探析文物藏品的数字化艺术复...荆门市博物馆藏宋代石俑为例_金波.pdf

2023.01艺术论坛我国历史悠久，不同历史时期都遗留下了数量众多的文物，而文物是不可再生的珍贵文化瑰宝，承载了不同历史时期的文化内涵，是古代人民智慧结晶的见证，是研究地域文化、经济发展的重要资料。本文以荆门市博物馆藏宋代石俑为例，以数字化艺术复原的技术手段，探究虚拟现实技术的数字化保护作用及意义。一、分析和研究文物博物馆中的各种文物来自不同的历史时期，其外形、材质、色彩、图案等都各不相同，其中蕴藏着丰富的历史信息，反映了不同时期的历史文化背景。本文以荆门市博物馆藏宋代石俑（图 1）为例，对该文物进行分析与研究，首先在网上收集相关资料，其次通过现场实地观察进一步了解该文物的外部造型、材料质地、色彩呈现与外部图案等重要的相关信息，这些准备工作都为后期文物的数字化艺术复原提供了详实的资料，对做好文物的数字化保护与传播意义重大。二、构建文物数字化模型运用数字化技术可构建荆门市博物馆藏宋代石俑的数字化模型，真实还原该文物的外部造型。首先结合前期对于该文物的分析与研究了解到，该文物高169 cm，宽 56 cm，为灰褐色石料雕刻。人物面容端庄，下颌留须，右手执笏，左手抚胸，双腿微张，端正肃立，头戴进贤冠。颜题以阴线刻饰云纹，两缨经耳前侧结系于颌下。身着朝服，交领，右衽，颈项下系方心曲领，大袖下垂过膝，下裳及地，露高头履。腰束大带，又以革带系蔽膝、绶带、玉环。笏呈剑形，窄格，中脊起棱，三角形锋。以上文字详细描绘了文物的形体特征，包括石俑的大小、材质、面部特征、形体、服饰配件等。通过这些描绘可以更好地理解该文物的造型特点，为后面的数字化模型构建打下良好的基础。其次可以将宋代石俑正面及侧面照片导入三维制作软件中进行建模准备工作（图 2）。做好相应的准备工作后，就可以开始构建该文物的数字化模型。一般情况下会采用多边形建模的方式来构建模型。多边形建模就是人们常说的 Polygon 建模方式。在三维制图软件中有两种最为实用的建模方法，一种是曲面建模方式，而另一种就是多边形建模方式。使用多边形建模方式来构建模型的自由度极高，易于修改和调整，非常适合造型能力强的使用探析文物藏品的数字化艺术复原以荆门市博物馆藏宋代石俑为例金波邬涵摘要：通过研究博物馆文物藏品的数字化艺术复原方法，探索如何将数字技术应用于文物的数字化保护与传播。在阐述数字化技术的基础上，梳理文物的造型和视觉艺术元素基本特征，通过直接提取及重铸创新的设计方法与手段，以案例分析与实践的方式开展数字化艺术复原工作，以期为文物藏品的数字化艺术复原提供新的思路和手段，从而更好地促进文物的保护与传播。关键词：文物藏品；数字化；艺术复原注：本文系湖北省教育厅2021年百校联百县-高校服务乡村振兴科技支撑行动计划项目“基于VR虚拟现实技术的荆门市文物古迹的数字化保护”（BXLBX0920）阶段性成果。图 1 宋代石俑正面及侧面照片62023.01艺术论坛者，符合其造型思维习惯。多边形建模包含节点（Vertex）、边界（Edge）、边界环（Border）、多边形面（Polygon）、元素（Element）五种子对象模式，而且多边形对象的面既可以是三角形面，也可以是四边形面，还可以是具有任何多个节点的多边形面。通过多边形建模可构建出宋代石俑的数字化模型，其中笏使用了 8 632 个多边形面，石俑身体使用了 4 920 个多边形面，共使用了 13 552 个多边形面。三、展开 UVW 贴图坐标构建出宋代石俑的数字化模型后，则需要制作模型的贴图，一般来说主要是针对模型的表面颜色、凹凸、法线等进行贴图绘制。在绘制贴图之前需要做一些准备工作，其中最重要的就是展开 UVW 贴图坐标，所谓的 UVW 坐标是指为三维数字化模型指定二维的贴图材质，而三维数字化模型必须具有贴图坐标。贴图坐标一般称为 UV 坐标或 UVW 坐标。U、V、W 分别是指三维数字化模型在虚拟空间中的坐标，和三维空间中的 XYZ 坐标有一定的关联。UVW坐标分别与 XYZ 坐标的相关方向是平行的。在查看二维贴图图像时，U 相当于 X，表示该贴图的水平方向；V 相当于 Y，表示该贴图的竖直方向，W 相当于Z，表示与该贴图的 UV 平面垂直的方向；但是贴图一般是平面的，因此在贴图坐标的编辑时一般只用到U、V 两个坐标，W 坐标几乎不会用到。例如在 3DMAX 软件中是给构建好的模型添加一个修改器，通过这个修改器可以将模型的表面展平成一个平面，从而对这个平面进行自由的分割和组合，在此过程中，模型上的每个点线面都可以自由移动、旋转、放缩和松弛。按照一定的规则合理修改之后便得到了一个较为满意的 UVW 贴图坐标，按照这个坐标结果可以制作出模型的材质。如图 3 所示为宋代石俑数字化三维模型的 UVW 贴图坐标。