基于3D技術的宋錦織造技藝傳承

郭建偉 沈惠 聶開偉

摘要： 隨著智能制造的快速發展，中國絲綢的傳統手工織造技藝逐漸被機械織造所代替，傳統織造技藝的傳承面臨著較大的困境。文章以宋錦傳統手工織造技藝的保護與傳承為研究對象，通過3D技術對傳統宋錦木織機進行數字化模型構建和手工織造技藝操作的動態復原。利用SketchUp技術平臺精確成組建模、3DMAX技術構建三維動畫演示及人機交互功能來解析傳統宋錦織造技藝，讓觀眾更簡單、生動地去理解織造過程，把博物館里置之高閣的高難度絲綢織造技藝理論得以普及，讓傳統絲綢織造技藝在新的科技社會中得到傳承發展。

關鍵詞： 3D技術;宋錦織造技藝;保護與傳承;數字化模型;展示設計

中圖分類號： TS105.14;K875.1

文獻標志碼： B

文章編號： 10017003（2020）09007806

引用頁碼： 091201

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.09.014（篇序）

Inheritance of Song brocade weaving technology based on 3D technology

GUO Jianwei1， SHEN Hui2， NIE Kaiwei3，4

（1.School of Media and Art Design， Huali College Guangdong University of Technology， Guangzhou 511325， China;2.Suzhou Silk Museum， Suzhou 215001， China; 3.College of Textile and Clothing Engineering， Soochow University，Suzhou 215123， China; 4.China Suzhou Tianshe Silk Co.， Ltd.， Suzhou 215001， China）

Abstract：

With the rapid development of intelligent manufacturing， the traditional hand-made silk weaving technology in China has been gradually replaced by mechanical weaving. The inheritance of traditional weaving technology is facing a great dilemma. This paper takes the protection and inheritance of the traditional hand weaving techniques of Song brocade as the research object. Through 3D technology， the digital model of the traditional Song brocade wood loom was constructed and the dynamic recovery of the hand weaving techniques was carried out. The SketchUp technology platform was used for accurate group modeling， and 3dmax technology was adopted to build 3D animation demonstration. Besides， human-computer interaction function was to analyze the traditional Song brocade weaving technology. In this way， the audience could understand the weaving process more simply and vividly， spread the high-difficulty silk weaving technology in the museum to the general audience to meet their the curiosity， and let the traditional silk weaving technology get inheritance and development in the new technology society.

Key words：

3D technology; Song brocade weaving technique; protection and inheritance; digital model; display design

收稿日期： 20200428;

修回日期： 20200806

基金項目：

作者簡介： 郭建偉（1979），男，講師，主要從事藝術設計學的教學與研究、絲綢文化理論與應用研究。

絲綢是中國五千多年前的重大發明[1]，古代絲綢織造技藝隨著歷史的演變而不斷發展，絲綢面料也不斷更新。在宋代，絲綢織造中最大的發展成果就是創造了宋錦，其手工織造的技術已經成熟，之后明清時期發展到頂峰[2]。民國時期，絲綢傳統織造技藝逐漸被半手工半自動機械織造替代，現今直接用于日常生活的宋錦全部是由現代機器織造完成。宋代發展起來的傳統宋錦手工織造技藝幾乎被遺忘，僅在專業絲綢博物館里可以看到這項傳統絲綢技藝。2006年，宋錦織造技藝首批入選國家級非遺產名錄，2009年作為中國桑蠶絲織技藝入選世界非物質文化遺產。這些年，雖然中國的傳統手工技藝得到了多方面的支持與保護，然而由于宋錦傳統織造技藝的復雜性，在非遺保護內的宋錦傳統手工織造從業人員數量少且年紀偏高，年輕人不愿意從事這項枯燥的傳統技藝工作，造成宋錦面料手工織造技藝的傳承面臨失傳困境。當務之急應該研究解決以宋錦為代表的傳統絲綢手工織造技藝的傳承，以及延續幾千年的古代絲綢織造技藝在當代數字化時代里該如何去進行保護。

宋錦傳統織造技藝僅在專業博物館陳列展示或依靠非遺傳承人作為主體的傳承將難以為繼。在數字化時代，要讓宋錦傳統織造技藝融入當代人的生活與審美需求，以數字技術創新的方式展示與傳承古代織造技藝相結合。目前，3D數字技術已越來越成熟和普及，對于中國古代宋錦傳統織造技藝的傳承發展，更應該進行技術創新與變革，借用現代數字技術加快其數字化轉型步伐，為大眾提供更加生動有趣的數字化互動體驗，也將有利于中國其他傳統技藝的傳承創新。

