借助三維掃描、虛擬現實等技術實現圓明園數字化複原

　　幀幀光影，重現“萬(wan) 園之園”

　　本報記者 施 芳

　　核心閱讀

　　1萬(wan) 餘(yu) 件曆史檔案，4000幅複原設計圖紙，2000座數字建築模型……10餘(yu) 年來，圓明園持續開展數字化複原工程，通過采集文物數字信息、打造線上虛擬展覽、開發互動體(ti) 驗的文旅項目等方式，讓人們(men) 穿越時空，感受曆史文化遺產(chan) 的光彩。如今，全園108處景區已完成數字化複原，約2/3的景區實現精準數字複原。跨越百年時光，“萬(wan) 園之園”在虛擬中重現。

　　上下天光、夾鏡鳴琴、坐石臨(lin) 流、茹古涵今……一個(ge) 個(ge) 意味雋永的名字，承載著圓明園的昔日盛景。

　　然而，160多年前遭遇破壞，大量文物珍寶流失海外，“萬(wan) 園之園”隻餘(yu) 斷壁殘垣。

　　是保留原貌還是恢複重建？數字化給出了一種答案。“圓明園是重要的曆史見證地。我們(men) 可以通過數字化手段，虛擬複原它的壯美景象，也使遺址所蘊含的曆史文化信息得到更好的記錄、保存，推動相關(guan) 研究的開展。”北京市海澱區圓明園管理處主任邱文忠說。

　　數字存檔

　　采集海量數據資源，實現高精度永久留存

　　6月11日，圓明園虛擬仿真田野考古係統上線。人們(men) 在平台上既可以了解圓明園的曆史文化，還可以利用實景三維模型、全景漫遊等方式，參與(yu) 舍衛城南城門考古遺址、澹泊寧靜一期考古遺址3D虛擬體(ti) 驗。“係統將真實性與(yu) 趣味性相結合，吸引青少年來體(ti) 驗考古過程。”北京大學考古文博學院副院長張劍葳介紹，係統未來計劃將虛擬考古與(yu) 實景模擬發掘相結合，用於(yu) 公眾(zhong) 考古教學。

　　圓明園考古始於(yu) 上世紀90年代，北京市文物研究所、北京大學考古文博學院等單位先後完成藻園、含經堂、長春園宮門、正覺寺、遠瀛觀等10餘(yu) 處遺址的發掘，明確了遺跡的保存狀況、規模及其形製、規格等。

　　考古發掘中，文物信息的采集和記錄是重要一環。然而，一般的平麵掃描或相機拍照很難將文物的細節與(yu) 色彩完整保存下來。利用三維掃描，則可以留下高精度的永久數字化檔案，進而完成文物虛擬修複。“數字化存檔可以通過信息比對，對文物進行長期監測，發現病害發展趨勢，從(cong) 而更好地實現預防性保護，同時為(wei) 數字化複原提供支撐。”張劍葳說。

　　“文物也有生命周期，尤其裸露在戶外的石刻文物，遭受風吹日曬，很容易受損。”圓明園管理處相關(guan) 負責人說。近年來，圓明園聯合北京大學考古文博學院開啟石刻文物數字化存檔工作，以三維掃描、攝影測量和全景攝影等技術手段，完成西洋樓遺址區內(nei) 大水法、觀水法、遠瀛觀、海晏堂以及北大燕園內(nei) 流散石刻文物的數據采集，采集的數字資源數據量達2TB（太字節）。

　　此外，圓明園持續對修複文物、庫藏文物、回歸文物進行數字化掃描，數據進入圓明園文物數據庫和紋樣庫，公眾(zhong) 足不出戶就可以“雲(yun) 觀展”。目前，包括瓷器、玉器、銅器以及石刻等在內(nei) 的118件數字化文物已在圓明園官方微信公眾(zhong) 號上展出。

　　全景複原

　　從(cong) 建築形製到樹木品種，10多道程序確保精準

　　行走在圓明園裏，麵對一處處廢墟，一個(ge) 個(ge) 問題縈繞在人們(men) 心頭：乾隆欽點的圓明園四十景在何處？它們(men) 原先是什麽(me) 模樣？隨著數字化複原的推進，這些問題得到了解答。

　　2009年，圓明園啟動數字化複原工程，80多名參與(yu) 複原的研究人員來自圓明園、清華大學、北京市古代建築研究所、北京市文物研究所、故宮博物院、承德避暑山莊等50多家單位。

　　圓明園自1707年始建到1860年被毀，150餘(yu) 年間改擴建頻繁，許多建築都是中國乃至世界建築史上的孤例。大到一座建築的形製，小到一座山的高低、一池水的寬窄、一棵樹的品種，乃至一塊匾的名稱、字體(ti) 、顏色，一景一物如何精準再現，皆是考驗。