除了在 3D MAX 等三维制作软件中完成展开数字模型的 UVW 贴图坐标以外，也可以借助一些专门用来展开数字模型 UVW 贴图坐标的专用软件，例如Unfold3D。Unfold3D 是一款功能强大的 3D 软件，有助于更加快捷高效地完成数字模型 UVW 贴图坐标的展开。四、绘制文物贴图完成了数字模型 UVW 贴图坐标的展开后，就可以根据 UVW 贴图坐标的展开结果来完成贴图的绘制工作。为了较好地展现三维数字化模型的最终视觉效果，贴图绘制显得尤为重要。贴图的尺寸过小，绘制出来的效果就会显得不够清晰和精细。因此贴图的尺寸越大，绘制出来的效果就会越清晰和精细。除此以外，贴图绘制的效果与贴图绘制人员的相关能力也有很大关系。第一，较好的美术基础。较好的美术基础可以让贴图绘制人员对三维数字化模型的造型有更好的理解，这一点在贴图色彩的搭配、体积感的营造、光影效果的营造、材料质地的把握、图案的绘制等各个方面都能够有较好的体现。第二，较强的软件使用能力。贴图绘制人员需要使用 Photoshop、Painter、OpenCanvas 等绘图软件来完成贴图的绘制，这就需要熟练掌握各种绘图软件，并将较好的美术基础体现在使用绘图软件绘制贴图的过程中，只有这样才能得到较好的贴图绘制效果。第三，熟悉三维数字模型的UVW 布线。在贴图绘制的过程中，贴图绘制人员要图 2 宋代石俑正面、侧面及透视视角造型图 3 宋代石俑数字模型的 UVW 贴图坐标72023.01艺术论坛合理地分析数字模型的 UVW 贴图坐标，如果发现之前的 UVW 贴图坐标展开结果有不够合理的地方要及时进行调整和修改，从而呈现更好的贴图绘制效果。在贴图绘制的过程中还要将所绘制的贴图以材质贴图的方式放置在三维数字模型表面的映射位置，并调整好方向及大小比例等。这样贴图的绘制效果就可以同步显示在三维数字模型上，从而更好地观测贴图的绘制效果。一般来说使用 Photoshop 绘制的贴图可以保存为 PSD 格式，而 PSD 格式的图像是可以直接导入并显示在三维数字模型上的。贴图的绘制不是单一地绘制表面纹理，为了得到更好的贴图效果，可以进行凹凸贴图、法线贴图等一系列的材质绘制，这样能丰富贴图效果，使三维数字模型的最终呈现效果更为真实。为进一步检验贴图的绘制效果，可以在三维制作软件中为三维数字模型打上一些灯光，并在设置面板中增加全局光照等效果，这样就可以得到更好的展示效果。如图 4 所示为宋代石俑数字化三维模型的最终展示效果。五、导出文物最终数字化模型为了方便在其他软件中使用，特别是在后期实现VR 交互效果的时候方便提取和导入，需要将制作完成的宋代石俑数字化三维模型连同材质一起导出为各种三维数据，一般来说导出的格式主要是 OBJ 或者FBX 等三维数据格式。OBJ 格式是Alias Wavefront 公司为 3D 建模和动画软件 Advanced Visualizer 开发的一种标准的 3D 模型文件格式，适用于各种三维制作软件中模型的相互导入和导出。目前大部分主流三维制作软件都支持 OBJ 文件的导入和导出，少部分软件则需要通过插件才能读取。FBX 格式也适用于目前大部分的主流三维制作软件，是一种较为通用的三维文件格式。数字化三维模型的自由导出为文物的三维数字化应用提供了更多的可能，也为做好文物的数字化保护与传播提供了更多途径。六、结语荆门市博物馆收藏的文物数量多达 62 000 余件（套），其中珍贵文物超过 1 000 件（套），包含石器、铜器、铁器、玉器、竹木漆器、陶瓷、字画、丝绸等多个类别，其外形、材质、色彩、图案等各不相同，蕴含了丰富的历史信息，反映出不同时期的文化背景，具有十分重要的价值，急需相关人员运用数字化艺术复原手段进行整理和保存。本文以荆门市博物馆藏宋代石俑为例，对其进行了完整的数字化艺术复原，对做好文物的数字化保护与传播意义重大。后期笔者还将通过进一步研究文物藏品的数字化艺术复原方式，为文物的数字化艺术复原提供新的思路和手段，从而更好地促进文物的保护与传播。参考文献：1刘延斌,苏明哲.古建筑遗址数字化艺术复原对文物保护的作用J.建筑经济,2022(8):115-116.2靳祎庆.博物馆文物保护中数字化应用思考J.炎黄地理,2021(12):27-29.3秦一.关于博物馆文物数字化的技术探索J.文化月刊,2022(2):104-105.4孙云净.博物馆数字化科技时代下的文物保护J.文物鉴定与鉴赏,2020(15):82-83.5邢月,彭悦.三维数字化技术在不可移动文物保护领域的实践与思考J.文物鉴定与鉴赏,2022(13):38-41.作者单位：金波，荆楚理工学院、江汉平原传统艺术文化研究所。邬涵，荆门市博物馆。图 4 宋代石俑数字化三维模型最终展示效果8