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推门而入,在虚拟中重生

发布时间:2019-09-22 01:52编辑:科学浏览(152)

    清华教授历时15年数字复原圆明园60%

    圆明园遗址:九成实现数字复原

    历时15年造出2000座建筑模型,数字技术“复活”万园之园

    让“万园之园”在虚拟中重生

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    来源:光明日报 2014-9-3 董城

    打开手机“推门而入”圆明园

    来源:《北京日报》2017-04-19 任敏


    圆明园,万园之园。可惜,1860年,英法联军一场大火,使盛景毁于一旦。今年是圆明园建园310周年,清华大学教授为圆明园送上厚礼。昨天上午,清华大学宣布,历时15年,该校建筑学院教授郭黛姮带领80余位专业人员,利用数字技术使圆明园“重生”,大家通过一部手机,即可穿越康乾,畅游盛景。

    圆明园,由圆明园、长春园和万春园组成,始建于康熙年间,历经雍正、乾隆、嘉庆、道光、咸丰等朝百余年建设,终成万园之园。无奈,强盗火烧,今日已难亲见盛景。

    清华大学建筑学院教授郭黛姮和80余位专业人员,历时15年,遍览万余历史档案,拿出4000幅复原设计图纸,借助数字技术,造出2000座数字建筑模型,重现6段历史分期中的120组时空单元。此前,一些影视剧中,也曾出现过圆明园的景致,但在郭黛姮看来,真实度并不高。影视作品中的场景有的是根据乾陵四十景图而来,并非完整原貌;有的则是想象虚构。今年已年过八旬的郭黛姮,是梁思成的弟子,她谨遵恩师的教诲,遵循“尊重历史,力求真实”的原则复原圆明园。目前,复原景区已达全景的60%,一柱一梁,均忠于史料。

    令郭黛姮遗憾的是,由于史料缺失,再加上圆明园不少遗址被办公用房或是学校占用,难以进行考古,因此,一些景致的复原工作目前尚无法展开,未来将依据最新的考古成果,努力扩大数字复原的研究范围。

    研究团队从历史、人文、建筑技术、园林种植等方面开展基础性研究,在勘查、测绘、研究已有考古发掘成果的基础上挖掘史料,结合《圆明园内工则例》《内务府奏销档》《起居注》《穿戴档》《御制诗》的记载,研究圆明园中各类人物及其活动特点,力图重新发现圆明园的造园特点。据统计,团队遍览的历史档案达10000余件。

    现在,只要打开手机,关注“数字圆明园”微信公众号,甚至可以足不出户,就能“穿越”至康乾,游览圆明园。在公众号中回复正大光明、海晏堂等关键词,可身临其境,360度游览景区;周边的建筑,也可推门而入,遥想皇帝当年理政、游园之景。

    5月18日,中国园林博物馆将展出“数字圆明园”相关成果。未来该团队数字复原技术还将用于复原开封古城等景点

    复原故事

    复原精度达到毫米级

    研究人员结合1933年、1965年、2002年地形图,查找了圆明园山形水系的变化状况,利用圆明园的样式房遗图、当时的书画作品、圆明园的文献档案等,分析园中每栋建筑的造型特点、景区空间构成,在此基础上,启动“数字圆明园”项目。

    该项目将虚拟现实、增强现实等技术与传统建筑技艺融合,通过数字化技术手段,最大限度地“恢复”圆明园原貌。

    每复原一个景区就有10多道程序,包括遗址信息精确采集与记录,文献资料精细研读,样式房建造技术分析,残损构件的虚拟拼接等。每处建筑都要从内部结构做起,柱、梁、斗拱、椽子、门窗、瓦件、吻兽等都要求三维建模,彩画则要按照不同的时代风格绘制。

