基于逆向工程陜西省文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)

魏浩　陶林康　周亞男

摘要：陜西省在中國歷史上歷經(jīng)十三個朝代在西安建都，其轄區(qū)內(nèi)分布著諸多的歷史文化古跡，歷史文化遺產(chǎn)自然而然成為陜西的一個標(biāo)志性名片，享譽世界。陜西省的文化遺產(chǎn)，是中華文明瑰寶中的一朵璀璨明珠，筆者將通過分析逆向工程對陜西省的文化遺產(chǎn)進行數(shù)字化采集，以及采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對陜西省文化遺產(chǎn)進行交互式虛擬展示的意義所在，探尋新時期文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)的新思路和新策略。

關(guān)鍵詞：逆向工程；陜西??；文化遺產(chǎn)；保護

陜西省作為文化遺產(chǎn)大省，擁有者悠久的歷史和燦爛的文化，彰顯著中華文明的源遠流長，它是中華文明中物質(zhì)文明和精神文明的集大成者。文化遺產(chǎn)作為陜西省的鮮明印記，華夏民族的發(fā)源地、中國古代農(nóng)耕文明的發(fā)祥地、五千年歷史中十三次被定為國都等等，目前陜西省全省文物景點多達55 750余處，國家級文物保護景點89處。文化遺產(chǎn)的保護與開發(fā)工作，是順應(yīng)歷史潮流的表現(xiàn)，是提升文化遺產(chǎn)感召力和影響力的重要形式。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)得以迅速發(fā)展，將其引入文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)的具體工作中，將有重要的歷史價值和現(xiàn)實意義。

一、逆向工程概述

逆向工程（Reverse Engineering，簡稱RE）是與正向工程相對的概念，它是指將客觀存在的實物通過CAD模型等相關(guān)的技術(shù)處理，將其數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)以及產(chǎn)品制造技術(shù)整合，實現(xiàn)對已有產(chǎn)品的剖析、重塑的過程。逆向工程關(guān)鍵技術(shù)包含數(shù)據(jù)采集技術(shù)、測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、CAD模型重塑技術(shù)等，目前主要陰功在產(chǎn)品定型、三維實體重塑、商業(yè)媒體傳播行業(yè)、產(chǎn)品（含文物）修復(fù)等。

逆向軟件的演進大致可以分為三個階段。第一個階段是研究階段：早在二十世紀(jì)八十年代西方發(fā)達國家開始關(guān)注逆向工程這一領(lǐng)域，并在高校教育開設(shè)相應(yīng)的研究，并將該技術(shù)推廣到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域；1990年初期，學(xué)術(shù)界團隊大量投入逆向工程的研究，并取得十足進展。這一階段最早是運用仿制加工設(shè)備，但是效果并不理想，后來開始引入接觸式掃瞄設(shè)備，并采用探針接觸工件獲取產(chǎn)品外觀形態(tài)。第二階段是萌芽階段。以臺灣省對該領(lǐng)域的持續(xù)研究為代表，臺灣工研院曾設(shè)計并開發(fā)一套逆向工程軟件，出具不同功能的系統(tǒng)軟件，并將這些技術(shù)引用到工業(yè)生產(chǎn)的實踐中去，帶來了經(jīng)濟價值的產(chǎn)出，使得該技術(shù)被廣泛推進。第三階段發(fā)展階段。當(dāng)前對于逆向工程的研究進一步深化，尤其是在數(shù)據(jù)采集技術(shù)、測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、CAD模型重塑技術(shù)廣泛應(yīng)用下，VR技術(shù)、3D打印技術(shù)興起與發(fā)展，使得在全球范圍內(nèi)，對逆向工程引發(fā)高熱度關(guān)注。

二、逆向工程在陜西省文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)工作中的應(yīng)用

具體到文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)領(lǐng)域來講，目前逆向工程的發(fā)展處于發(fā)展的前期階段，但是目前國內(nèi)很多文化遺產(chǎn)保護工作都采用了該項技術(shù)。陜西省目前運用該技術(shù)較成功的是微軟研究院兵馬俑，而相對于整個陜西省的文化遺產(chǎn)保護來看，該技術(shù)的應(yīng)用還需要進一步深化開展和推廣。利用逆向工程實現(xiàn)對陜西省文化遺產(chǎn)的保護與開發(fā)，具體可以通過以下幾個方面具體展開實施。

