畬族銀器刻工藝的數字化建模與增材制造研究

本文引用格式：.畬族銀器刻工藝的數字化建模與增材制造研究[J］.藝術科技，2025，38（9)：244-246.

中圖分類號：J526.1文獻標識碼：A

文章編號：1004-9436（2025）09-0244-03

0引言

畬族銀器刻工藝凝結著山地民族的信仰符號與審美密碼，其經驗型傳承模式在當代面臨不可逆的技藝斷代風險[1]。文化遺產數字化領域長期受困于兩大瓶頸：其一，高反光金屬表面微觀浮雕與陰刻線槽的亞毫米級幾何特征難以被現有光學捕捉技術完整解析；其二，匠人隱性知識中的構圖法則與工藝參數尚未轉化為可計算的規則體系。這導致傳統三維重建方法對鎏刻紋樣隨機肌理與秩序結構的協同表征存在本質局限，而增材制造在銀質微結構成型中的精度損失機制亦缺乏系統性研究。本研究通過構建“多分辨率幾何表征一工藝語義參數化映射一材料成型響應鏈”的跨尺度技術框架，首次實現民族金屬工藝從經驗傳承到數字重生的范式躍遷。其核心突破在于建立紋樣組織規則與物理實現約束的數學描述模型，為非物質文化遺產的智能再生提供兼具文化保真度與制造可行性的理論范式，推動藝術科技研究從技術應用層面向方法論的深度進化。

1畬族銀器刻工藝特征分析

1.1紋樣題材與構圖特征

畬族銀器刻紋樣體系蘊含著豐富的文化內涵與藝術表達，其題材選擇根植于深厚的歷史積淀和民族精神世界。紋樣主題廣泛汲取神話傳說中象征吉祥福瑞的靈物形象，承載著對美好生活的祈愿與精神寄托。自然界生生不息的植物形態提供了重要的創作源泉，匠人通過對花葉藤蔓等元素的提煉，表達對自然生命力的尊崇與贊頌。此外，具有悠久傳承歷史的抽象幾何圖形同樣是紋樣庫的核心組成部分，具有獨特的文化符號意義。在視覺呈現上，畬族銀匠展現出嚴謹而精妙的構圖智慧。紋樣布局普遍遵循著明確的空間秩序和視覺平衡原則，以對稱結構作為基礎構架。通過清晰的空間層次劃分，主體紋飾與輔助紋飾形成主次分明、相互映襯的關系。圖案線條的組織與排列嚴格遵循形式美法則，構建出富有內在韻律感和節奏變化的視覺效果。整體而言，這種將特定題材蘊含的文化寓意與高度秩序化的視覺結構相融合的設計語言，是畬族銀器刻藝術獨特民族風格的核心體現，也使其成為承載畬族文化價值與審美理想的重要物質載體。

1.2核心工藝技法特征

畬族銀器刻技藝的核心在于其豐富且系統的工藝技法體系，主要包含陽、陰與鏤三大類別[2]。每種技法在銀質基底上塑造出截然不同的形態特征與視覺效果，共同構成了器物表面的獨特藝術語言。陽技法通過錘擊銀胎背面或直接在正面施加刻，使紋樣區域隆起于器物表面，形成具有明確凸起高度和立體感的浮雕效果。這些浮雕區域往往呈現出由低到高或由高到低的平滑過渡，塑造出豐富的空間層次與體積感。陰技法則與之相反，使用不同形狀的子在銀胎表面直接刻出凹入的線條或塊面。這些陰刻線條具有深淺寬窄的顯著變化，線條走勢流暢而富有力度，或纖細如絲，或粗壯有力，精準地勾勒出紋樣的輪廓與內部細節。鏤鎏技法難度更高，需要在銀胎上刻穿透形成孔洞，并通過精巧的連接點設計，使穿透的紋樣部分彼此連通并與未穿透的主體結構牢固結合，最終形成通透靈動的空間結構。陽鏖的立體凸起、陰的深入刻畫以及鏤的通透穿插，這三種技法或獨立運用或相互結合，賦予畬族銀器刻表面復雜多變、虛實相生、剛柔并濟的視覺肌理與觸覺體驗，是其區別于其他金屬裝飾工藝的顯著標志。

