劉鐵軍 藺明林
摘要:在傳統(tǒng)家具的研究領(lǐng)域中,數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用大多仍然處于起步階段,研究的方式方法仍然有很大的發(fā)展和提升空間,本文著眼于當(dāng)前傳統(tǒng)家具領(lǐng)域中相關(guān)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用,分別從數(shù)字模擬技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)、數(shù)字化的鑒定檢測(cè)技術(shù)三大方面,對(duì)其應(yīng)用的技術(shù)特征進(jìn)行研究和剖析,以期在數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用特征和前景方面有更為全面的認(rèn)知,進(jìn)一步促進(jìn)該領(lǐng)域研究手段的不斷豐富和革新,提升研究的綜合水平,推動(dòng)中國(guó)家具的傳承與發(fā)展。
關(guān)鍵詞:傳統(tǒng)家具 數(shù)字技術(shù) 數(shù)字采集 數(shù)控加工 數(shù)字鑒定檢測(cè)
中圖分類(lèi)號(hào):G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1003-0069 (2020) 07-0088-05
一、數(shù)字化技術(shù)的含義
數(shù)字化技術(shù)是使用特定的設(shè)備將客觀世界中的事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別的二進(jìn)制語(yǔ)言,從而將圖像、文字、聲音等許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)信息,建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型。它是計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)、軟件以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ),是實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化的技術(shù)手段。
二、傳統(tǒng)家具研究中的數(shù)字化模擬技術(shù)
在傳統(tǒng)家具研究的過(guò)程中,隨著全球科技進(jìn)程的加快,各種先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)也在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越廣泛且重要的作用,我們按照不同研究層面所應(yīng)用數(shù)字模擬技術(shù)特點(diǎn)的不同,將其可分為三個(gè)階段。按照其在研究過(guò)程中所應(yīng)用的先后順序性,可分為:數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)字建模技術(shù)、數(shù)字衍生技術(shù)、數(shù)字化鑒定檢測(cè)技術(shù)。
(一)傳統(tǒng)家具的數(shù)據(jù)采集技術(shù)
數(shù)據(jù)采集是研究傳統(tǒng)家具的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作,廣義上的傳統(tǒng)家具的信息采集包括對(duì)家具尺度、榫卯構(gòu)造、材質(zhì)、裝飾工藝等的記錄或辨識(shí)工作,這里專(zhuān)指對(duì)傳統(tǒng)家具的三維尺度、色彩紋理信息進(jìn)行獲取和記錄。適合傳統(tǒng)家具的數(shù)字采集技術(shù)主要是三維激光掃描,這種技術(shù)具有高精度、高效、高密度數(shù)據(jù)獲取的優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)制造、遺產(chǎn)保護(hù)、文化藝術(shù)、虛擬展示等領(lǐng)域。