京劇臉譜的數字化應用研究

朱茂林 汪曉春

摘 要：京劇臉譜是京劇人物角色的面部繪畫，是中國傳統文化中最經典、最具代表性的文化藝術，具有很濃厚的民族精神和時代感。本文通過臉譜的色彩和紋樣圖案特征提取，完成臉譜的數字化采集，同時通過構建臉譜的語義詞包，實現基于語義詞包的臉譜再設計。對于臉譜的數字化研究，將對臉譜文化的保護、傳承和發展有深遠的意義。

關鍵詞：圖像識別；語義詞包；京劇臉譜；色彩

0 引言

民族文化指各民族在其歷史發展過程中創造和發展起來的具有本民族特點的文化。民族文化體現了一個民族的歷史足跡，是一個民族智慧的表現，是一個民族發展壯大的基礎。但民族文化的發展需具備一定的條件，因為任何一種文化，要流傳下來，要發展下去，必須借助一定的載體，而文化需借助文化載體。[1]

中國京劇臉譜文化博大精深，而臉譜的彩妝運用之妙更是存乎一心。臉譜是中國戲曲內獨有的，不同于其他國家任何戲劇的化妝。戲曲臉譜有著獨特的迷人魅力。從戲劇的角度來講，它是性格化的；從美術的角度來看，它是圖案式的。在漫長的歲月里，戲曲臉譜隨著戲曲的孕育成熟，逐漸形成，并以譜式的方法相對固定下來。伴隨著時代的推移、社會生活的更新和人類生存方式、生存狀態的變化，要弘揚京劇臉譜，必須要不斷創新文化載體，更符合時代背景的文化載體才能更好地促進京劇臉譜的發展。

本文探討實現關于京劇臉譜數字化的關鍵技術，包括基于顏色和紋理特征的臉譜內容提取，基于臉譜的語義詞包構建以及基于語義詞包的臉譜再設計，提升民族文化傳承方式等。

1 相關工作

國外在文化資源的數字化研究最早可追溯至R. Fielding于1965年首次出版的《The technique of special-effects cinematography》，該書主要闡釋了如何在電影、動畫電影中創作專業視覺效果等問題。在數字化時代，這些傳統的特效技巧成為后世文化資源數字化展示與傳播、虛擬體驗等的重要借鑒。[2]J.Gomez-Lahoz和D. Gonzalez-Aguilera（2009）設計實現了一種低成本的、靈活的、自動化水平較高的數字化系統，用于虛擬考古遺址的建模。[3]H. Balk和L.Ploeger（2009）的研究，首次解決了許多圖書館所面臨的大批量歷史印刷資料掃描件的全特征電子文本轉換問題，并在最少人工干預的前提下顯著改善了用戶的可訪問性。[4]20世紀90年代以來，我國數字文化遺產主要是對古代遺址、古建筑、石窟、壁畫、雕塑以及文學為代表的文化遺產和音樂、戲曲、民族民間習俗和其他非物質文化遺產進行數字化復制和挖掘，取得了重要成果，同時國內許多學者將當前流行的數字化技術引入中華文化資源上，進行了諸多嘗試和總結，提出了一系列創新性、改進性的新技術與算法。其中，路遙等（2005）提出了一套虛擬旅游系統體系，著重分析了人機界面、網絡虛擬現實等關鍵技術。[5]楊安祺和殷耀文（2006）利用虛擬現實的建模語言VRML在VrmlPad上建立了一個類似于博物館的全景3D模型，把真實的秦鄭國渠虛擬成計算機中的三維世界，并實現了虛擬漫游和網絡互動。[6]

