基于微缩体验的汉代陶制仓楼建筑数字化设计研究

为何这些微型古建筑今天仍然重要

在中国各地的博物馆里，参观者可以看到曾置于汉代墓葬内的小型泥陶塔楼。这些陶制仓楼不仅仅是迷人的微型模型：它们是了解两千年前人们如何想象理想居所、粮食安全与来世观的重要线索。可置于玻璃后面，它们褪色的色彩和密封的内部难以被直观感知。本研究展示了数字工具与虚拟现实如何让这些古老模型重现生机，把脆弱的遗物变成可漫步的体验，仿佛置身于玩偶大小的历史场景之中。

从墓葬发现到数字模型

研究者将注意力集中在发掘自中国中原焦作地区的陶制仓楼——该地区出土汉代文物丰厚。由于该时期的木质全尺度建筑未能保存下来，这些陶制模型提供了难得的建筑与信仰窗口。团队收集了来自发掘报告、博物馆目录、在线数据库和现场摄影的90余张图片，最终筛选出84件资料较为完备的样本。研究分析了三类典型形制——院落式、连廊式和高塔式仓楼，以构建关于常见形状、比例与装饰方案的清晰认知，作为忠实数字重建的基础。

解读形体、纹饰与褪色的色彩

为了把静态照片转化为连贯的三维设计，团队将每件陶楼分解为若干视觉要素。他们从多个样本勾勒轮廓以得出典型的剪影，然后编目常见纹饰：几何带、盘旋的龙、虎、树与叙事性的人物形象横贯墙面。这些纹样不仅是装饰，还暗示了关于庇护、降雨与丰饶的信仰。由于葬埋环境与时间导致颜料受损，研究者开展了色彩分析，采用计算机聚类方法从保存较好的片段中提取主要色调。红、白、黑为主色，紫色与绿色为点缀。在汉人的观念里，这些颜色与生命、死亡及宇宙力的平衡相关联。通过在虚拟环境中调整亮度与对比度，团队试图逼近这些塔楼在新烧成并鲜艳上彩时的原貌。

构建模块化的虚拟塔楼

许多汉代陶楼由可重复组合的部件构成，有点像建筑玩具。工匠制作了标准模块——院落、门楼、墙体、走廊与叠置房间——可按不同方式组合。研究者在数字设计中复刻了这种逻辑。他们选择了一座结构复杂的七层仓楼并带有侧附楼作为主要案例。基于三件相似出土物的测量数据，核验并修正了已有发表的尺寸，以确保比例可信。随后他们逐层构建三维模型，展开其表面并将修复后的纹样与色彩作为数字“贴皮”覆盖。为保留陶质手感，他们加入了细微的磨损、粗糙与老化效果，并精心布光，使托架、窗扇与壁画带状装饰等细节在屏幕上清晰可读。

以微缩尺度进入内部

本项目的独特之处不仅在于模型本身，还在于参观者的体验方式。真实的陶楼是密封的，仅留有窑烧时形成的小孔。在虚拟版本中，团队设计了内部楼梯、通道与房室，供微小化的化身穿行。每层都有其功能：下层储粮、中层驻卫与博戏者聚集、上层为休憩与瞭望之所。一个卡通化的人物形象，服饰与发式参照汉代样式，但相对于建筑仅约八厘米高，作为用户的替身。佩戴VR头戴设备，参与者控制这一微型角色在结构内行走，攀爬楼梯、俯视栏杆、近距离发现壁画与雕刻——这些都是对真实、脆弱文物无法实现的亲近互动。

检验沉浸式体验是否更利于学习

为检验这种“微缩体验”是否能提升学习效果，研究者将其与传统数字展示进行了对比。80名成年志愿者被随机分成两组。一组在VR中探索七层塔楼，控制小型化身并在内部移动；另一组在屏幕上查看静态三维图像与说明文字，无法进入模型内部。在相等的探索时间后，两组评估了体验并回答关于建筑结构与含义的问题。VR组在参与度与交互满意度上得分显著更高，且更常正确描述塔楼各层的分工与装饰所代表的含义。统计检验表明这些差异并非偶然；参与者的主动探索越多，他们的理解似乎越深刻。

让过去为所有人鲜活起来

对非专业公众而言，这项工作表明古老的泥陶模型可以变为生动的、可探索的空间，而不再是远处的玻璃柜中遥远的文物。通过谨慎重建形体、色彩与纹饰，并让使用者以微缩访客的身份进入建筑，项目将关于汉代建筑与信仰的抽象知识转化为直观的空间叙事。结果表明，这类微缩虚拟世界既能尊重学术准确性，也能让古代文化更易被理解，为博物馆与遗产场所提供了一种在保护脆弱文物的同时，邀请现代观众步行、攀登并以游戏化方式进入过去的可行途径。

引用: Liu, Y., Lyu, X., Zhang, X. et al. Research on the digital design of Han Dynasty pottery granary building based on miniature experience. npj Herit. Sci. 14, 104 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02367-0

关键词: 虚拟遗产, 汉代, 陶制仓楼, 沉浸式虚拟现实, 数字重建