通過(guò)掃描測(cè)量點(diǎn)云編織出的外皮來(lái)逼近目標(biāo)的完整原形及矢量化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),真實(shí)描述被掃目標(biāo)的結(jié)構(gòu)及外在形態(tài)特性。應(yīng)用這種技術(shù)的掃描儀可以分為固定式和移動(dòng)式,其中最適合傳統(tǒng)家具掃描的是一種可以隨意移動(dòng)的便攜式手持三維激光掃描儀,它免去了固定式掃描儀不斷調(diào)整位置和角度的不便,且掃描過(guò)程為無(wú)損操作,不會(huì)對(duì)家具有任何接觸和損害。它通過(guò)激光打在家具表面,然后接收家具表面所反射的光線來(lái)獲取該物體的三維坐標(biāo)信息并實(shí)時(shí)在計(jì)算機(jī)里生成虛擬化的掃描外形,可以自動(dòng)生成高品質(zhì)的stl、obj、jpg等模型和圖片文件格式,再導(dǎo)入具有同類(lèi)文件編輯處理功能的軟件進(jìn)行后期加工處理,如圖1。
對(duì)于三維模型數(shù)據(jù)精度要求高、依靠手工建模比較困難或無(wú)法完成的多曲面、多層次或表面帶有復(fù)雜雕刻紋樣的家具,尤其適合以這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,但隨著掃描精度的提升會(huì)導(dǎo)致掃描的時(shí)間成本和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量同步增加,以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)一件晚清民國(guó)廣式風(fēng)格的紅木座椅所進(jìn)行的掃描為例。此件椅子的體積相比建筑雖小、但形體繁瑣、雕刻與鏤空較多,點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集需要從多個(gè)角度進(jìn)行多次掃描來(lái)獲取,對(duì)于需要翻轉(zhuǎn)家具進(jìn)行局部針對(duì)性掃描的,還應(yīng)保證每個(gè)掃描面和下一個(gè)過(guò)渡面之間至少有3個(gè)公共標(biāo)志點(diǎn)。在對(duì)這件紅木座椅實(shí)際的數(shù)據(jù)掃描過(guò)程中,系統(tǒng)要求重合面重疊部分占單次掃描面積的30% - 40%,加上掃描的角度和次數(shù)多,單單只此一件家具為了獲取其詳細(xì)的三維點(diǎn)云資料就耗時(shí)了兩天、掃描了200多個(gè)角度,單個(gè)模型文件的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)量達(dá)到了28G。但掃描之后的模型精度仍然可以調(diào)整,我們可以從實(shí)際需求出發(fā),選取適合的精度來(lái)降低后期的數(shù)據(jù)處理量,如圖2。
物體若要實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)化,其構(gòu)造三維模型的手段主要有以下三種:人工軟件建模、照片建模和掃描建模。利用上述手持3D激光掃描儀掃描得到的家具模型屬于掃描建模,它可以精確地反映出家具表面的諸多工藝特征和保存狀態(tài)。若對(duì)已經(jīng)拆解的家具進(jìn)行分件掃描建模,則內(nèi)部的榫卯結(jié)構(gòu)可以被清晰記錄;若對(duì)家具整體進(jìn)行掃描建模,則可以記錄外觀榫卯組合形成的合縫、家具表面的各類(lèi)線腳、外在雕刻的各種形態(tài)特征以及殘損的具體狀態(tài)等;若掃描同時(shí)采集紋家具表面的色彩與紋理信息,則這些內(nèi)容也可以被同步記錄。家具掃描后通常還要經(jīng)過(guò):模型的導(dǎo)入和檢查一模型的細(xì)節(jié)處理一模型的面數(shù)優(yōu)化等才能獲得比較完美的數(shù)字模型,進(jìn)而用于今后的研究或深度開(kāi)發(fā)展示。
