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文献推荐 | 文化遗产中的虚拟修复和虚拟重建：术语、方法、视觉表现技术和认知模型

遗产数字化与虚拟修复课题组

2021-11-23

导读：本文主要辨析了“本体修复”、“虚拟修复”、“虚拟重建”三者的定义和关联，并对各自的用途做了解释，最后是针对以上概念的案例研究。

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为较全面地展示文化遗产数字化保护的前沿技术，本课题组每周收集整理与文化遗产数字化保护相关主题参考文献，包括：虚拟修复、高光谱、风险评估、三维特征提取等进行精读，并通过公众号推送分享，欢迎老师与同学们提出宝贵的建议和推荐相关文献。

引用格式：Pietroni Eva,Ferdani Daniele. Virtual Restoration and Virtual Reconstruction in Cultural Heritage: Terminology, Methodologies, Visual Representation Techniques and Cognitive Models[J]. Information,2021,12(4):

推荐理由：本文意在厘清虚拟修复、虚拟重建的定义、适用场景和工作流程，并重新定义了虚拟修复（重建）对于文化遗产保护的意义不仅在于恢复文化遗产的历史原貌，更注重虚拟修复（重建）时的互动参与，以及修复过程中对公众的教育意义。文章还提及了最早开始文化遗产虚拟修复与重建的里程碑事件以及相关的国际宣言等文献支撑。最后，文章通过几个案例的展示，呼应了作者提出的观点，但作者认为本文仅是自己提出的观点，在文物虚拟修复和重建领域，尚未有官方一致认可的定义与观点。

内容介绍：

1.背景与意义

如今在虚拟遗产领域，制作艺术品的数字复制品，并在人工模拟中恢复和重建它们是一种非常普遍的做法。虚拟重建在现实和美学影响领域已经取得了巨大的成果。在这种做法的同时，越来越多的方法论意识也在发展，即在何种程度上以及如何允许在修复领域进行实际操作，避免一种虚假的现实感，并保持原始内容的可靠性。然而，在虚拟修复与重建领域，还没有一个完全共享的定义。因此，本文旨在澄清和定义概念、功能、应用领域和方法。虚拟遗产的目标不仅仅是生产数字复制品。在缺乏实体物质的前提下，虚拟遗产的基本价值是交互过程，可以认为是模型本身的语义价值，而认知过程源于这种交互过程。真实和虚拟应该被视为一个连续体，因为它们交换的信息有利于新的互动过程和批判性思维。

2.理论背景和方法

2.1 虚拟修复

1994年，Gianfranco Fiaccadori教授使用“虚拟修复”一词作为一种方法，将技术和目的结合起来，以虚拟的方式干预受损的遗产。最近，《塞维利亚准则》(principle of Seville)将虚拟修复定义为使用虚拟模型对现有材料进行重新排序，在视觉上重建过去存在的东西的过程，该原则主要围绕考古遗产的计算机可视化展开。因此，虚拟修复包括虚拟配准，它涉及在虚拟模型中重构存在但已分离的部分。

2.2 虚拟重建

根据《塞维利亚准则》定义，虚拟重建是一种数字化的过程，它使用虚拟模型从这些建筑物或物体的现有物理证据、科学合理的比较推理、一般来说，是所有由考古学家和其他与考古学和历史科学有关的专家进行的研究。就像风格上的虚拟修复一样，虚拟重建意味着对文物在其创造时或其连续使用阶段的复原，但后来，假设的概念似乎发挥了主导作用。

然而，作为风格干预的虚拟修复和虚拟重建经常被用作同义词，特别是在建筑遗产领域。虚拟修复在建筑修复的学术领域中应用较好，而虚拟重建在考古学中更为常见。术语重叠的原因可能取决于不同的因素。

第一个因素是考古与修复的学科背景不同。尽管这些学科经常在相同的背景下一起工作，但它们有自己的理论和方法。虚拟修复的操作方法是本体修复的自然演变。它还分享了与图像恢复和易辨性相关的目标。在考古学领域，使用“重建”这个词似乎更正确，因为这个词更强调一般发现的遗迹的匮乏状态，因此需要更广泛的解释。

2.3 虚拟修复/重建的工作流程

（1）Survey. (测量)

（2）Documentation. （资料收集）

（3）Data processing and interpretation.

（数据处理与解释）

（4）Creation of the 2D or 3D reconstruc- tive hypothesis.

（创建2D或3D重建假设）

（5）Source mapping and transparency.

（源数据追踪和公开性）

3.宗旨和目标

3.1 专家观众的分析调查

虚拟重建将用于模拟和测试解释性假设。这种VR应用程序可以面向具有文化背景和复杂数字界面的深入了解的专家用户。

图1 2001年实现的一个案例研究

3.2 公众的整体代表性

在一个为交流需求而构思的虚拟现实环境中，最基本的是整体愿景。这种全球的方法可以更好地让用户传达一种文化背景的身份、其历史和社会背景、它的使用方式、生活维度以及几个世纪以来的转变。

3.3 叙述

叙述作为虚拟重构，提供了抽象的形式，是提高参与、动机、自我认同和记忆的基本支持。在过去的十年里，人们在国际一级上对体验数字应用的博物馆游客进行了几次调查。叙述总是成为体验中最强大的组成部分，其次是互动。

4.案例展示

4.1 Teramo虚拟城市项目，圣安娜考古遗址

在罗马圆顶的虚拟重建方面，通过多媒体应用将考古遗迹的现状与过去的三维重建进行了对比。一些重要的专家观点被选择来叠加这两种表示，有利于更好和直接地理解重建过程。此外，还包括辅助可视化水平，其中虚拟重建以假色呈现，定义了虚拟重建的不同可靠性等级。红色用于考古上现存的和当前可见的元素;粉色用于考古学上存在但现在不可见的元素;深蓝色用于根据构造数据和考古记录假设的元素;浅蓝色用于基于类似结构比较的假设元素。

图2 Teramo虚拟城市项目，圣安娜考古遗址

4.2 The Temple of Mars Ultor火星乌尔托神庙

2018年至2019年，由欧洲地平线2020计划资助，由索尼互动娱乐公司支持。该项目旨在使用游戏平台索尼playstation作为传播欧洲历史、艺术和文化遗产知识的工具，该项目开发了一系列认知策略通过查阅大量的肖像证据、历史考古文献和文体比较，这些缺失的部分得以弥补。

图3 火星乌尔托神庙虚拟重建以不同颜色呈现

5.结论

本文讨论的内容表明，在虚拟修复和虚拟重建过程中，数字元件几乎总是与物理元件相连接。它们以同步或异步模式交换信息。两者都有助于创造一个感知和解释的经验空间。本文试图回答的关键问题是:对原始文化遗产的数字化复制，无论是忠实于现有遗产的还是重新诠释的，是否损害了对原始文化的尊重和欣赏?他们是贬低了它的价值还是提高了它的价值?

现实和虚拟不应再被视为对立，而应视为一个连续体，给文化和人类经验带来价值。他们包括观察员，他成为一个积极的参与者，发挥领导作用。