1.3精度與復雜度特征

畬族傳統手工刻工藝在銀質基底上實現的裝飾效果展現出極高的精度要求與結構復雜度。匠人憑借世代相傳的技藝與敏銳手感，能夠在銀胚表面精確塑造出形態豐富的紋樣。這些由刻工具直接作用于金屬形成的圖案線條，其寬度、深度及輪廓邊緣的清晰度通常控制在亞毫米級別的精細尺度，細微之處尤顯功力。更為顯著的特征在于復雜紋樣組合體所呈現出的多維空間結構關系。一件典型的畬族銀器刻作品，往往同時包含陽鎏形成的立體浮雕、陰刻劃的深淺槽線以及鏤鎏造就的通透孔洞等多種工藝元素。這些不同形態的元素并非孤立存在，而是在有限的三維空間中緊密交織、相互嵌套。浮雕區域存在微妙的起伏變化和漸消過渡面，其凸起高度雖小卻層次分明。陰刻線條不僅自身具有深淺寬窄的豐富變化，其流暢的軌跡與精準的轉折更是紋樣骨架的關鍵。

鏤空結構則涉及大量精細的連接點與纖薄的透空壁面，這些結構在確保力學穩固性的同時還需保持視覺上的通透感與整體美感。上述浮雕的微小三維起伏、陰刻線條的連續性精準表達，以及鏤空連接點的精微處理，共同構成了手工刻難以復制的技藝高度，也對后續的數字化數據捕捉精度、特征識別能力以及三維模型重建的保真度提出了極為嚴苛的技術要求。

2刻紋樣數字化建模方法研究

2.1三維數據采集與處理

面對畬族銀器表面高反光特性、復雜三維結構導致的深層區域遮擋以及微觀浮雕起伏與陰刻線條等超精細幾何特征的精準捕捉挑戰，需要實施系統化的三維數據采集方案[3]。核心設備選用具備高分辨率與強抗干擾能力的非接觸式三維掃描儀，依據器物尺寸與特征復雜度靈活配置掃描精度，確保對關鍵細節的充分解析。數據采集采用嚴格的策略：基于預設的多角度環繞掃描路徑，結合高精度電動旋轉平臺對器物進行全方位、無死角的覆蓋掃描；針對深凹、鏤空及反光強烈區域，進行針對性局部密集補掃，并利用輔助定位標記點提升多視角數據的對齊精度。原始獲取的點云數據不可避免地包含環境噪聲、掃描儀誤差及因反光或遮擋形成的局部數據缺失。必須執行嚴謹的數據預處理流程。首先應用統計濾波和半徑濾波算法有效剔除離群噪聲點；利用基于周圍幾何特征的智能修復算法，對缺失區域進行合理插值重建；通過精確的剛體變換算法，將不同視角掃描獲取的點云片段進行高精度配準與融合，生成單一、完整且拓撲結構正確的點云模型。為進一步優化數據質量并支撐后續建模，對融合后的點云進行必要的平滑處理以減少高頻噪聲，并根據模型用途進行適度的點云簡化。最終目標是構建出幾何精度高、表面連續性好、細節完整且拓撲結構合理的器物表面三維數字模型，為下一階段的多尺度特征建?？煽靠煽壳页浞值臄祿A。

2.2多尺度特征建模技術

為解決畬族銀器刻工藝中宏觀器物整體形態、中觀紋樣組合布局與微觀浮雕起伏、陰刻線槽及鏤空結構等多層級幾何特征協同表達的難題，提出了一種融合NURBS曲面精確控制與細分曲面靈活細節塑造優勢的分層混合建模策略[4]。在宏觀層面，嚴格依據器物輪廓及主要功能區劃分，利用NURBS曲面技術構建具有精確幾何定義和良好連續性的主體曲面模型，確保整體形態的準確性與可編輯性。進入中微觀尺度，聚焦于器物表面裝飾區域，將高保真采集的紋樣幾何數據作為基礎輸人。這個階段的細分曲面技術充分展現出了核心優勢，其強大的局部細節操控能力和對任意拓撲結構的適應性，被用于精確捕捉并重建微觀特征：陽工藝形成的微妙浮雕起伏形態及其平滑過渡面，陰刻技法留下的具有變化深度與寬度的精細線槽軌跡，以及鏤產生的復雜透空結構及其纖薄連接點。關鍵在于實現不同尺度模型元素的無縫集成與動態關聯。