數(shù)字化建模技術(shù)可用于殘損古代家具修復(fù)前的模擬復(fù)原,以此可有效降低因技術(shù)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)帶來(lái)的修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)模擬復(fù)原部位效果的不斷更改和調(diào)整,可建立更趨合理的修復(fù)預(yù)期效果,最大限度避免因傳統(tǒng)修復(fù)帶來(lái)的不確定性和不可逆性。若原作過(guò)于殘損不具備展覽展示的條件,還可通過(guò)數(shù)字模型的模擬復(fù)原效果替代原作進(jìn)行虛擬展示。數(shù)字模型除用于上述模擬修復(fù)和復(fù)原外,還可用于對(duì)傳統(tǒng)木工榫卯工藝的研究與展示,如下表所示不同項(xiàng)目下都不同程度借助了數(shù)字建模技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,如表1:
(二)傳統(tǒng)家具的數(shù)字化衍生技術(shù)
利用數(shù)字技術(shù)除了可以為傳統(tǒng)家具建立完整精確的數(shù)字檔案外,還可通過(guò)與其他多媒體技術(shù)結(jié)合衍生出很多新技術(shù),如VR、AR、3D全息投影等。運(yùn)用這些衍生技術(shù)可以立體化展現(xiàn)家具的空間場(chǎng)景,動(dòng)態(tài)化展示家具的組裝過(guò)程,對(duì)傳統(tǒng)家具進(jìn)行全方位多角度的科研、教學(xué)、展覽等。如透過(guò)VR與AR技術(shù)的應(yīng)用,可為已經(jīng)脫離原始環(huán)境的傳統(tǒng)家具打造虛擬場(chǎng)景,使傳統(tǒng)家具背后的文化形態(tài)、歷史形態(tài)和環(huán)境形態(tài)等得到同步展示,以此來(lái)彌補(bǔ)家具因與環(huán)境脫離造成的信息缺失,加深觀眾對(duì)傳統(tǒng)家具的理解和認(rèn)知;還可用來(lái)指導(dǎo)和優(yōu)化室內(nèi)設(shè)計(jì),滿足人們對(duì)室內(nèi)傳統(tǒng)家具的個(gè)性化需求。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)客戶提供的戶型圖紙建立虛擬的環(huán)境,再將傳統(tǒng)家具的數(shù)字模型置于虛擬環(huán)境之下,客戶通過(guò)智能觀看設(shè)備平臺(tái)便可提前感知室內(nèi)陳設(shè)效果,查看其中的數(shù)字家具模型并與家具產(chǎn)生互動(dòng),進(jìn)而提出對(duì)家具設(shè)計(jì)或陳設(shè)上的修改要求,而設(shè)計(jì)者則通過(guò)收集用戶反饋的信息,不斷驗(yàn)證和調(diào)整家具的設(shè)計(jì)與陳設(shè)效果。而借助3D全息投影這項(xiàng)技術(shù),則可以全方位展示一些家具榫卯裝配的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及構(gòu)件的組裝過(guò)程,給人以極具立體感的視覺(jué)效果。天津武清博物館里的古代家具展廳就借助了全息投影技術(shù)向觀眾展示了一件羅漢床的內(nèi)外整體面貌以及一件架子床的整個(gè)搭建過(guò)程,觀眾只需站在原處便可欣賞家具的全貌,還能透過(guò)動(dòng)態(tài)的模擬演示了解整個(gè)架子床的搭建過(guò)程,如圖3。
三、傳統(tǒng)家具研究中的數(shù)字化制造技術(shù)
傳統(tǒng)家具手工技藝的傳承和創(chuàng)新是家具研究的重要內(nèi)容,不僅僅表現(xiàn)在信息采集的數(shù)字化和建立模型的數(shù)字化,其傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工工藝也同樣要求創(chuàng)新,將數(shù)字化加工技術(shù)用于中國(guó)傳統(tǒng)家具的生產(chǎn)過(guò)程中,既可讓加工過(guò)程變得安全高效,又可讓這門(mén)傳統(tǒng)而古老的工藝形式以嶄新的技術(shù)方式得到傳承和發(fā)揚(yáng)。
(一)傳統(tǒng)家具的快速成型技術(shù)(3D打?。?/p>
3D打印是一種快速成型的智能數(shù)字化制造技術(shù),它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),將打印機(jī)與電腦連接后,通過(guò)電腦控制運(yùn)用粉末狀金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,逐層打印來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù),最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。如今該技術(shù)被廣泛運(yùn)用于一些產(chǎn)品的直接生產(chǎn)制造,包括傳統(tǒng)家具的領(lǐng)域中。
