文物藏品的數(shù)字化保護(hù)
——以黑龍江省博物館數(shù)字化保護(hù)為視角

陳 禹

（黑龍江省博物館，黑龍江 哈爾濱 150001）

近年來，文物數(shù)字化保護(hù)正在全國各地博物館中悄然興起，廣大受眾，尤其是青少年群體在體驗(yàn)傳統(tǒng)實(shí)物欣賞、學(xué)習(xí)的同時(shí)，更加渴望通過全媒體的傳播渠道和方式獲取信息，而文物自身的珍貴性和不可再生性決定了必須盡量減少文物實(shí)體的使用率。黑龍江省博物館通過建立多形態(tài)的文物數(shù)字化的采集模式和推廣應(yīng)用方式，為文物的展示、科研、數(shù)字化修復(fù)、文化交流、基礎(chǔ)培訓(xùn)、數(shù)字產(chǎn)品與衍生品的開發(fā)等提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和平臺(tái)。我們結(jié)合黑龍江省博物館在建立多形態(tài)的文物數(shù)字化采集和推廣應(yīng)用方面的做法，試圖與同行交流共建一種全國范圍內(nèi)的、具有廣泛普適性的珍貴文物多形態(tài)的數(shù)據(jù)采集方式與文物數(shù)字化保護(hù)應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)的共享模式。相信通過這樣的討論能夠促進(jìn)文物數(shù)字化保護(hù)的推廣、措施的完善、內(nèi)容的豐富以及技術(shù)的改良，真正實(shí)現(xiàn)文物保護(hù)與展示一體化，以及受眾的“將博物館帶回家”的根本訴求。

一、文物數(shù)字化保護(hù)的主要內(nèi)容

黑龍江省博物館的做法是，以館藏文物及其展示與內(nèi)容背景為核心，精選出數(shù)百件珍貴文物及其連帶的資料，通過多形態(tài)數(shù)據(jù)采集模式進(jìn)行文物數(shù)字化處理，將三維掃描數(shù)據(jù)、立體影音數(shù)據(jù)、高清視頻數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性分類采集，并根據(jù)全媒體的應(yīng)用需求，制作數(shù)字全媒體產(chǎn)品。具體包括：文物多形態(tài)數(shù)據(jù)制作的數(shù)字產(chǎn)品、出版珍貴文物數(shù)字化展示圖錄冊、遺址二維及三維專題片、數(shù)字化文物講解、二維碼鏈接文物三維展示、在線“龍博講堂”、3D電視片等。同時(shí)，依托該項(xiàng)目，在不添加任何設(shè)備和人員編制的前提下，組建了黑龍江省博物館文物數(shù)字化保護(hù)采集和應(yīng)用中心。

此外，為了更好地記錄展覽，更方便、直觀地展示白山黑水文脈的產(chǎn)生和歷史變遷，描繪邊疆與中原的經(jīng)濟(jì)文化交流，展現(xiàn)中華民族多元共生、一體融合的大格局的歷史詩篇，我們還運(yùn)用了高清攝影、360度環(huán)拍、3D掃描復(fù)原、全景拍攝等技術(shù)手段，整合館內(nèi)相關(guān)文物的多媒體信息，采集地方歷史各時(shí)期相關(guān)遺址（如：金上京遺址、金中都燕京八景、金陵遺址等）的全景信息，構(gòu)建打破地域與時(shí)空藩籬和壁壘的全新數(shù)字化精品展覽；利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等媒體技術(shù)講述文物背后的故事，再現(xiàn)已經(jīng)消失的建筑與場景，使觀眾不僅能欣賞到黑龍江省博物館文物藏品的精美，還能穿越時(shí)空，領(lǐng)略相關(guān)遺址景觀的壯美與宏闊；利用APP的開發(fā)實(shí)現(xiàn)手機(jī)導(dǎo)覽以及與觀眾的互動(dòng)，并且搭建項(xiàng)目專題網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

