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三维建模和动画制作技术在广西客家围屋数字化保护与展示中的应用

作者:数文科技发布日期:2017-02-17 11:19

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项目背景

生态博物馆是以特定区域为单位的、没有围墙的“活体博物馆”, 它强调保存、保护、展示自然和文化遗产的真实性、完整性和原生性,以及人与遗产的活态关系。2003年,广西壮族自治区在全国率先探索民族文化“联合体”保护模式,启动广西民族生态博物馆建设“1+10”工程。贺州客家生态博物馆作为该项工程的一个重要组成部分被纳入建设和展示网络。

 贺州客家生态博物馆(图片来源:广西民族博物馆官网) 

贺州客家围屋作为贺州客家生态博物馆的重要展示内容,是广西特色民族传统建筑之一,也是客家文化的重要载体。由于大多数客家围屋都有几百年的历史,有些围屋日益老化、腐朽,其附属建筑如鸡舍、猪舍等也面临倒塌的危险;有些甚至被现代建筑所包围或替代,保存完好的客家围屋越来越少。不仅如此,客家围屋大多远离城镇,深藏于山区,不利于对外展示。借助现代数字信息技术测绘记录、数字复原客家围屋建筑是更全面、更科学地保护客家围屋建筑的重要技术手段,在此基础上以数字三维动画形式展示围屋建筑工艺及框架结构、群组布局等空间关系,是将客家围屋建筑艺术及其承载的文化内涵弘扬出去的重要辅助手段。

贺州客家围屋航拍图

2015年10月,由广西民族博物馆组织、以武汉数文科技有限公司(以下简称“数文科技”)为主要实施单位的广西民族文化“1+10”陈列文物数字化保护项目正式启动。对贺州客家围屋进行三维激光点云数据采集、三维建模及建筑形制构造复原动画的制作是该项目的分项工程之一。

 

项目实施

针对广西民族博物馆“1+10”陈列文物数字化现状及需求,数文科技组建了30多人的项目实施团队,并成立专门的项目组与贺州客家生态博物馆的领导和专家们进行了充分的交流,同时,为使贺州围屋建筑形制构造复原动画符合事实和建筑学原理,项目组走访了大量当地村民和老工匠,对贺州客家围屋的建筑历史、结构和建造工艺进行了详细调研。在这过程中,由于当地村民和工匠大多数只懂方言,致使沟通交流比较困难,为此,项目组专门请相关专家顾问对沟通过程中所获资料进行转化和评估,以确保资料的准确性。

通过前期的踏勘调研,项目组制定了以下技术路线:

 

项目技术路线图

 

项目实施过程分为三个阶段:

第一阶段:外业数据采集

项目组工程技术人员详细勘察围屋现场环境,布置了104个站点,利用三维激光扫描仪对围屋进行多角度的激光扫描,获取围屋全面的三维激光点云数据,并利用专业相机获取围屋及其构件表面的高清纹理信息。

贺州客家围屋三维激光点云数据采集

贺州客家围屋高清纹理数据采集

第二阶段:内业数据处理

三维模型制作人员利用点云处理软件对获取的原始点云数据进行站点拼接和点云赋色,去除噪点、剔除冗余数据后获得三维素模数据。将这些预处理后的原始三维素模数据导入到三维软件中进行模型重建,并对模型进行高清纹理贴图,制作场景高仿真的三维模型。

贺州客家围屋整体点云

贺州客家围屋三维素模

第三阶段:动画制作

三维动画制作人员在前期调研的基础上通过查阅大量的文献、历史资料等撰写围屋建筑形制构造复原动画的分镜头脚本,并根据动画分镜头脚本设置动画运动轨迹和渲染参数,通过分析各物件材质需求布置灯光、配置音乐,从整体上把握动画的节奏和风格,并在视频合成软件中进行合成。

 

项目成果

项目组完成了片长7分49秒的贺州客家围屋建筑形制构造复原动画,动画内容主要包括围屋建造过程和建筑本体游览,清楚地展示出贺州客家围屋的形制构造,让古代的围屋建造技艺得以真实重现。

贺州客家围屋复原动画截图

项目创新

本项目采用三维建模和三维动画制作技术完成对贺州客家围屋形制构造及建筑工艺的数字化记录和存储,并将数字成果以更立体、直观的三维动画形式表现出来,突破了传统的古建筑二维线图的空间局限性,为今后围屋的修复、研究和展示提供了珍贵的资料和素材。贺州客家围屋建筑形制构造复原动画通过广西民族博物馆官方网站、微博、微信、博物馆展厅的互动触摸屏等传播方式展示出来,利用网络打破距离的限制,让更多的观众可以在欣赏围屋独特的形制构造的同时深入地了解客家围屋所承载的文化内涵,缩短了观众与文物的距离。    

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