　　複原工作始終堅持科學性、真實性原則，每複原一個(ge) 景區都有基礎研究、複原設計、場景製作、維護更新4個(ge) 步驟，共10多道程序，包括遺址信息精確采集、文獻資料精細研讀、樣式房建造技術分析、殘損構件虛擬拚接等。

　　除了實地勘察測繪，清華大學建築學院教授郭黛姮帶領團隊深入挖掘史料，對照樣式房遺存圖紙、《圓明園四十景圖》、《圓明園匠作則例》等檔案資料開展研究。“在堆積如山、未經梳理的原始史料中仔細爬梳，尋找線索，才能構建出一個(ge) 完整的建築，進而再還原合宜的周邊環境和內(nei) 部陳設。”項目負責人之一、北京清城睿現數字科技研究院院長賀豔說。

　　據介紹，一般建築單體(ti) 的三維模型包含3000至2萬(wan) 個(ge) 麵，已足夠精致，然而，圓明園每個(ge) 建築單體(ti) 的三維模型則要求包含2萬(wan) 至15萬(wan) 個(ge) 麵。3D複原模型不僅(jin) 包含了遺址、建築，還包含花木、假山等。

　　1萬(wan) 餘(yu) 件曆史檔案，4000幅複原設計圖紙，2000座數字建築模型，67個(ge) 景區的195個(ge) 時空單元……迄今為(wei) 止，全園108處景區已完成數字化複原，其中約2/3的景區實現了精準數字複原，一些建築複原精準率達到95%。

　　跨越300多年時光，“萬(wan) 園之園”在虛擬中重現。2016年，圓明園數字化複原項目通過科技部驗收，獲得高度評價(jia) ——“為(wei) 解決(jue) 我國多達33萬(wan) 處古遺址、古墓葬類遺產(chan) 的展示與(yu) 利用，開辟了一條全新的途徑”。如今，數字化複原成果已應用於(yu) 圓明園移動導覽係統，包括圓明、長春、綺春三園全部景區，共629項信息、520張景區複原圖和19段複原視頻。

　　“基於(yu) 有證可查的一磚一瓦進行虛擬搭建，今人才可以切身體(ti) 會(hui) ‘萬(wan) 園之園’的不朽魅力。”賀豔說，“隨著研究的深入，數字化複原還將不斷完善。”

　　交互體(ti) 驗

　　落地多種應用場景，讓曆史可觸可感

　　漫步圓明園銀杏大道上的拾光買(mai) 賣街，步入“禦園鶯歌”光影互動空間，蟲鳥窸窣、樹影婆娑、琉璃錯落。用手輕輕觸碰牆上的動態光點，荷花綻開、仙鶴展翅。坐在西洋幻境·拾光咖啡廳，腳下是青花八寶萬(wan) 福如意地磚，抬頭可以欣賞古代名畫。“真是大開眼界，原來圓明園這麽(me) 美！”遊客張鈺坤連聲稱讚，興(xing) 奮地拍照發到朋友圈。

　　數字+文旅，會(hui) 迸發出怎樣的火花？2013年，圓明園和清華大學共同承擔了國家科技支撐計劃“重現輝煌——數字圓明園研究及文化旅遊應用示範”項目，組織建築、曆史、計算機、文保、考古、測繪等學科的專(zhuan) 家，開始探索數字化文旅服務產(chan) 品轉化路徑。2021年，國家重點研發計劃“大遺址文化內(nei) 涵敘事化展示與(yu) 交互技術研發項目”將圓明園選為(wei) 首個(ge) 應用示範園區。

　　借助虛擬現實、增強現實、混合現實、感映現實以及交互現實遊戲，數字化複原成果在更多的應用場景落地，幫助人們(men) 走進曆史深處，感受中華文化的脈動。

　　光影圓明園還通過豐(feng) 富多彩的展覽，來到了更多人身邊。2016年起，5個(ge) 空間體(ti) 驗展先後在中國園林博物館亮相，觀眾(zhong) 超40萬(wan) 人次；鄭州園博園舉(ju) 辦的數字感映展中，海晏堂數字重生全過程呈現於(yu) 高7米的弧幕上；2020年7月，《重返·萬(wan) 園之園》數字交互展在北京首鋼園舉(ju) 辦，觀眾(zhong) 寫(xie) 下上萬(wan) 條留言：“曆史與(yu) 科技讓人敬畏”“國家隻有更強大，曆史文化才能得到更好保護”；即將推出的移動式體(ti) 驗項目“夢回圓明園”和數字膠囊影院，打開更多想象空間……

　　“隨著技術的迭代更新，未來圓明園將以更多更好的方式呈現在公眾(zhong) 麵前，讓人們(men) 充分感受文化遺產(chan) 的風采。”邱文忠介紹，“通過文化科技融合的方式，為(wei) 遊客帶來新鮮生動的感官體(ti) 驗、酣暢淋漓的文化享受。”

　　[ 責編：叢(cong) 芳瑤]