二、文物信息的數(shù)字采集

我館在文物數(shù)字保護(hù)中使用了目前國內(nèi)較為流行的方法和技術(shù)手段，如360度全景環(huán)拍、文物三維掃描、利用二維圖片和軟件建立的文物三維模型和場景等。360度全景攝影是用實(shí)拍照片，通過無縫銜接來實(shí)現(xiàn)360度甚至720度全景效果的一種技術(shù)。一般做成兩種版式：一種是flash版本的，主要用于展廳媒體播放器；另一種是基于超文本標(biāo)記語言版本的，主要應(yīng)用于網(wǎng)站等互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。360度全景照片主要是帶給網(wǎng)絡(luò)受眾更廣域的視角，甚至三維空間的感受，只需輕撫鼠標(biāo)就可控制展景前后上下左右的瀏覽，還可通過點(diǎn)擊全景中的熱區(qū)實(shí)現(xiàn)文物說明展板和圖片的鏈接，帶給觀眾高層次的身心體驗(yàn)。另外，360度的全景照片增加了虛擬的環(huán)境沉浸感，使廣大網(wǎng)民產(chǎn)生身臨其境的感覺。如我館曾經(jīng)與匯豐公司合作，對(duì)展廳的展示空間實(shí)現(xiàn)了全景拍照，根據(jù)展線規(guī)劃展廳拍攝線路，利用全畫幅相機(jī)采集設(shè)備在規(guī)劃好的線路上采集展廳圖像信息，經(jīng)過后期加工制作，生成線路明晰、展線分明的展場景觀。

文物3D掃描建模。當(dāng)今的三維掃描技術(shù)已經(jīng)變得越來越成熟了，隨著快速、準(zhǔn)確的三維掃描技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，文物三維信息大有取代二維信息的趨勢，因?yàn)槿S模型所蘊(yùn)含的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二維圖片，就算擁有同一件文物不同角度、不同側(cè)面的照片，仍不能與三維模型相比擬。三維模型不但可以在文物展示和文化教育中發(fā)揮重大作用，同時(shí)，也是文物修復(fù)工作輔助的參照手段。另外，鑒于當(dāng)今智慧博物館的建設(shè)，三維數(shù)據(jù)的采集無疑更是未來發(fā)展必備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資源。我館采用多種型號(hào)的非接觸式激光和光學(xué)三維掃描儀采集高精度全方位的文物三維模型信息，同時(shí)，使用高分辨率數(shù)碼相機(jī)采集文物的高精度紋理，最終將二者有機(jī)地整合在一起。

在編輯處理階段，將所有的掃描對(duì)象對(duì)齊在一起后可以得到完整的模型，并將模型建立在一個(gè)坐標(biāo)系中。可以充分利用第三方軟件，將所有的掃描圖像融合在一起，將會(huì)得到一個(gè)單一三角網(wǎng)格，融合計(jì)算法將會(huì)很快地完成這個(gè)過程，再對(duì)掃描物體表面進(jìn)行光順和優(yōu)化處理，填補(bǔ)孔洞并進(jìn)行表面光滑處理，最后進(jìn)行紋理貼圖，完成文物本體模型的三維重建工作。

3D建模的技術(shù)手段還包括了基于攝影技術(shù)的3D建模，這是一種性價(jià)比最高的建模方式。其主要原理是對(duì)真實(shí)場景、物體的照片序列進(jìn)行計(jì)算，匹配每張照片在空間中的位置，利用專門的建模工具創(chuàng)建具有紋理的多邊形三維模型。與3D掃描方式比較，盡管在精度上不如激光或光學(xué)掃描，但成本低且不損害文物，所以在項(xiàng)目實(shí)施中基于攝影技術(shù)的3D建模也會(huì)成為項(xiàng)目建設(shè)的重要技術(shù)手段。