國(guó)內(nèi)目前已有相關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了對(duì)傳統(tǒng)家具圈椅的3D打印實(shí)驗(yàn)。其基本的制作流程是“比例尺度確定→計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)→生成G-code文件→3D打印實(shí)物→模型后期處理”。數(shù)字建模技術(shù)結(jié)合3D打印技術(shù)后,能夠開(kāi)發(fā)出與實(shí)體家具有一定比例關(guān)系的精確家具模型,且實(shí)體內(nèi)部的榫卯結(jié)構(gòu)也可以在模型之上得到真實(shí)再現(xiàn),進(jìn)而再利用這個(gè)模型來(lái)驗(yàn)證其相關(guān)結(jié)體或榫卯在力學(xué)上的特征以及科學(xué)性,從而避免直接對(duì)家具本體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作所帶來(lái)的損壞或其他危險(xiǎn)。利用3D打印還能為傳統(tǒng)家具的修復(fù)帶來(lái)新的思路和方法。傳統(tǒng)的家具修復(fù)需要有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員對(duì)缺失的配件進(jìn)行加工制作和調(diào)整,而借助3D打印的輸出技術(shù),只要精確地建立數(shù)字模型,則無(wú)需技術(shù)人員的加工即可將需要的部件打印出來(lái),這可以大幅降低對(duì)于手工技術(shù)操作的依賴,彌補(bǔ)因缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員帶來(lái)的不利局面。
(二)傳統(tǒng)家具的數(shù)控加工技術(shù)
傳統(tǒng)手工加工方式:手工設(shè)計(jì)繪圖一手工鋸切木料、開(kāi)榫一手工雕刻紋樣一手工精細(xì)打磨
現(xiàn)代數(shù)控加工方式:電腦數(shù)字建模一電腦繪制刀具路徑、生成加工代碼—上機(jī)加工或雕刻一手工精細(xì)打磨。
以上兩種加工方式都可以完成目標(biāo)家具的制作,但是實(shí)現(xiàn)的過(guò)程與手段不同。傳統(tǒng)的家具制作是一種手工技藝,也是中國(guó)傳統(tǒng)家具的工藝特色,傳統(tǒng)的老手藝從選材、下料、畫(huà)線乃至鋸、刨、鑿等都包含著很多技巧在內(nèi)。心靈手巧的匠師根據(jù)家具不同部位結(jié)合構(gòu)件的不同,創(chuàng)造出各式各樣合理而精巧的榫卯,為傳統(tǒng)家具賦予了靈魂;方中有圓,圓中帶方,各式線腳的運(yùn)用與交接又賦予傳統(tǒng)家具以經(jīng)絡(luò)和氣脈,所有這些不僅需要工匠手力的精準(zhǔn)操作,更需要敏銳的眼力和不厭其煩的耐力,他們憑借自身的經(jīng)驗(yàn)、技能和豐富的閱歷,將中華傳統(tǒng)木工工藝發(fā)揚(yáng)光大,使其成為了世界家具史上最受尊崇的古老工藝發(fā)明之一。掌握這門(mén)手藝通常要付出數(shù)年的努力,其技藝的嫻熟與否直接與實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累相關(guān),高昂的培養(yǎng)成本,使熟練掌握這門(mén)傳統(tǒng)手工藝的人已經(jīng)越來(lái)越少,乃至今天已經(jīng)成為了非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。熟練匠人的不可多得和世人對(duì)古典家具需求的與日俱增催生了傳統(tǒng)家具的工藝創(chuàng)新——數(shù)控加工。所以傳統(tǒng)木工技藝是數(shù)控加工技術(shù)的最好藍(lán)本,通過(guò)不斷模仿和學(xué)習(xí),木工領(lǐng)域的大多數(shù)技術(shù)幾乎都可以用數(shù)字設(shè)備實(shí)現(xiàn)代替,不斷把數(shù)控技術(shù)和傳統(tǒng)木工技術(shù)相互融合,使傳統(tǒng)與數(shù)字加工成為不可分割的整體已經(jīng)是大勢(shì)所趨。