    一座山的高低、一池水的广窄,一棵树的品种、种植位置,乃至一块匾的名称、字体、颜色都要进行一一推敲,结合史料严格论证。

    例如圆明园后湖西北岸“上下天光”景区,研究人员复原了乾隆初期、乾隆中期、道光中期、咸丰时期等不同时期的多幅图景。

    “上下天光”是赏月宴饮之所。从四十景图上看,乾隆初年其主体建筑是上下两层四面通透的敞厅,二层带有宽大的平台,楼前月台入水,曲桥卧波,蜿蜒百尺。咸丰年间一道圣旨中记载:“上下天光天棚加进深,换柁板拉。”由此推断,那时主楼前已经加建了一个用于遮挡阳光、雨雪的天棚。经过对比分析,研究人员发现,样式房图档中一张没有任何标注的设计图,正是“上下天光”主楼前搭建天棚的设计图。

    研究成果还反哺园区保护,西洋楼的木栈道就是郭黛姮团队根据历史上的游园路线做的规划设计;他们还把考古发掘的碧澜桥残余构件做了数字扫描,在电脑里完成拼接,并据此复建碧澜桥,这在世界上也属首创。

    据郭黛姮透露,现今西苑医院附近的圆明园大宫门也具备恢复的可能性,目前正在依据复原结果做设计方案。

    编辑:华山

    80余位专业人员、15年专注于遗产保护、10000余件历史档案、4000幅复原设计图纸、2000座数字建筑模型、6段历史分期中的120组时空单元,终于让圆明园这座“万园之园”跨越了310年的时光,再次展现在大家面前。

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      由我国80余位专家学者历时15年潜心研究推动的圆明园数字复原工程取得重大进展,已实现圆明园全貌90%以上的数字复原,其多项数据指标均创下世界园林遗址研究之最。

    这就是清华大学建筑学院教授郭黛姮团队完成的数字圆明园研究和应用项目,他们利用严谨精确的数字化建造,重现了圆明园灿烂的历史。目前,该团队已经完成了所有能够采集到翔实信息的景区的数字化复原工作,精准数字复原景区达全园总量的60%。

    【厉害了!清华教授历时15年数字复原圆明园60%】历时15年,清华大学郭黛姮教授团队用数字技术“重建”了圆明圆,目前精准数字复原景区达全园总量的60%。关于圆明园是否复建的争论已持续近30年。在此期间,作为梁思成的学生、中国著名古建学家郭黛妲已埋头复原"万园之园"15年,她的团队用的是数字技术。80余位专业人员查阅了万余件历史档案,画了4000幅复原设计图纸,造了2000座数字建筑模型,分6段历史分期中的120组时空单元,终于让圆明园跨越了310年时光,再次展现在大家面前。

      圆明园数字复原工程主持人、清华大学教授郭黛姮介绍,这次复原工程共清理收集档案10000余件,完成4000幅复原设计图纸,2000座数字建筑模型,41个圆明园景区,128个时空单元的复原研究工作。其数据规模之庞大、史料之珍贵,在世界遗址园林修复史上尚属首次。

    多学科结合开展研究

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      负责圆明园数字复原工程技术支持的,是清华控股公司所属的清城睿现数字科技研究院。该院副院长孙慧皎向记者介绍,圆明园数字复原工程技术团队在精准保护历史信息的基础上,遵循严谨精确的传统造园工艺,通过数字化手段全方位地复原和再现了“万园之园”的辉煌盛景。

    作为中国古典园林的集大成之作,圆明园曾是多国园林效仿的对象。然而如今,它已成为一座遗址公园,人们对它的了解仅限于历史档案的记载。

      北京市圆明园管理处主任曹宇明介绍,圆明园数字复原工程的重要成果——圆明园数字导览系统目前已在旅游导览、数字体验、数字实景展示等方面得到应用,昔日的圆明园将在无线终端等多媒体设备上得到重生。

    自1999年起,郭黛姮带领团队对圆明园遗址开展了一系列基础性研究,从历史、人文、建筑技术、园林种植等多方面深入挖掘史料,重新发现圆明园的造园特点,并将其放入中国古代建筑与园林史的大背景中来审视,解读园中不同景区的构成。