通過定義明確的參考關系和控制機制，確保在細分曲面層面對中微觀紋樣細節進行編輯或優化時，其空間位置與宏觀NURBS主體曲面緊密關聯且能自動適應后者的形態變化。反之，對主體形態的調整也能通過參數化鏈接驅動表面裝飾特征的相應更新。這種分層混合建模架構有效統一了宏觀形態的嚴謹性與微觀細節的豐富性，構建出既精確表征器物整體輪廓又完整保留刻復雜表面紋理特征的多尺度一體化數字模型，為后續工藝規則的嵌入與創新設計奠定了堅實的幾何基礎。

2.3工藝規則驅動的參數化設計

在完成刻紋樣高保真幾何建模的基礎上，還需致力于將畬族銀匠世代積累的紋樣組織智慧與核心工藝美學法則轉化為可計算、可操控的參數化設計規則體系。深入解析典型紋樣庫中反復出現的主題單元、空間組合范式以及視覺平衡關系，提煉出如基本紋元間的拓撲連接約束、重復單元的陣列分布規律、主體與輔助紋飾的尺度比例范圍、對稱軸線與非對稱元素間的動態平衡閾值等關鍵構圖邏輯[5]。

系統梳理陽、陰、鏤等核心工藝技法在實際應用中形成的形態約束，包括浮雕區域允許的隆起高度范圍及其過渡梯度、陰刻線條的典型深度與寬度比例及其隨紋樣走向的變化規律、鏤空結構的最小安全連接點尺寸與透空壁面厚度極限等經驗性參數邊界。將這些源于傳統實踐的形式美學原則與工藝可行性約束進行結構化梳理和數學抽象，形成一套定義清晰、邏輯嚴謹的參數規則庫。該規則庫通過自定義參數化節點或腳本語言，被深度集成并關聯到前期構建的多尺度幾何模型數據庫中。其核心價值在于建立了模型幾何特征與設計參數間的強驅動關系：用戶通過友好界面調整關鍵設計參數，系統將依據嵌人的規則庫自動解算并驅動模型底層幾何特征的智能更新與協調適配，確保生成的設計變體既滿足原始紋樣的文化意蘊與美學規范，又嚴格符合實際刻工藝的技術可行性邊界。這為在深刻理解傳統基礎上的畬族銀器紋樣智能化創新設計提供了強大的數字化引擎，使設計師能夠在預設的美學與工藝框架內高效探索豐富的設計可能性。提取畬族紋樣拓撲關系中的二十三組核心約束條件，包括連續紋元最小曲率半徑閾值、非對稱構圖的視覺重心偏移容差以及鏤空區域最大面積占比法則。通過定義陽鎏浮雕的曲率驅動高度場模型，實現隆起形態隨器物表面高斯曲率的自適應變形，確保紋樣起伏與載體幾何的物理連續性。

3結語

研究首先克服了銀器表面高反光、復雜結構遮擋及微觀特征識別的技術障礙，通過高精度三維光學掃描結合嚴格的點云數據處理流程，成功實現了代表性畬族銀器刻紋樣完整形態與表面幾何細節的高保真數字化獲取，創新性地提出并實踐了融合NURBS曲面精確控制與細分曲面靈活細節塑造能力的分層次多尺度特征建模方法，有效解決了傳統刻工藝中宏觀器物形態、中觀紋樣構圖與微觀浮雕線刻鏤空細節并存共生的復雜幾何表達難題，構建了精確且完整的數字化模型。更進一步，深入挖掘畬族刻紋樣內在的形式美法則與工藝參數關聯，將提煉出的構圖規律與形態比例關系轉化為可計算的參數規則，嵌入數字化模型體系，奠定了基于規則的創新設計基礎。在物理實現層面，系統評估了選區激光熔化和金屬粉末噴射黏結兩種增材制造技術路徑對復雜刻特征成型的適應性，揭示了關鍵工藝參數對成型精度與表面質量的調控機制，并針對增材制造銀壞件固有缺陷優化了精密后處理工藝鏈，顯著提升了復雜紋樣的復現質量。

本研究成功構建了“高精度數據采集一多尺度特征建模一工藝規則參數化一增材制造與后處理優化”的畬族刻工藝數字化傳承與創新應用全鏈條技術體系，不僅為畬族銀器這一珍貴非物質文化遺產提供了系統化、高保真、可共享的數字化永久保存方案，更通過參數化設計規則與增材制造技術的深度集成，開辟了在尊重傳統美學規范基礎上的智能化創新設計路徑，為非遺技藝在當代的活態傳承、可持續發展和與現代科技深度融合提供了具有重要實踐價值與推廣前景的技術范式。

參考文獻：

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