針對(duì)博物館內(nèi)書畫、壁畫等二維文物，一般采用移軸拍攝模式拍攝文物的細(xì)節(jié)，每平米拍攝約100張照片，拼合成的文物高清圖片像素約在億級(jí)以上，網(wǎng)民在線瀏覽時(shí)可通過多級(jí)放大觀看文物的高清細(xì)節(jié)。此外，也可采用億級(jí)像素的超高清掃描設(shè)備，亦可達(dá)到同等的效果，如我館利用匯豐公司的掃描設(shè)備，成功復(fù)制了書畫及北大荒版畫作品。

針對(duì)立體文物藏品，除了三維掃描方式采集信息之外，還可采用360度環(huán)視圖片拍攝的方法。360度環(huán)拍同樣具備成本低、成像快捷、對(duì)文物損害小等特點(diǎn)，能充分滿足公眾參觀欣賞的需求。在進(jìn)行文物360度環(huán)拍時(shí)，可根據(jù)文物尺寸，采用柔光箱或柔光棚，將文物置于旋轉(zhuǎn)托盤上，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，進(jìn)行360度環(huán)形拍攝，捕捉文物的精美形態(tài)和細(xì)節(jié)。

三、數(shù)字化展示技術(shù)

（一）升級(jí)的網(wǎng)站

早在2010年，黑龍江省博物館就建立了門戶網(wǎng)站，旨在宣傳展示館藏特色，公布與報(bào)道館內(nèi)相關(guān)的業(yè)務(wù)工作和日常活動(dòng)，讓白山黑水文化令更多公眾所了解。通過數(shù)字保護(hù)項(xiàng)目而得到升級(jí)后的網(wǎng)站，不僅提供了360全景虛擬參觀服務(wù)，還鏈接了更多的精品文物三維影像等信息，包括文物藏品高清圖片和3D模型在線欣賞，使網(wǎng)民足不出戶就能觀賞深藏文物庫房中的精美藏品。此外，對(duì)文物的內(nèi)涵與價(jià)值進(jìn)行了深層解讀，在網(wǎng)站中通過更多鏈接讓受眾看到文物所在的遺址現(xiàn)場、三維動(dòng)畫剖析、動(dòng)態(tài)視頻影像，聆聽到關(guān)于該文物相關(guān)知識(shí)的語音介紹，讓受眾了解文物背后的故事，娓娓道來，如同講解員時(shí)時(shí)陪在網(wǎng)民的身邊。

黑龍江省博物館網(wǎng)站建立面向Web的全景漫游、館藏文物的圖像、動(dòng)態(tài)影像和三維動(dòng)畫等展示項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式與接口，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)、免插件的虛擬參觀、展品在線查詢?yōu)g覽功能，使用超高清圖片多級(jí)碎片化在線展示技術(shù)，即使用分片技術(shù)對(duì)圖片按照指定規(guī)格進(jìn)行分片切割處理，瀏覽中只加載顯示區(qū)間內(nèi)的圖片，所以網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫中的巨幅圖片能在普通電腦和手機(jī)中實(shí)時(shí)在線瀏覽欣賞，既全面又快捷。

（二）移動(dòng)終端的應(yīng)用軟件

目前，APP的開發(fā)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是觀光旅游業(yè)，近年來在各省博物館尤其是大館的參觀中得到了普及，我館也推出了基于移動(dòng)終端的應(yīng)用軟件APP。該導(dǎo)覽的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、代碼輸入語音導(dǎo)覽應(yīng)用軟件與無線射頻感應(yīng)導(dǎo)覽相比較具有很大不同，它是基于GIS技術(shù)、Wi-Fi室內(nèi)定位技術(shù)，結(jié)合手機(jī)、平板電腦中所包含的多種傳感器，來實(shí)現(xiàn)博物館實(shí)景漫游、文物藏品鑒賞、多媒體講解、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等服務(wù)的。

在博物館展廳中，觀眾可通過掃二維碼獲得文物的介紹。APP還提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR功能，觀眾可看到文物的發(fā)掘現(xiàn)場、相關(guān)視頻、圖片等。借助AR應(yīng)用，觀眾看到了與文物相關(guān)的遺址場景疊加出的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景的效果。這一切對(duì)于參觀者而言，只需簡單地下載、安裝APP，就能領(lǐng)略到文物背后的文化和歷史。