2 京劇臉譜的數字化設計

2.1 基于顏色和紋理特征的臉譜內容提取

京劇臉譜的數字化設計首先是對現存京劇臉譜的數字化采集，主要是兩大類數據的提取：顏色和紋理特征。京劇臉譜是戲曲臉譜中用色最多的劇種，以豐富想象和夸張的手法，突出劇目中復雜的人物形象。臉譜主色一般象征某個人物的品質、性格和氣度等，通常紅色的代表忠勇、正直；黑色的代表勇猛、直爽；白色代表奸詐、狠毒、陰險等。京劇臉譜的圖案也非常豐富，常以蝙蝠、燕翼、蝶翅等為圖案勾眉眼面頰，結合夸張的鼻窩、嘴窩來刻畫面部的表情。開朗樂觀的臉譜總是舒眉展眼，悲傷或暴戾的臉譜多是曲眉合目。每個部位的圖案變化多端，有規律而無定論。

京劇臉譜講究形式感，在變化多端中仍有規范可循，其具體表現就是譜式的豐富多彩，同一臉譜也有不同的譜式歸屬。譜式雖多但性質無非兩類：一是基本譜式，可從構圖和用色特點上加以區分，每一種基本譜式均為若干角色所用；一是角色譜式，即在刻畫角色上取得觀眾普遍認同者。兩者呈交錯狀態。

根據現存臉譜的創造過程和特點，我們將臉譜進行一定規格的數字化編碼，以便于在計算機中進行存儲及其他相關操作。通過譜式的劃分、臉部關鍵圖案的劃分以及臉譜色彩的整理，形成臉譜的基本數字化格式，其中譜式為整臉和三塊瓦臉等，圖案則是根據眉、眼、鼻、口、額等部位的圖案，色彩為類別和技法，類別包含主色、副色、界色、襯色等，技法包含揉臉、抹臉和勾臉等。

臉譜的數字化采集主要采用圖像識別，通過臉譜色塊和臉譜關鍵位置的紋理圖案提取，實現臉譜的數字化存儲。臉譜每個色塊都有對應的顏色語義，同樣基于特定的歷史文化背景，臉譜藝術家為了藝術的表現力，會創作相應角色的紋樣圖案。將現存臉譜的紋樣圖案進行數字化整理和存儲，將會為后期的臉譜藝術家提供可靠的藝術借鑒和參考，同時對于臉譜文化的傳承也起到了相當大的作用。臉譜的分析主要根據色塊比和圖案樣式，如荊軻的臉譜，譜式為三塊瓦臉，臉譜圖案有匕首紋（代表刺客的身份），其中紅色占據臉譜的65%面積（紅色代表英勇正義），白色占據35%（代表奸詐多謀），黑色占據25%（代表剛直果斷），黃色占據8%（代表勇猛殘暴）。

2.2 基于臉譜的語義詞包構建

基于臉譜的標準數字化格式，我們通過構建臉譜的語義詞包，完成臉譜的標準化數字處理。主要是通過兩種方式完成臉譜詞包庫的建立，一種是基于一定數量的人工手工錄入，完成臉譜數字化格式的基本原型；另一種是計算機在臉譜數字化格式的基本原型上，通過機器學習完成詞包的智能化錄入。

按照前面設置的臉譜數字化格式，完成計算機數據庫的建立，通過手工錄入和機器學習的模式實現臉譜數據庫的豐富和完整。同時構建對應臉譜的語義描述和臉譜對比，將臉譜的差異進行可視化對比，如趙高與曹操兩者的評價在史書上有很多相似的地方，但因為個體在不同年代所處的階級以及作為等，又有很多的差異性。例如，趙高的眉為奸眉，而曹操的為凝眉（代表工于心計等），而譜式都是白色整臉，白臉是兩者在后人的總體評價中趨于同一大類的人物。

2.3 基于語義詞包的臉譜再設計

通過臉譜的圖案處理，按照臉譜數字化規格在計算機中存儲臉譜的數據，并與經過大量機器學習構建的臉譜詞包數據庫進行索引匹配，形成臉譜的再設計平臺，用戶可以根據現有的臉譜數據，構建對應性格的角色臉譜。

