館藏文物三維數字化探究

邵壯

摘 要：“藏品保管是博物館一項經常性的重要業務工作。”中國國家博物館館藏文物三維數字化，對于當下和未來博物館藏品保護與研究，“發揮好國博在留存民族集體記憶、傳承國家文化基因方面的獨特作用”，率先做出了探索和實踐。進而，使“智慧國博”建設和博物館專業品質得到了有效提升。

關鍵詞：文物;藏品;數據;三維數字化;3D掃描

1 概述

3D技術經過幾十年的快速發展，得到了廣泛應用與普及，幾乎各行各業到處可見3D數字化身影的展現。在國外，3D技術已經成為產品設計、制造、消費等行業的創新基礎和新的競爭高地。在國內，據悉已經有一些世界級文化遺產及一些博物館，如故宮、布達拉宮、上海博物館、南京朝天宮博物館等已經開始了三維數字化嘗試和實踐。但目前對于可移動文物—館藏文物三維數字化并未全面普及。中國國家博物館館藏文物三維數字化尚屬先例。

2017年2月，國家文物局發布實施的《國家文物事業發展“十三五”規劃》（以下簡稱《規劃》），確定在全國范圍內啟動智慧博物館建設工程，“運用物聯網、大數據、云計算、移動互聯等現代信息技術，研發智慧博物館技術支撐體系、知識組織和‘五覺虛擬體驗技術”。《規劃》要求推進文物信息化建設，全面推進文物保護、利用、管理、研究信息化整合共享工作，建設國家文物大數據庫。文物三維數字化是文化遺產保護新的重要科技手段和發展趨勢。通過對博物館藏品的三維數據化重建，觀眾可以交互瀏覽，對文物進行放大、縮小、360度旋轉、測量等操作，還有文物數字檔案、數字化展陳、文物虛擬修復、考古遺址虛擬漫游、文物高精度復制等，實現文物全方位的觀賞、收藏、管理，擴大博物館在全社會的影響，具有深遠意義和發展潛力。

2019年，法國巴黎圣母院遭遇大火，損毀極為嚴重。所幸，美國人安德魯·塔隆（Andrew Tallon）早在2015年就已經通過激光掃描為它建造了三維模型。借助于存留的三維模型，巴黎圣母院恢復原貌只是時間問題。然而，并不是所有文化遺產都有這種運氣。巴西國家博物館發生火災，館內2000萬件藏品化為灰燼。中國四川江油市全國重點文物保護單位云巖寺東岳殿發生火災，大殿主體建筑被燒毀。上述火災的發生令人痛心，也為文物安全敲響了警鐘。

文物是不可再生的資源。“博物館藏品是國家寶貴的科學、文化財富，是博物館業務活動的物質基礎。”①“博物館對藏品負有科學管理、科學保護、整理研究、公開展示和提供使用（對社會主要是提供藏品資料、研究成果）的責任。”②《中華人民共和國文物保護法》明確提出“為了加強對文物的保護，繼承中華民族優秀的歷史文化遺產，促進科學研究工作”，“鼓勵文物保護的科學研究，提高文物保護的科學技術水平”。據國家文物局統計，截至2018年年底，全國博物館數量已達5354家，博物館文物藏品達3754.25萬件/套。中國國家博物館作為國內博物館行業發展的“頭雁”，“擁有藏品149余萬件（套）。涵蓋到當代及各個歷史階段社會發展變化不同方面的內容，其中國家一級文物近6000件（套）。具有高度的歷史價值、科學價值和藝術價值，全面系統完整地展現中華優秀傳統文化、革命文化、社會主義先進文化，是中華文明發展史的典藏寶庫。”①近年來，中國國家博物館開展了對館藏文物三維數據化工作，主要是利用3D掃描、數碼攝影、三維建模等數字化手段，采集、加工、存儲館藏文物的三維數據。改寫了博物館一直以來對館藏文物保管、研究、展示“前生今世”，而躍然于觀眾和歷史面前“亮相”的，是館藏文物豐富、客觀、完整、生動的“造型”，熠熠生輝，留存于世。基于此，為“智慧國博”建設奠定了重要技術基礎。憑借這一技術，中國國家博物館對館藏文物的保護和研究又向前邁進了堅實的一步。

2 館藏文物三維數字化實施（以館藏文物兔首、鼠首為例）

館藏文物的三維數字化，完全不同于傳統的藏品保管做法，而是遵循和逐步摸索的一整套全新的、科學的、安全的操作規范、工作流程以及嚴格的數據采集標準進行的。下面以中國國家博物館收藏的于1860年英法聯軍燒毀圓明園時流失海外的十二生肖銅像中的兔首、鼠首為例（圖1），進行三維數字化實施闡釋。

兔首、鼠首三維數字化最重要的前提是保證文物安全。因此，采集前期的準備工作和全過程都異常細化、嚴格。根據文物在采集中的實際情況，不斷對數據采集工藝流程進行摸索和改進，以最大限度地保證文物安全。最終使得兔首、鼠首整體面貌以三維數據化真實、精準、豐富地再現和完整留存。

2.1 整體工作流程圖

整體工作流程圖如圖2所示。

2.2 準備階段

采集前的準備階段重點包括以下幾點。

2.2.1 預案準備

任務策劃：工作內容、工作量、工期、應急預案、安全措施、人員安全技術培訓等。對兔首、鼠首的采集工期大約用了幾個小時，采集技術及保管人員有5人，全部進行先期安全技術培訓。

2.2.2 場地及設備準備

采集場地特意選址在文物庫房的旁邊，以最大限度減少文物的搬運和挪動。同時，減少文物暴露在外時間。為保護文物安全，甚至不允許經過有坡度的走廊。場地內設置了掃描區、紋理拍照區、后期處理區、人員休息區、推車存放區（文物臨時存放）、信息登記區，并明顯標示出“采集區域范圍，無關人員禁入”。防止文物暴露在空氣中受損，確保溫度和濕度達標，并避免陽光直射。

放置文物的臺面必須有3cm左右的柔性泡沫墊或其他保護性設施。由于兔首、鼠首頸部內構造和基座相同，因此，制作了可以從頸部插入的通用支架，還有掃描臺通用坐墊，在掃描和拍照后，兔首、鼠首可以互換位置，再進行掃描、拍照。掃描臺上底部的大圓盤是可以控制自動旋轉360度的（圖3），省卻了人為挪動文物變換掃描角度。這個轉盤適用于體積較小的文物，兔首、鼠首就是采用這個轉盤。轉盤中間，刻有文字，是為了后期拼圖時作為參照系。當掃描小型文物時，文物不轉，底盤轉（山不轉水轉）。如果掃描大型文物，則選取帶軌道轉盤，軌道帶著掃描儀圍繞中間文物進行360度旋轉，文物和底盤都不可旋轉（圖4）。轉盤旁邊的桌面上，是一個溫度濕度儀器，時刻監視場地溫度、濕度，時刻保持拍攝恒環境溫恒濕。