隨著科技的不斷發(fā)展,專(zhuān)門(mén)以手工制作榫卯的方式已經(jīng)越來(lái)越少,一方面由于勞動(dòng)力太貴,另一方面也因?yàn)槭止ぶ谱鏖久畬?duì)技藝的要求太高,而傳統(tǒng)的實(shí)木開(kāi)榫機(jī)也存在缺乏靈活性、加工結(jié)構(gòu)單一、精度不高、木材利用率低等一些問(wèn)題。相比傳統(tǒng)的開(kāi)榫機(jī),數(shù)控開(kāi)榫機(jī)不再僅僅針對(duì)單一榫件的加工,而是可以加工出大多數(shù)傳統(tǒng)家具中常用的榫卯結(jié)構(gòu),還適合對(duì)異形榫卯及復(fù)雜榫件進(jìn)行加工,榫卯的形狀、寬度、厚度等都可以形成參數(shù)設(shè)置和記憶,一些廠家研發(fā)的數(shù)控雙端開(kāi)榫機(jī),還能一次性對(duì)兩端同時(shí)做榫,精準(zhǔn)流暢,自動(dòng)送卸料,這大大減少了資金投入,提高了加工效率和精度。而相比傳統(tǒng)的手工開(kāi)榫,調(diào)整鋸切角度技術(shù)性較強(qiáng),需要不斷試料和測(cè)量,一旦更換新的鋸切角度,舊的角度幾乎無(wú)法保存,數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用則可避免因手工操作帶來(lái)的一些弊端,以常用的藤編工藝而言,傳統(tǒng)的手工鉆孔,通常都存在不同程度的誤差,而數(shù)控技術(shù)的精準(zhǔn)定位則將這一誤差歸零,如圖4。
除了榫卯的制作,家具雕刻也是一門(mén)“中國(guó)功夫”,無(wú)論是浮雕、透雕還是圓雕,雕琢的韻味與氣質(zhì),均可以反應(yīng)匠師運(yùn)筆如刀之功力,好的雕刻能為家具錦上添花,然而技法的熟練運(yùn)用絕非一日之功所能練就,技法純熟的工人同樣面臨著上述時(shí)間培養(yǎng)成本高昂的問(wèn)題,而借助現(xiàn)代化的數(shù)控雕刻技術(shù),只要能編制程序,生成刀具軌跡,同時(shí)選用合適的刀具,那么家具構(gòu)件表面的各種復(fù)雜曲面雕刻、線型同樣也可以被加工出來(lái),且在面對(duì)重復(fù)性、對(duì)稱(chēng)性圖案加工時(shí),還可避免因傳統(tǒng)手工重復(fù)操作帶來(lái)的效率低下和容易出錯(cuò)的問(wèn)題。
以數(shù)控技術(shù)代替手工的加工方式既實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)家具藝術(shù)形式的傳承,又賦予了這門(mén)古老手藝以新的技術(shù)內(nèi)涵。如這款最初原型來(lái)自古斯塔夫·艾克《中國(guó)花梨家具圖考》一書(shū)中的“帶底足瓜棱形鼓凳”,就是利用了掃描建模與數(shù)控加工技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)非手工制作的方式完美再現(xiàn)了經(jīng)典器物,其表面精度誤差控制在了0.1mm以內(nèi),如圖5。
四、傳統(tǒng)家具的數(shù)字化鑒定檢測(cè)技術(shù)
(一)傳統(tǒng)家具的結(jié)構(gòu)力學(xué)檢測(cè)
3D傳感技術(shù)通??梢苑譃楹芏喾N,其基本原理是通過(guò)將力學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等信號(hào)通過(guò)傳感元件將采集到的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)換,成為便于處理、控制、記錄和顯示的有用數(shù)據(jù)。前文所述的三維激光和攝影測(cè)量技術(shù)都是基于光學(xué)測(cè)量的一種傳感器技術(shù),而力學(xué)傳感技術(shù)則可用于傳統(tǒng)家具結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的研究。