物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)再現(xiàn)圓明園

　　圓明園已化為廢墟，即使擁有自動(dòng)講解機(jī)，游客除聽(tīng)一聽(tīng)傳說(shuō)中的風(fēng)花雪月之外還能做些什么?四年前的一天，清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院(原北京清華城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)的工程師們?cè)谝淮晤^腦風(fēng)暴之后試圖找出答案。

　　當(dāng)時(shí)，古建“學(xué)術(shù)派”和數(shù)字“技術(shù)派”在一次會(huì)議中相遇，一個(gè)奇思妙想偶然被碰撞出來(lái)—為何不利用清華現(xiàn)有對(duì)圓明園的研究?jī)?yōu)勢(shì)，重建一整套以圓明園為主題的3D影像，并將以往束之高閣的理論研究轉(zhuǎn)化為商業(yè)化的產(chǎn)品?學(xué)術(shù)派與技術(shù)派最終一拍即合，《再現(xiàn)圓明園》項(xiàng)目由此誕生。

　　這項(xiàng)基于圓明園現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)覽的應(yīng)用系統(tǒng)，以海量歷史文獻(xiàn)及考古發(fā)掘采集的遺址信息為基礎(chǔ)，數(shù)字化復(fù)原了圓明園多個(gè)歷史時(shí)期的景區(qū)3D效果圖，不僅展示空間概念，而且也展示時(shí)間概念。用戶只需通過(guò)一個(gè)下載至平板電腦中的APP，就可按圖索驥在園內(nèi)找到相應(yīng)二維碼進(jìn)行信息掃描，景區(qū)圖片隨之即出。舉起平板設(shè)備也可獲知圓明園建筑朝向及視角變化，并呈現(xiàn)出特定的3D復(fù)原效果?？紤]到圓明園在康熙、雍正或是乾隆時(shí)期都曾進(jìn)行過(guò)翻修，它還能夠呈現(xiàn)出不同歷史時(shí)期的復(fù)原效果。此外，工程師們還輔以動(dòng)畫(huà)音視頻、以及微博等多媒體手段，如此一來(lái)，游客即使站在斷壁殘?jiān)弦嗫纱┰綍r(shí)空重返盛世時(shí)代的圓明園。

　　當(dāng)以移動(dòng)技術(shù)為主宰，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算全面覆蓋的智慧城市成為未來(lái)的城市形態(tài)，在家中觀看博物館的珍貴展品、在擁擠的景點(diǎn)中規(guī)劃合理的旅游線路、不需人工導(dǎo)游就能完成名勝古跡的導(dǎo)覽—數(shù)字旅游無(wú)疑是智慧城市中人們最期待的命題。“未來(lái)的某一天，你在這里看到的每棵樹(shù)、每塊石頭，可能都會(huì)講出一個(gè)故事?！北本┣迦A同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院信息中心副主任王鵬對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說(shuō)。

　　重構(gòu)昔日的“萬(wàn)園之園”并非易事，這需要對(duì)建筑、歷史、考古、園林、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程以及視覺(jué)藝術(shù)等融會(huì)貫通。幸運(yùn)的是清華大學(xué)對(duì)圓明園歷史、建筑研究積累已達(dá)數(shù)十年，此外，其城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院數(shù)字城市所(偉景行科技股份有限公司的研發(fā)中心)則在三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域頗有建樹(shù)?？紤]到此項(xiàng)工程的學(xué)科交叉性及復(fù)雜性，其領(lǐng)銜者則由建筑大師梁思成的關(guān)門(mén)弟子、清華大學(xué)建筑學(xué)院教授郭黛擔(dān)任。

　　擺在郭黛面前，首當(dāng)其沖的是確定時(shí)間軸。由營(yíng)建至被毀，圓明園多達(dá)32個(gè)景區(qū)曾經(jīng)歷數(shù)百年變遷，多位皇帝曾大規(guī)模營(yíng)修及改擴(kuò)建，因此各景區(qū)在不同時(shí)期的風(fēng)貌也不盡相同。因此，將“時(shí)間軸”引入復(fù)原工作至關(guān)重要。

　　對(duì)單個(gè)景區(qū)每處細(xì)節(jié)而言，3D復(fù)原均需經(jīng)十二道嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚵鞒蹋渲邪ㄎ墨I(xiàn)檔案研讀、古建圖辨析、寫(xiě)景圖、老照片辨析、遺址詳細(xì)勘察和營(yíng)建技術(shù)分析等。其中，建筑復(fù)原則包括木作、磚石作、油飾彩畫(huà)、室內(nèi)裝飾等要素。園林景觀要素則包括植物、疊山理水、楹聯(lián)匾額等。在確定景區(qū)的全部要素后，工程師還需通過(guò)實(shí)地勘測(cè)進(jìn)行精確建模，將建筑、山水、遺址完整地復(fù)原出來(lái)。上述要素則共同構(gòu)成某一特定景區(qū)的全貌。

