步提升艺术体验的主要方式，能够最大限度地释放受众的神秘心理。而和传统艺术有一定差异的是，沉浸式的艺术展出形式可以最大限度调动观众的感官，无论是视觉体验还是心理体验，都可以从多个角度触发受众者的审美愉悦感。除此之外，沉浸式艺术展示更是一个动态化的过程，和真实的展出环境有细微的差异，例如通过数字化技术合成的画面，不会单纯地从一个角度为观众展览，而是会从360 度的层面为观众体现其中的细节，这种展出更具说服力和细节性，不仅能够将精美的图片以及惊险的内容转化成真实的沉浸式环境，更可以让人们的艺术赏析活动充满活力和生机。而当前艺术大众化的发展必然也受到了大众需求的推动，例如公众强烈的艺术欲望是让艺术逐步进行大众化转型的主要动力，审美大众化不仅满足了审美主体的常规审美需求，也成了改变人们日常生活习惯的一种方法，因此审美大众化不仅是大众对艺术的改变，也是艺术向生活方面的渗透。但是这种方式容易造成的误区便是模糊了日常经验和艺术审美之间的清晰界限，有可能会拉低部分艺术形式的层次。[10]
（二）削弱空间制约与限制 与传统的艺术体系相比，以新媒体为依托打造的新型艺术更强调空间表现，从传统的图像到现代的影像，再到数字化时代的信息场景，不断拓展表达空间。逐渐从平面和动态发展到多维、动态和互动的新时代艺术。而在这些不同的发展阶段中，艺术的生产和表现形式也有一定的差异。[11]首先，图像是包括书画在内的传统艺术的产物。由于其二维性，接受形式表现为一定距离的欣赏；
而在影像时期，视觉体验逐渐向动态展示方向转型，可以运用多种技术手段和图像技术，传递更加丰富的图像信息以及更加真实的3D 画面，有着更强的视觉吸引力；
而在场景发展时代，观众可以直接通过信息技术参与到产品场景中，这种场景往往是环绕性的，能够模拟真实的现实场景，更可以突出展示艺术展品的各项细节。这种方式消除了艺术与观众之间的距离。身临其境艺术作为情景时期的一种代表性艺术样式，同时也进一步打破了前两个阶段之间的界限，不仅可以为观众带来沉浸式的体验，更可以突破视觉赏析，进一步增加触觉体验。这种削弱了空间限制和制约的方式，能够让艺术和观众之间进行零距离接触，那么传统的视觉化艺术，也随着技术体系的进步得到了释放，能够向触觉乃至其他感官领域进行拓展。
对于观众来说，艺术已经成为一种娱乐消遣的日常消费品。数字时代的到来会进一步增强审美意向的层次感，其中商业化艺术的发展逐渐取代了传统的深层次审美，沉浸式艺术本身是艺术在发展过程中形成的一种商业化模式，它代表的不再是客观现实，而是直接替代了现实，这种转换方式可以进一步发挥沉浸式艺术的固有优势，能够让公众生活在一个具有超现实感的空间中。公众与艺术之间的审美和差距，已经逐步被打破，欣赏艺术的行为也只能遵循沉浸式环境给出的节奏，当我们处于其中时，无法辨别真实和虚幻，这也就导致人们的审美批判逐渐弱化，尤其是随着艺术空间化时代的来临，艺术的深层次解读逐步被震撼人心的场面所代替，也有可能会进一步降低受众的审美能力。
（三）实现思维可视化 思维可视化的拓展主要指的是在文化遗产信息可视化设计的过程中，可以通过认识逻辑建构的信息分析，为观众提供其所需要的审美模式。能够将受众的物质自我以及精神本我转化到数字文化遗产场景中，能够让受众和数字化信息之间的关系更为和谐，打造多元交互的动态性场景。用户的视觉化信息拓展往往涉及多种感官的交互，生动的感官表达可有效引导信息进行探索、理解，减少信息呈现的失真，在强化文化遗产视觉体验以及触感体验的同时，能够减少时空距离，让现实和虚拟交互的场景为观众带来不一样的体验，最大限度地感受文化带来的冲击和魅力，同时也可以结合用户自身的需求，合理地进行个性服务的定制。
（四）提升旅游体验感 随着社会进步和时代发展，观众审美趣味也在不断提升，喜欢尝试新事物。沉浸式艺术体验往往在于通过空间技术传达当前已经无法实现的艺术场景，通过虚拟媒介充分调动观众的感官，不仅能够让观众置身于艺术创造的场景中，更可以结合观众的实际需求打造乐于享受、创新、娱乐的环境，这种虚拟化的数字文化遗产令人沉浸的原因就是能够使人在某种特定环境中“深入其中，难以自拔”。因此沉浸式体验和展览已经成为当前文化遗产发展的新趋势，云冈石窟传统观展模式也逐渐向沉浸式体验方向转变，是提升其艺术价值和历史价值的核心方法。
云冈石窟是多元文化交融的核心产物，不仅能够提升山西大同的文化历史地位，更可以传承我国历史文化特色，而从工艺技术的角度来讲，云冈石窟代表着我国石刻艺术的最高成就，同时也是石刻艺术与佛教艺术的融合之作。习近平同志视察山西大同云冈石窟、考察历史文化遗产保护工作时提到，云冈石窟体现了中华文化的特色和中外文化交流的历史。这是人类文明的瑰宝，要坚持保护第一，在保护的基础上研究利用好。线上文化的发展，让大众对可视化技术有了更深刻的认知，特别是文化遗产开发沉浸式体验项目，不仅推出了大量的数字展览馆以及虚拟景区，更可以为博物馆的后续转型注入新的发展活力，但是艺术永远无法和日常现实完全对等，需要保持适当的距离，沉浸式展览的开启能够提升观众的展出体验，但是要避免艺术之美逐渐转向庸俗。需要注意的是，在营造沉浸式展出场景的过程中，避免让数字化报道掩盖真实，避免让信息技术完全代替艺术的震撼力，要发挥艺术对精神世界的影响，同时也要适当地在差距和距离中，培养人们客观的审美思维和审美习惯。
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