日本的武藏野美術(shù)大學(xué)通過(guò)人與家具的交流所形成的觸覺(jué)反饋,研究家具本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否給予人體最舒適的體感,以此來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)者對(duì)家具進(jìn)行改良和調(diào)整。國(guó)內(nèi)目前在古建筑領(lǐng)域已有關(guān)于建筑構(gòu)架及榫卯結(jié)點(diǎn)力學(xué)性能方面的測(cè)試分析,但在傳統(tǒng)家具的相關(guān)領(lǐng)域還鮮有應(yīng)用,但其作為一種研究手段仍有其現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。我們可以通過(guò)此技術(shù)采集傳統(tǒng)家具在某些結(jié)構(gòu)點(diǎn)上的受力參數(shù),以供設(shè)計(jì)人員參考,做出更加人性化的設(shè)計(jì),還可以對(duì)各種類(lèi)型的家具榫卯展開(kāi)力學(xué)性能測(cè)試,以確認(rèn)其是否符合強(qiáng)度要求,進(jìn)而為榫卯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)參數(shù)。
(二)傳統(tǒng)家具用材的樹(shù)種檢測(cè)
古代家具是非常珍貴和具有歷史意義的收藏品,影響這類(lèi)藏品的價(jià)值除了款式、工藝和年代外,木材樹(shù)種也是一個(gè)很重要的因素,對(duì)古代家具材質(zhì)的檢測(cè)鑒定,還有利于總結(jié)一些家具用材的規(guī)律性、地域性以及家具背后所反應(yīng)的相關(guān)歷史、地理、環(huán)境信息等,在這方面主要以博物館或考古科研單位的檢測(cè)為主,如魯荒王木器材質(zhì)的鑒定,而新古典紅木家具用材更是影響家具價(jià)值的重要因素。
手持顯微鏡是當(dāng)前紅木家具木種無(wú)損檢測(cè)中最便捷實(shí)用的重要數(shù)字設(shè)備。目前紅木家具市場(chǎng)上的用材五花八門(mén),且同一類(lèi)別下的木材有時(shí)差別很小,用肉眼難以區(qū)分,如下表中常見(jiàn)的兩種木材微凹黃檀和交趾黃檀,從圖中可以看出他們?cè)陬伾c紋理上比較近似,但是價(jià)格相差數(shù)倍,普通人難以用肉眼區(qū)分,尤其從弦切與徑切面來(lái)看,兩者肉眼差別并不大,故存在冒充現(xiàn)象。而通過(guò)手持顯微鏡則可以對(duì)其進(jìn)行明確區(qū)分。從顯微鏡下的橫切面來(lái)看,微凹黃檀管孔較少,交趾黃檀管孔細(xì)密且數(shù)量較多;微凹黃檀軸向薄壁組織呈現(xiàn)為翼狀和星散聚合狀,交趾黃檀是翼狀與傍管帶狀,如表2。
(三)家具表面漆膜及彩繪顏料的成分檢測(cè)
由于髹漆手法和漆膜表面顏料的使用具有時(shí)代特征和地域特點(diǎn),因此對(duì)不同時(shí)期和地域的漆飾家具進(jìn)行漆膜及其表面彩繪顏料成分的檢測(cè),其結(jié)果能為家具的鑒定、辨?zhèn)?、斷代、產(chǎn)地、價(jià)值評(píng)估、髹漆工藝以及時(shí)間演變等提供科學(xué)數(shù)據(jù),為其保護(hù)和修復(fù)提供重要參考依據(jù)。漆膜的檢測(cè)包括對(duì)漆膜樣品的漆灰填料、色漆層及填加物、顏料層等物質(zhì)的物相、色相、元素成分、顯微結(jié)構(gòu)等不同物理或者化學(xué)的解析,這一檢測(cè)過(guò)程不能單靠某一檢測(cè)手段獨(dú)立完成,而需要多種技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試,綜合分析最后才能得出最終的結(jié)果。
我們參考湖南省博物館近年來(lái)對(duì)馬王堆漢墓出土彩繪漆器所進(jìn)行的色彩鑒定,可知其綜合運(yùn)用了各種技術(shù)手段同時(shí)結(jié)合考古類(lèi)型學(xué)、文化因素分析法、自然科學(xué)檢測(cè)法,以及與歷史文獻(xiàn)相結(jié)合的跨學(xué)科綜合研究方法,在漆工藝史等多個(gè)獨(dú)特領(lǐng)域邁出了新的一步,這也為我們對(duì)古代漆木家具的研究提供了可茲參考的范例。該館通過(guò)X射線衍射(XRD)與拉曼光譜(Raman)這兩項(xiàng)技術(shù)的聯(lián)合檢測(cè),得出了彩繪漆器表面白色顏料的組成成分為大自然中存在的天然礦物,確認(rèn)了它們來(lái)自人工開(kāi)采和物理研磨而非人工冶煉合成。