1?宋錦傳統織造技藝引入3D技術的可行性分析

1.1?宋錦傳統織造技藝的復雜性

宋錦的織造技藝是一個復雜的系統工程，其織造設備采

用束綜提花織機即花樓織機，如圖1所示。小花紋宋錦紋樣多采用小花樓織機織造，較大的宋錦紋樣采用的是大花樓織機織造[3]。古代傳統宋錦的生產制作工序繁復，從繅絲染色到織成成品，前后經過20多道工序[4]。傳統宋錦織造需要在雙經軸裝置上完成[5]，并且需要兩人同時配合，即一人在織機上方提示信息，另一人在織機下面根據提示拋梭引緯，如圖2所示。形成于農耕時代且如此復雜的織造技藝，在數字科技時代宋錦織造技藝則只能依靠非遺傳承人、織造工藝師的心手相傳，從入門到掌握這門傳統技藝少則幾個月，多則數年。

1.2?3D技術的優勢

智能制造的持續發展加速了新技術應用于傳統織造領域，怎樣利用數字化技術手段對傳統手工技藝保護與傳承，成為當前眾多從業者和學者密切關注的問題。目前，應用較廣泛的3D技術平臺有SketchUp[6]、3DMAX[7]、Unity3D[8]等，在三維建模、動態表現和人機互動性上都具有強大的優勢。3D技術的優勢主要表現在以下幾方面：1）能夠快速、精確、高效地創建體量較大、結構復雜、部件精細的傳統紡織絲綢生產設備;2）突破展示時間和空間的限制;3）能夠動態演示高難度的傳統織造過程;4）提高普通觀眾的積極性和體驗感;5）通過虛擬創建的方式節省材料，降低制作成本。

1.3?宋錦傳統織造技藝引入3D技術的可行性

宋錦傳統織造技藝作為絲綢文化的重要組成部分，與其保持目前的保護與傳承狀態，不如在面對大眾時引入簡單、親和力好的現代數字技術形式來保護與傳承。基于3D技術來構建出宋錦織造技藝的三維動態演示與交互功能，可以打破傳統手工技藝面臨失傳的痛點。對于普通觀眾而言，形制逼真、生動有趣、人機互動的虛擬技藝展示來替代傳統實物，更能突破絲綢展館時間與空間的限制，把人的感官體驗充分調動起來，更簡單地了解復雜的傳統織造技藝知識、宋錦傳統織造過程及更好地感受宋錦織造技藝的魅力。

2?基于3D技術的宋錦織機數字模型創建

2.1?宋錦傳統木織機的數據采集

宋錦傳統木織機體量較大部件較多，難以一次性精確測算各部件尺寸。《天工開物》載：凡花機通身度長一丈六尺[9]，如圖3所示。首先，對宋錦傳統木織機的部件進行詳細分析，同時與古籍中的織機尺寸數據進行比對，如圖4所示，確定一個初步的各部件尺寸。其次，根據初步尺寸數據，繪制木織機主要構件的矢量圖，按10︰1的比例制作一個縮小版織機模型，如圖5所示。經過反復測算，最終得出宋錦木織機的各部件精確尺寸。在測量宋錦木織機尺寸的同時用影像記錄整個過程，以便在圖紙繪制時作為精確數據的參照。

2.2?宋錦傳統木織機的3D可視化建模

宋錦傳統織造設備的3D數字化模型創建主要有以下步驟：織機各部件測量、織機矢量圖繪制、SketchUP軟件1︰1建模、精確3D模型建立、織機仿真制作，如圖6所示。

2.2.1?成組模塊化建立

在SketchUp三維軟件里，以1︰1比例復制木織機模型的方式建立宋錦木織機結構的3D模型。根據織機的各個部件由簡到繁、自下而上的成組3D建模制作，如圖7所示。在精確測量木織機尺寸的基礎上，將織機大致分為三個類別，即底部、立面構成和其他部分。先從底部木墩、木支架開始建模，然后制作立面支架，最后制做剩余部件。

2.2.2?精確模型建立

由于用來數據采集的宋錦傳統木織機存在破損情況，在3D數字模型制作過程中遇到了部分構件銜接不上等問題。在經過反復修正木織機測量數據和3D數字模型制作后，將宋錦傳統木織機的3D精確模型基本建立完成，如圖8所示。在模型基本制作完成以后，檢查織機各個機構成組是否精準，以便于后期制作動畫視頻使用。