　　另一個(gè)挑戰(zhàn)則在于如何通過(guò)時(shí)間軸再現(xiàn)300年間不同皇帝的造園思路和審美觀。以圓明園40景之一的“上下天光”為例，其在乾隆初期是一座帶有曲橋的兩層臨水亭榭，道光年間則被改建為涵月樓，咸豐年間樓外則增加了天棚。為了達(dá)到最完美的復(fù)原效果，工程師必須將原貌細(xì)分為乾隆初期、中期、道光中前期、咸豐時(shí)期直至被焚等不同景觀，以此呈現(xiàn)建筑300年間的演變。

　　除了亭臺(tái)樓閣之外，自然山水、奇花異草也堪稱(chēng)點(diǎn)睛之筆。研究者通過(guò)查閱宮廷文獻(xiàn)、御制詩(shī)文等歷史資料，考據(jù)出圓明園內(nèi)除松柏、桃花、杏花、海棠等北方園林常見(jiàn)的樹(shù)種和花卉外，還有芭蕉、羅漢松、梅花、山茶、蘭花等南方植物。

　　為了完成上述的復(fù)原工作，清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院此前曾耗費(fèi)四年之久，其花費(fèi)超過(guò)1000萬(wàn)。2011年底，圓明園復(fù)原研究、三維建模和數(shù)字影片已初具規(guī)模。不過(guò)，在今年年初的一次內(nèi)部會(huì)議上，一個(gè)新想法迸發(fā)出來(lái)—在研究者看來(lái)，若研究成果僅面向特定的專(zhuān)業(yè)群體和小眾愛(ài)好者未免太過(guò)可惜。它能否被大眾化和商業(yè)化呢?若能，則以怎樣的形式實(shí)現(xiàn)?

　　同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)梁偉當(dāng)即聯(lián)想到時(shí)下最火熱的APP。梁的提議引發(fā)了共識(shí)。此后，軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始著手APP的攻關(guān)開(kāi)發(fā)。六個(gè)月后，《再現(xiàn)圓明園》的APP產(chǎn)品初具雛形。類(lèi)似的開(kāi)發(fā)在國(guó)外亦有嘗試。法國(guó)盧浮宮、埃菲爾鐵塔、韓國(guó)德昌宮均有將現(xiàn)實(shí)與虛擬技術(shù)結(jié)合的APP產(chǎn)品。

　　在工程師的努力下，當(dāng)下最熱門(mén)的數(shù)字技術(shù)被應(yīng)用其中。其中之一則是基于位置的服務(wù)(Location Based Service，LBS)，如此方可準(zhǔn)確定位游客所在地理位置，由此提供文物的背景信息、現(xiàn)場(chǎng)感知及游覽體驗(yàn)。工程師們亦利用角速度傳感技術(shù)，精確分析出游客所處的方位和角度，從而有針對(duì)性地提供相應(yīng)的視角展示。另一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用的技術(shù)名為AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)，它堪稱(chēng)古跡復(fù)原與展示的最佳技術(shù)—可復(fù)原圓明園中早已不復(fù)存在的景區(qū)，參觀者可在屏幕上還原各個(gè)歷史時(shí)期的外觀等信息，并查看殘缺部位的虛擬現(xiàn)實(shí)復(fù)原情況。工程師們還廣泛利用二維碼和RFID(射頻識(shí)別)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)比GPS更小尺度的物體定位。大至房間山石，小到花木桌椅均可以此制作推送信息，以供游客獲取。

　　這是一項(xiàng)浩大而細(xì)致的繁瑣工作。圓明園研究浩如煙海，大到建筑、園林，小到窗欞、臺(tái)階、匾額、彩繪、雕刻、欄桿、植物、疊石等均需依據(jù)史實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)求證。王鵬透露圓明園共有約100個(gè)景區(qū)單元，而《再現(xiàn)圓明園》目前已完成32個(gè)景區(qū)，其他景區(qū)的研究、制作及上線工作亦在穩(wěn)步推進(jìn)。

　　不過(guò)，對(duì)于這個(gè)在半年內(nèi)就火速上線的APP，缺憾尤在。在王鵬看來(lái)，缺憾之一在于其3D渲染的互動(dòng)效果欠佳;其二，景區(qū)過(guò)于龐大，二維碼和RFID的網(wǎng)點(diǎn)布局有限，景點(diǎn)細(xì)節(jié)故事仍待挖掘;其三，一些原本應(yīng)被加載進(jìn)來(lái)的詩(shī)詞歌賦等關(guān)鍵背景信息因時(shí)間倉(cāng)促并未被置入。

　　瑕不掩瑜。首嘗商業(yè)化運(yùn)作的《再現(xiàn)圓明園》初獲成功。其APP在蘋(píng)果商店上線三天即收獲超過(guò)1.2萬(wàn)次下載，榮登免費(fèi)榜第一名。“我們希望英文版未來(lái)可以從海外獲得收入，也希望體現(xiàn)它的國(guó)際化價(jià)值?！蓖貔i告訴《環(huán)球企業(yè)家》。(RFID世界網(wǎng)編輯整理)