還通過(guò)潘通Pantone RM200-PTOl色彩檢測(cè)儀對(duì)馬王堆出土的大量漆器進(jìn)行了色彩匹配,建立了對(duì)器物色彩的數(shù)據(jù)檔案庫(kù)。這項(xiàng)技術(shù)同樣也可用于監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)漆木家具表面的漆色變化,進(jìn)而推測(cè)造成顏色變化的原因是否與其所處環(huán)境中的光線、溫度、濕度的變化有關(guān),為后續(xù)的保護(hù)工作提供參考依據(jù)。
掃描電鏡能譜儀(SEM-EDX)是一種將掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDX)集成的儀器。它既可以觀察到漆膜的分層結(jié)構(gòu),測(cè)出分層厚度,漆膜中填料的外觀特征,還可以檢測(cè)出樣品的元素成分。傅里葉紅外光譜儀(FTIR),則可反映出被檢測(cè)化合物所含官能團(tuán)的種類(lèi),通過(guò)官能團(tuán)的比對(duì)可以判斷被測(cè)樣本中包含何種化合物。漆酚是天然生漆的主要成分,桐油也是家具表面漆層中的常用的物質(zhì),二者都屬于化合物,但官能團(tuán)不同,通過(guò)紅外光譜分析我們可以推斷漆中是否添加過(guò)桐油,以及漆層之上的彩繪使用的是油彩還是漆彩,從而對(duì)家具的髹漆材料和工藝做出相應(yīng)推斷。以山東博物t宮對(duì)明魯王墓出土的朱漆酒桌所進(jìn)行的檢測(cè)為例,經(jīng)過(guò)以上技術(shù)的聯(lián)合檢測(cè)再進(jìn)行綜合判斷可知此件酒桌采用了一麻多灰的漆工藝,主要步驟:上通灰一披麻—止細(xì)灰一打底漆—止面漆;紅色漆膜的面漆和底漆呈色顏料都是硫化汞,是自然界礦物顏料朱砂的主要成分,也是中國(guó)古代漆工藝中常用的一種添加顏料;漆膜中存有大量鈣長(zhǎng)石成分,應(yīng)為與朱砂伴生的礦物夾雜所致;面漆由生漆和朱砂調(diào)和,未摻入桐油,灰層中添加的纖維屬于麻纖維。
有關(guān)數(shù)字檢測(cè)技術(shù)的不同功用與特點(diǎn),經(jīng)分析歸納如表3所示:
總結(jié)
隨著大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,數(shù)字技術(shù)在傳統(tǒng)家具領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。當(dāng)傳統(tǒng)家具的圖像資料、數(shù)字模型信息以及被檢測(cè)的樣品信息等形成龐大的數(shù)據(jù)積累后,大數(shù)據(jù)的分析優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越明顯。對(duì)于目標(biāo)用戶尤其是學(xué)術(shù)研究人員和教育機(jī)構(gòu)而言可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)瀏覽和搜索,從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用和采集有關(guān)家具的尺寸、結(jié)體、紋樣、榫卯結(jié)構(gòu).裝飾工藝等諸多相關(guān)信息,各取所需;還可以借助大數(shù)據(jù)的分析對(duì)傳統(tǒng)家具進(jìn)行更加系統(tǒng)化的研究,如對(duì)某一類(lèi)家具或者同一類(lèi)構(gòu)件、構(gòu)件組合、工藝特征、裝飾題材和手法等進(jìn)行檢索和篩選,再用類(lèi)型學(xué)研究方法,通過(guò)排比和比對(duì)分析等手段揭示傳統(tǒng)家其一些內(nèi)在的仍不為人所知的規(guī)律性特征或工藝特性;有了龐大的數(shù)據(jù)作支撐,還可以就有關(guān)傳統(tǒng)家具的地域性分布問(wèn)題做更為細(xì)致的研究和剖析,進(jìn)而探討家具背后的某些歷史成因以及可能與之相關(guān)的社會(huì)學(xué)問(wèn)題;數(shù)據(jù)庫(kù)的建立還可以為古代家具的修復(fù)與復(fù)原提供樣式依據(jù)和數(shù)據(jù)參考;可為從事古典家具設(shè)計(jì)和室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)的人員提供設(shè)計(jì)參考和模型調(diào)用、降低工作量、提高工作效率;同時(shí)還可以為數(shù)字媒體諸如VR、AR等技術(shù)的應(yīng)用提供相應(yīng)的素材??