晉祠圣母殿彩塑的數字化采集

□ 周永麗

晉祠位于山西省太原市西南25公里的懸翁山麓。圣母殿是晉祠內重要建筑，坐西向東，位于中軸線終端。創建于北宋天圣年間（1023年-1032年），崇寧元年（1102年）重修，是中國宋代建筑的代表作。

圣母殿內的北宋侍女群像彩塑，是以西周時期武王之后，成王和叔虞的母親、姜子牙的女兒——邑姜，奉侍她的42尊侍女、女官、宦官組成。殿內43尊彩繪塑像，除圣母像兩側小像是后補者外，其余都是宋初原塑。根據這批彩塑的發髻形狀、服飾裝束、面部表情、身體姿態和手執器物等，大致可以看出是當時皇宮六尚制度（即尚室、尚儀、尚膳、尚衣、尚寶和尚璽）以及歌舞伎方面的侍者。殿前廊南北兩側為二尊站殿將軍像。圣母殿宋代彩塑具有極高的歷史、藝術、科學以及社會和文化價值。

晉祠圣母殿彩塑數字化保護采用的核心三維數字化信息采集技術，具有非接觸、快速、高保真還原等特點，可在最小干預的原則下全面采集彩塑的各項信息，建立晉祠圣母殿彩塑數字化信息數據庫，在彩塑的保護、管理、修繕、展示及利用等多個方面發揮作用。

一、彩塑數字化采集的技術路線及方法

彩塑數字化采集的實施按照信息采集類別可分為五個主要部分：圣母殿三維空間信息、彩塑三維空間信息、彩塑色彩信息、彩塑本體病害信息和顏料成分與結構信息。

對圣母殿進行三維空間信息采集，采用了GPS定位、全站儀整體誤差控制和三維激光掃描儀。數據采集完成后使用相關軟件操作平臺進行數據處理，最終獲得圣母殿整體三維空間信息模型。在此模型的基礎上，進行精密測繪，繪制出圣母殿的平立剖面圖和圣母殿的正射影像圖。

彩塑三維空間信息采用了三維結構光數據采集設備。數據采集完成后，使用專業逆向三維處理軟件將原始數據進行完整補充，最終獲得彩塑的完整三維空間信息模型。在此模型的基礎上，使用專業三維渲染軟件渲染出彩塑的正射影像圖。

彩塑色彩信息主要采用了架設燈光組進行全局打燈光再使用高清數碼相機拍攝的方法。數據采集完成后，使用專業圖像建模軟件，將采集的二維色彩信息變成三維空間色彩信息，再使用圖像處理軟件解決色彩信息的拼接和模糊問題，生成完整貼圖數據。最后使用專業三維軟件將完整貼圖數據烘焙到彩塑三維空間信息上，實現高精度模型與高清貼圖的完美結合。將色彩信息進行處理，渲染出正射影像圖，來展示彩塑。

將該數據與圣母殿三維空間信息相結合，將彩塑在虛擬三維空間里放置回原來的位置，使用專業軟件，制作出一套VR虛擬展示系統。為便于數據快速展示，將該數據導入天遠三維數據展示系統，實現了數據的快速瀏覽、分析等功能。

彩塑本體病害信息主要根據現場病害認定并繪制的手繪病害圖和彩塑高分辨率正投影圖像信息來繪制病害圖件，根據不同病害種類、分布及程度等情況得出綜合結論，并提出保護建議。

彩塑顏料檢測分析主要是現場采集彩塑脫落樣品，再將樣品整理編號，使用X射線熒光光譜、X射線衍射、拉曼光譜和掃面電子顯微鏡及能譜儀對樣品進行分析。

二、數據采集應用

1.彩塑本體病害應用

對晉祠圣母殿彩塑本體病害進行了詳細調查，并繪制病害示意圖，計算病害面積。

病害信息勘察。在前期了解文獻資料的基礎上，在現場對彩塑本體進行詳細調查，調查方法包括文字記錄、圖像記錄、圖形記錄。文字記錄通過對彩塑的觀察，進行文字描述，同時，需進行拍照記錄，拍照包括全景照片、彩塑局部照片、病害特寫照片等。在后期處理時，以彩塑整體照片為底圖使用AUTOCAD繪制病害示意圖。利用軟件計算面積。

晉祠圣母殿全部塑像45尊，神龕內兩側侍女和前廊南側塑像分別為明代和1950年補塑，其余均為宋代作品。后世維護和重修時在塑像的面部、手部、頸部和部分衣飾上等涂有白粉和色彩，有的部位經過數次重繪。

圣母殿彩塑保存基本完整。主要病害問題有顏料層脫落、點狀脫落，龜裂和起甲尤為嚴重。每尊塑像衣飾等色彩上均存在不同程度的顏料層脫落、點狀脫落，面部、頸部和手部所涂的白粉區域龜裂、起甲最為嚴重。受風塵影響，塑像表面幾乎全部為塵土污染物覆蓋。裂隙病害多存在塑像頸部。殘缺和地仗脫落病害比較輕微。僅室外兩尊將軍像上存在劃痕病害。顏料層脫落、點狀脫落、龜裂、裂隙、起甲為活動病害。

依據文物保護法律法規和原則，需要進行污染病害清理，顏料脫落、點狀脫落部位的加固保護，龜裂、起甲部位回貼加固，裂隙處理，暴露的木骨架防腐處理等保護修復工作。

建立彩塑檢測系統，采取攝影對比等手段對彩塑變化長期監測。

目前圣母殿彩塑表面塵土覆蓋嚴重，應當考慮采取防塵措施，減少粉塵對彩塑的影響。

2.數字化陳展

（1）圣母殿整體三維空間數據

三維激光掃描數據經過專業處理，會形成以離散點為基元帶有三維坐標的三維模型。其中點數約5億個。該數據可以很方便地實現多分辨率重采樣，可以利用空間數據建立層次結構來實現繪制或者快速計算。

利用專業三維建模軟件，將完整點云數據重新構面，并構建出一個完整的三維模型。它是以三角面形式，維持整個大殿的拓撲關系和紋理坐標，便于后期測繪、出圖和修改等。

（2）圣母殿彩塑三維空間模型數據

將單尊彩塑數據經過專業處理，會生成整套45尊彩塑的完整模型。其中，圣母殿內的43尊彩塑中除了圣母像，其余42尊彩塑模型三角面數為1500萬左右，圣母殿模型三角面數約為3000萬，殿外兩尊天王像模型三角面數約為4500萬。

隨著三維數據采集工作的推展和數字化新技術的發展與完善，獲取的三維數據信息會更加精細、準確，三維數據資源應用也必定會有更大的發展空間。在接下來的工作中，晉祠博物館將構建文物、古建筑三維模型數據庫；建立完善的虛擬修復科研體系；利用三維數據資源豐富晉祠網展的展示形式、構建虛擬社區；將三維數據資源植入智能手機和個人移動設備。讓公眾擺脫時間和空間的限制，隨時隨地瀏覽參觀他們感興趣的文物、古建信息。