（三）可穿戴式設(shè)備的應(yīng)用

基于可穿戴式終端設(shè)備的智能導(dǎo)覽應(yīng)用比基于手機(jī)終端的應(yīng)用能更進(jìn)一步提升用戶的體驗(yàn)，通過簡單的語音、眨眼或手勢操作，進(jìn)行信息檢索，隨時(shí)記錄并分享所見所聞。比如基于數(shù)字頭盔開發(fā)的導(dǎo)覽裝備，當(dāng)觀眾面對(duì)文物時(shí)，通過簡單的語音發(fā)聲令系統(tǒng)得到指令，便可在受眾眼前呈現(xiàn)出文物的文化歷史圖文背景、發(fā)掘現(xiàn)場錄像甚至三維虛擬墓葬，通過肢體動(dòng)作，例如眨眼等便可向系統(tǒng)下達(dá)指令，拍攝眼前文物發(fā)掘現(xiàn)場的場景，實(shí)現(xiàn)共享。此外，可穿戴式設(shè)備還可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶給觀眾時(shí)空穿越，仿佛進(jìn)入真實(shí)現(xiàn)場的美妙體驗(yàn)。

（四）全息互動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)

全息互動(dòng)應(yīng)用目前被廣泛地用于文博領(lǐng)域。博物館早期一般運(yùn)用的是幻影成像技術(shù)，觀眾只能在一個(gè)方向上欣賞文物或動(dòng)態(tài)影像，目前這種技術(shù)已經(jīng)越來越少見，多被嶄新的虛空成像、霧幕成像所取代，使觀眾能從不同方向和視角看到懸在半空的帶旋轉(zhuǎn)的文物。此外，這種技術(shù)還能與觀眾互動(dòng)，即借助3D全息互動(dòng)應(yīng)用，可以修復(fù)文物，讓觀眾見到文物復(fù)原后的形態(tài)，從而充分激發(fā)觀眾的興趣。如在銅坐龍的展覽現(xiàn)場，三維模型會(huì)懸在半空之中，而通過互動(dòng)激光筆，觀眾可將模型任意旋轉(zhuǎn)，從各個(gè)角度去鑒賞文物。

（五）基于體感的現(xiàn)場互動(dòng)屏

文物自身所蘊(yùn)含的信息，除了文字、圖像、聲音、動(dòng)態(tài)影像等外，還應(yīng)該包括人類的本體感覺，比如手感、嗅覺、體位的感覺，等等。對(duì)于觀眾來說，他們更希望能夠?qū)崿F(xiàn)與文物的互動(dòng)，所以需要有更多沉浸式互動(dòng)設(shè)備來滿足到場觀眾的要求。例如通過數(shù)字手套、數(shù)字頭盔等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在博物館內(nèi)開展互動(dòng)體驗(yàn)。此外，觀眾還能與虛擬文物進(jìn)行影像整合，并在博物館現(xiàn)場將“合影”照片打印出來。

我國是具有悠久歷史的文明古國，有著豐富多彩、彌足珍貴的歷史文化遺產(chǎn)，它蘊(yùn)含著中華民族精神價(jià)值、思維方式、想象力、創(chuàng)造力和生命力，是各民族智慧的結(jié)晶，也是全人類文明的瑰寶。所以，文物保護(hù)工作歷來都是關(guān)注的重心，尤其在新時(shí)代、新形勢下，更需要新技術(shù)、新方法的支持。今天我們挖掘利用各種新興的信息技術(shù)來保護(hù)文物，正是秉持這樣一種思想。文物終有消亡的一天，但是它的“精魂”、它所蘊(yùn)含的信息要永遠(yuǎn)被記錄與傳承下去。所以，實(shí)現(xiàn)文物數(shù)字化的保護(hù)是非常必要及時(shí)的，它既是文物自身不可再生屬性的需要，也是信息社會(huì)大眾共享文物信息的需求使然。