傊?,借助以上相關(guān)數(shù)字技術(shù)在傳統(tǒng)家具的圖形采集、模型構(gòu)建、圖像學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、形態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的相關(guān)研究和應(yīng)用,再結(jié)合以大數(shù)據(jù)的整合與量化分析,便可以對(duì)傳統(tǒng)家具展開(kāi)綜合式、交叉式的跨學(xué)科研究,這勢(shì)必拓展我們的研究視角和研究手段,為傳統(tǒng)家具的研究注入新的活力,帶來(lái)新的啟迪與發(fā)現(xiàn)。..
參考文獻(xiàn)
[1]楊道陵,邢明,毛紅.廣式古家具的逆向點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集研究[J]包裝工程,2016,37 (16):120-124
[2]付航,李鵬,陶毓博.3D打印技術(shù)在圈椅模型開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J]木材工業(yè),2017 (2):53-56
[3]周乾,閆維明中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究[J]中國(guó)紫禁城學(xué)會(huì)論文集(第七輯),2010
[4]山東文物考古研究所,山東博物館編魯荒王墓[M]北京:文物出版社2014 (11):381
[5]劉勇,徐軍平.明魯王墓出土紅漆木桌的髹漆工藝分析山東博物館[J]科技視界,2015 (1):396-397
[6]李春郁,武瑩瑩.基于數(shù)字化技術(shù)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)家具設(shè)計(jì)影響初探[J]工業(yè)設(shè)計(jì), 2016 (9):92-93
[7]馬宏毓,趙新.三維激光掃描技術(shù)及BIM技術(shù)在古建筑保護(hù)測(cè)繪中的應(yīng)用[J],巖土工程技術(shù),2019 (4):222-225
[8]范麗媛.室內(nèi)傳統(tǒng)家具空間形態(tài)的數(shù)字化保護(hù)研究[J],山西建筑,2015,41 (25):218-219.
[9]毛紅,楊道陵,胡玉田.基于三維數(shù)據(jù)掃描的傳統(tǒng)硬木家具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法[J],包裝工程,2019, 40 (8):224-228
[10]鄧格求,余鴻發(fā),呂葉香,等.手持顯微鏡在紅木家具木種無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用[J]家具與室內(nèi)裝飾,2016 (9):16-19
[11]王琛,郁舒蘭,劉瑋.3D打印技術(shù)在古典家具模型開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J]中國(guó)科技信息,2015 (18):73
[12]李重根,等.榫卯結(jié)構(gòu)破壞特征及其抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)[J],華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,28 (4):108-111.
[13] Taking the Seat on the Masterpiece [M]武藏野美術(shù)大學(xué)美術(shù)資料圖書(shū)館:大日本印刷株式會(huì)社,1998: 16-17
[14]陳建明,聶菲.馬王堆漢墓漆器整理與研究[M]湖南省博物館:中華書(shū)局,2017: 329-402
[15] Kim hee soo,金三基,Kcxean Wooden Furniture[M]韓國(guó)民俗博物館,大原社,2004: 276,508