      目前,圆明园数字导览系统已实现长春园含经堂、圆明园“勤政亲贤”等12处景观的呈现,不久后还将增加包括西洋楼在内总计40处景区。针对不同受众群体的“经典学术版”和“瘦身体验版”软件也将陆续问世。

    “我们有一位研究人员依据史料记载,详细地统计了每位皇帝的驻园时间,发现大多数都超过了居住在紫禁城的时间,这凸显出圆明园作为皇帝‘临朝理政’场所的特点。”郭黛姮表示,圆明园其实是紫禁城之外的第二政治中心,而这正是圆明园所具有的独特性。

    在此基础上,团队查找了圆明园山形、水系在全园的变化状况,并对园中每栋建筑的造型特点、景区空间构成进行分析,发掘出了一些特殊造型建筑的结构特点,山石、花木的配置手段。“这些研究深化了对清代皇家园林造园艺术的认识,类型之丰富前所未有,规格之高超乎想象。”郭黛姮说。

    然而,对于郭黛姮团队来说,仅仅做到这些并不够,因为他们更想把园中的这些变化展现给公众,让大家看到圆明园持续生长的鲜活历史。在这种背景下,采用现代科技手段,把研究对象以三维的形象生动立体地呈现出来的想法被提上日程。经过一番研究,多学科合作的“数字圆明园”研究与应用工作正式开启了。

    精益求精进行数字化复原

    在数字化复原圆明园的过程中,郭黛姮和团队成员始终高标准地坚持科学性、真实性原则,每处建筑都从内部结构做起,柱、梁、斗栱、椽子、门窗、瓦件、吻兽等都要求三维建模,彩画要按照不同的时代风格绘制,并体现出时代风格和场景的变化。他们还研究了个体建筑与山水、花木之间的关系,一座山的高低、一池水的广窄,一棵树的不同品种、种植的不同部位,乃至一块匾的名称、字体、颜色都一一进行推敲,并采用烘焙技术诠释更加真实的光影效果。

    按照这样的要求,每复原一个景区就有10多道程序。每一个景区建筑的造型选择、材料、颜色、室内装饰、周围的山水环境、植物景观等,都需要结合历史资料进行严格论证,然而史料的记载也会出现错误和残缺,团队成员必须结合当时具体情况再作分析。一道道程序环环紧扣,丝毫不容出现差错。

    通过对圆明园数字化复原的研究,郭黛姮和团队成员们将圆明园研究从平面引向立体,他们揭示了不同功能景区的不同尺度关系,园林空间的连续转换,以及景点之间的对景、呼应关系,将圆明园从静止切面引向三维时空。在郭黛姮看来,这样的复原是圆明园的另一种重生,“它不仅解决了遗产保护与遗产重生的矛盾,又满足了公众的需求和认知”。

    让科技绽放历史辉煌

    为实现数字圆明园研究成果的应用转化,清华大学团队和圆明园管理处共同承担了2013年国家科技支撑计划“重现辉煌——数字圆明园研究及文化旅游应用示范”项目,进一步组织了跨学科、跨领域、跨行业、跨部门的合作,探索创新型的数字化文化旅游服务产品转化路径。

    团队研发了“虚拟现实”的圆明园移动导览系统和圆明园虚拟游园系统,同时研发了具有海量数据,集定位、导航、位置识别、音频讲解等于一体的圆明园移动导览产品和高清沉浸式体验产品。

    目前,数字圆明园文化展已先后在德国、英国、俄罗斯、法国等地开展,并参与了俄罗斯中国旅游年、中法建交50周年展等国际交流活动,吸引了国际社会的广泛关注和参与,使圆明园历史文化和“数字圆明园”向更深、更广的方向传播。

    如今,郭黛姮团队对圆明园的研究探索工作并未停止,正围绕全新的数字技术概念,推进“混合现实”和“感映现实”两个创新项目,使虚拟场景进一步混合在现实空间中,让人具有身临其境之感。同时,随着圆明园考古发掘推进、基础条件改善,团队还将进一步扩大数字复原的研究范围。

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