2.2.3?木織機仿真制作

3D數字模型的仿真制作需要比對實際織機的材質及色彩，針對模型構件進行材質上填充木質紋，最后成型，完成制作。首先，織機三維模型導入3DMAX軟件進行貼圖。為了與真實的模型更接近，機身主要附上木紋貼圖，地磚用瓷磚貼圖。其次，對織機部件的紋理貼圖坐標（簡稱UV）進行調整。在織機各個部件外觀貼圖的過程中還需要對織機進行拆分調整，讓部件表面紋理更加細致逼真。

通過SketchUp和3DMAX技術平臺創建的宋錦傳統木織機3D模型，能夠將木織機中各個部件的長度、寬度、高度、材質、形狀等特性清晰地呈現出來，并且讓普通觀眾對各個運作部件之間相互的存在關系也更加明了。

3?宋錦織造技藝數字化傳承

3.1?宋錦木織機各部件及整機結構組裝演示動畫

首先將宋錦木織機部件制作360°展示動畫，織機動畫時間1 min左右（宋錦織機共有12個主要部件，每個部件5 s左右），配以文字解說。然后制作交互界面，使參觀者可以通過觸摸屏，根據個人興趣點選想要觀看的部件展示動畫;接著制作交互界面，使參觀者可以用手指在觸摸屏上選擇并放大、縮小和旋轉織機部件，從各個角度觀察各部件細節。為了更加清楚地展示部件，每臺織機都挑選出十幾個主要的零部件進行單獨旋轉，將動畫渲染輸出。

在直觀展示宋錦傳統木織機的組裝過程中，先制作動畫分鏡頭腳本，分鏡頭動畫渲染輸出，剪輯制作，后期調色、配音、配樂。然后制作織機組裝動畫，采用鏡頭環繞旋轉加上零部件從不同方向飛入組裝成品的動畫效果。為了方便定位，在3DMAX軟件里先畫好圓形的軌跡綁定攝像機，設置好攝像機旋轉動畫;再手動調整織機，計算好動畫的時間長度再細分每一個零件大致需要的幀數;然后手動調整好所有的零件動畫效果，渲染輸出圖像文件TGA[10]序列，完成原機的組裝動畫，如圖9所示。

3.2?宋錦織造技藝的人機交互

隨著數字科技的發展，當前的虛擬展示已不再是圖片與文字的簡單疊加方式，人們也不再滿足于傳統的二維圖解方式，而是采用更具互動性的人機交互的三維虛擬演示[11]。相對于絲綢專業博物館的“嚴肅性”，人機交互設置互動環節，讓宋錦手工技藝的傳承者及普通觀眾更具象也更自由地觀看與感受絲綢傳統手工技藝的精髓。

制作統一的人機交互界面，賦予3D動態演示內容交互性，在界面上以菜單方式呈現A、B、C三個選項給參觀者，增強參觀者互動性，即“織機各部件展示（自動演示/互動展示，兩種模式可選）”“觀看織機組裝演示動畫（自動演示）”“觀看織造過程短片（自動演示）”。在此界面里可以把復雜的絲綢手工織造工藝分解出來，讓普通的人比較容易去理解和體驗其織造工藝的趣味性。利用一段真人織造視頻和3D動畫模型參照分析，更能顯示傳統織造技藝的傳播價值及其具有可保護的價值。宋錦織造技藝的人機交互模型，如圖10所示。

絲綢產品的工藝美表現在絲綢的工藝技術上[12]，基于3D技術的宋錦織造技藝動畫演示給觀眾帶來了生動有趣的觀看效果，人機交互的實現也改變了普通觀眾只能遠觀難以參與的窘境。將數字化技術與宋錦織造技藝相結合，讓這門傳統的手工技藝在現代社會中煥發新的生機，獲得更立體的保護與傳承。

4?結?語

宋錦傳統織造技藝的3D數字化創建，使傳統絲綢織造技藝在行將失傳之際建立永久的傳統織造技術數字檔案，讓傳統絲綢織造技藝的保護在新的科技社會中能傳承下去，把博物館里置之高閣的高難度絲綢織造技藝理論普及到尋常百姓家。非專業人員對于傳統絲綢木織機的織造技藝的體驗是可望而不可及的。本文利用3D技術，通過SketchUp精確數字建模、3DMAX動畫演示及人機交互功能來解析傳統宋錦織造技藝，可以讓觀眾更簡單地去理解宋錦織造的過程，并且親身體驗到高難度的傳統絲綢織造技藝的精彩之處，是宋錦傳統織造技藝的傳承價值和保護方式的一種創新。當然，3D技術具有操作簡單、動態演示且交互性較好的優勢也可復制到蜀錦、云錦等其他絲綢傳統織造技藝的傳承之中。

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