（一）利用逆向工程實現(xiàn)文化遺產(chǎn)數(shù)字化

利用逆向工程，對陜西省物質(zhì)文化遺產(chǎn)進行數(shù)字化，建立對省內(nèi)文物精確的三維外形特征的數(shù)字化信息，利用逆向工程的數(shù)據(jù)處理和曲面模型重塑獲得相應(yīng)文物的三維曲面模型，并借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作出文物的交互式虛擬展示效果，努力將各處的文化遺產(chǎn)打造成數(shù)字化文化遺產(chǎn)博物館，從而對一些瀕臨消失的文物進行數(shù)字保存。與此同時，陜西省文化遺產(chǎn)種類繁多、地域分布廣等，想全面地展示陜西省文化遺產(chǎn)難度非常大，以往的展覽只能挑選個別的具有代表性的文化遺產(chǎn)進行展示，并不能將大范圍進行展出。而利用逆向工程中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）就能向世人展示龐大的文化遺產(chǎn)群體，可以詳實地將文化遺產(chǎn)的圖片資料、三維立體模型、虛擬展示以及音頻資料等全部匯集起來展示給世人，使得文物得以以數(shù)字的形式全面向世人展示，是新技術(shù)對文化遺產(chǎn)開發(fā)與保護的典范。建立文化遺產(chǎn)數(shù)字博物館，是新時期文化保護工作的新出路和新策略。利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與方法把逆向工程和陜西省歷史文化遺產(chǎn)開發(fā)與保護緊密地聯(lián)系起來，實現(xiàn)對陜西省文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)，將在最大限度上實現(xiàn)陜西省文化遺產(chǎn)的數(shù)字化、永久性、高效性、低成本地開發(fā)與保護。

（二）利用逆向工程快速成型技術(shù)重塑文物樣本

隨著時間流逝，華夏民族的發(fā)源地、中國古代農(nóng)耕文明的發(fā)祥地、五千年歷史中十三次被定為國都等等，目前陜西省全省文物景點多達55 750余處，國家級文物保護景點89處。但是很多陜西省省內(nèi)一些寶貴的文物遺產(chǎn)面臨著消失的威脅，文物的壽命也是有其內(nèi)在的規(guī)律。傳統(tǒng)的方法用人工復(fù)制的方式來對文物進行保護，但是其存在著諸多弊病：需要花費的人力、物力大，形成高昂的文物遺產(chǎn)修復(fù)成本；復(fù)制文物有時候體積過于大，并不易于保存；精確復(fù)制文物的工匠匱乏，需求缺口大；復(fù)制效果差并不能滿足復(fù)制保存的需求。在信息時代、數(shù)字時代大潮下，通過逆向工程，實現(xiàn)對陜西省文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)處理、模型重建，可以對面臨消失的文物進行重塑，以樣本的形式使得文物以另一種形式抵抗歲月侵蝕，而長久存在。在逆向工程中，3D技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用將在最大限度上滿足對文物復(fù)制的需求。利用特殊可粘合材料，利用3D打印機逐層打印的方式，構(gòu)造物體模型，利用三維掃描技術(shù)可以在不碰觸文物的前提下就可以實現(xiàn)對文物進行精準(zhǔn)掃描，并可以將文物的復(fù)雜的形狀直接打印出來，尤其是一些形狀特殊、復(fù)雜的珍貴文物保護具有保護發(fā)揮非常有價值的作用。

陜西省省內(nèi)文化遺產(chǎn)數(shù)量存量、文化遺產(chǎn)質(zhì)量在全國來安都是佼佼者，歷史文化遺產(chǎn)保護與保護具有典型的特殊性，更需要利用逆向工程技術(shù)，對文物進行深層保護與開發(fā)，創(chuàng)新文化遺產(chǎn)開發(fā)與保護手段，切實讓陜西省文化遺產(chǎn)保護與開發(fā)落到實處，并取得實際性進展。

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