構建臉譜的基本流程：首先描述臉譜角色的主性格、次性格、二次性格、身份和階級屬性等；然后根據相關的史料記載，提取相應的關鍵字，對角色性格進行進一步的細化和描述，自動計算機根據用戶給定的這一系列數據，生產符合這些指標的臉譜，計算機完成初步的臉譜去重和篩選；用戶再根據臉譜的美觀度，對臉譜進行二次的人工篩選，選擇覺得合適的臉譜；系統將會記錄下所有用戶的選擇過程，根據用戶的選擇結構，計算機進行相應的數據記錄，并根據記錄生產相應的用戶篩選指標，經過一定數量的用戶樣本數據收集后，將會作為系統后續臉譜生成和提供的相應參考指標。

3 京劇臉譜的數字化應用

3.1 基于體感的臉譜展示系統

運動捕捉是能夠精確記錄人體各部位在三維空間中運動的一種技術。運動捕捉技術不僅包括可以捕捉人體大幅度動作（如四肢和頭部的動作）的全身運動捕捉，也包括可以捕捉手部動作的手勢捕捉和面部動作的表情捕捉。[7]基于體感的臉譜展示應用，主要是通過體感設備捕捉用戶交互手勢，計算機攝像頭識別用戶面部特征點，實現臉譜的繪制和個性化展示。該應用可用于實體博物館的數字化展示以及臉譜的文化傳承和普及。

3.2 基于面部投影的臉譜展示

基于面部投影的臉譜展示主要運用的是Omote虛擬化妝技術。Omote技術實際上是將實時跟蹤與投影映射技術相結合，首先運用三維激光掃描創建一個準確的臉部模型，模型配有詳細的輪廓參數，然后在此基礎上加入圖樣或者是圖形動畫，再在臉部的關鍵點裝上動作追蹤器，進而實現圖像在臉部相應位置的實時跟蹤投射。我們通過虛擬化妝技術，將已經數字化的臉譜實時繪制在用戶的面部，也可以顯示用戶創建的個性臉譜，在展示的過程中，讓用戶不僅能夠看到最終的臉譜效果，也可以重現臉譜的繪制每一個流程。這樣的展示方式，區別于傳統的展示方式，讓用戶對臉譜的文化更加感興趣。

4 結語

本文提出了基于臉譜的顏色與紋樣圖案特征提取實現臉譜的數字化采集，同時通過人工手動錄入和機器學習的方式實現臉譜語義詞包的構建，實現基于臉譜語義詞包的臉譜再設計，借由移動端和網頁端應用實現用戶的個性化臉譜繪制。通過這種數字化的方式，完成臉譜的保護和傳承，具有深遠的意義和影響。最后，基于臉譜的數字化應用延伸出基于體感的臉譜展示與基于面部投影的臉譜展示，實現臉譜數字化后的具體應用展示，為臉譜的展示和商業化運作提供了良好的示范作用。

參考文獻：

[1]鄭麗蓮.創新文化載體、宏揚京劇臉譜[J].大眾文藝，2010（15）：155-156.

[2]D.Gonzalez-Aguilera，J.Gomez-Lahoz . Forensic Terrestrial Photogrammetry from a Single Image[J] . Journal of Forensic Sciences，2009，54（6）：1376-1387.

[3]H Balk，L Ploeger . IMPACT：working together to address the challenges involving mass digitizatization of historical printed text OCLC Systems&services[J] . International Digital Library Perspectives，2009，25（4）：233-248.

[4]路遙，王小平，茍秉宸，等.基于Web的虛擬旅游系統[J].計算機輔助工程，2005（4）：31-34.

[5]楊安祺，殷耀文.秦鄭國渠數字文化遺產再現技術[J].陜西科技大學學報，2006（05）：112-115.

[6]李向陽，莊越挺，潘云鶴.基于內容的圖像檢索技術與系統[J].計算機研究與發展，2001（03）：344-354.

[7]邱望標，李超.基于運動捕捉技術的中國少數民族舞蹈藝術保護方法研究[J].電子科技大學學報，2009，04（11）：101-104.