3D技術(shù)加持下的數(shù)字文物體驗館前瞻

潘鵬

摘 要：伴隨著科技的發(fā)展進步，3D技術(shù)不斷擴充著其內(nèi)涵，并被廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域當(dāng)中。人們熟知的3D建模、3D打印、3D成像、3D投影等3D技術(shù)也逐步在文物保護領(lǐng)域發(fā)揮著其價值。文章主要以3D技術(shù)概述入手，對3D技術(shù)在未來數(shù)字文物展出、成像、互動等方面的功用與可能性進行了分析研究，并結(jié)合當(dāng)前已有成果，對未來將逐步走入尋常百姓視野的數(shù)字文物體驗館構(gòu)想進行了前瞻預(yù)測。

關(guān)鍵詞：3D技術(shù);文物保護;全息投影;數(shù)字文物;體驗館建設(shè)

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2022.06.043

0 前言

人類社會發(fā)展進入互聯(lián)網(wǎng)時代以來，人們對2D技術(shù)已司空見慣，平面的呈現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)表達的主要呈現(xiàn)方式。然而，細心的人們發(fā)現(xiàn)，早期的網(wǎng)絡(luò)世界無法讓人產(chǎn)生認同感，是因為人們生活的世界是立體的，肉眼看到的物體與景象都是立體的，與網(wǎng)絡(luò)世界所呈現(xiàn)的2D平面效果無法對等起來。然而，3D技術(shù)的出現(xiàn)，打破了這種隔閡與不真實感，讓網(wǎng)絡(luò)世界變得立體起來，也拉近了人們在網(wǎng)絡(luò)世界與真實世界之間相互轉(zhuǎn)換的距離。3D技術(shù)面世以來，其內(nèi)容早已不是人們認識到的三維，它的內(nèi)涵不斷拓寬，涉及的項目也越來越多，使用價值不言而喻，在未來也將有不可限量的發(fā)展空間。在文物保護領(lǐng)域，也常常能夠見到3D技術(shù)的身影，無論是通過3D建模構(gòu)建文物保護的模型，還是通過3D成像技術(shù)和全息投影技術(shù)展示的珍貴文物圖像，都讓人們贊嘆科學(xué)技術(shù)的偉大。對于文物本身而言，最好的保護絕對不是出土后、發(fā)掘后永久地封存起來，而應(yīng)當(dāng)讓它們煥發(fā)出新的生命力。因此，越來越多的人開始投身到文物保護的隊列中，認為數(shù)字文物體驗館將成為未來普通民眾與文物之間更貼近的渠道，并已經(jīng)有人將其投入到真正的建設(shè)當(dāng)中，獲得了廣泛的贊譽。其中3D技術(shù)絕對是數(shù)字文物體驗館最大的技術(shù)功臣，可以說離開3D技術(shù)的支持，數(shù)字文物體驗館的構(gòu)想就難以實現(xiàn)。本文以3D技術(shù)為突破口，對數(shù)字文物體驗館的建立構(gòu)想進行了研究。

1 3D技術(shù)概述

three-dimensional也就是三維圖形，3D是其縮寫。從這里就能夠看出3D技術(shù)所呈現(xiàn)的三維與人類真實世界的差異，人類世界是三維的世界、立體的世界，所有的事物都是真實出現(xiàn)在三維空間當(dāng)中的，可聽可看可觸摸。然而，3D技術(shù)所呈現(xiàn)的是三維圖形，通過計算機、電子屏幕等媒介呈現(xiàn)出來，只是看起來與真實的世界無限接近，但是并不等同于真實世界。換言之，人們可以通過3D技術(shù)看到與現(xiàn)實世界一樣的物品和環(huán)境，有體驗感與參與感，但是卻并不等同于真實的、客觀的存在。3D技術(shù)更多的是通過感官來影響人的判斷，從而產(chǎn)生無限接近真實世界的錯覺。隨著3D技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在其內(nèi)涵得到了不斷的擴充，如3D放映、3D打印、快門式3D技術(shù)、3D投影技術(shù)、裸眼3D等，都在逐步被應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中，并發(fā)揮著獨特的價值。

2 數(shù)字文物體驗館概念闡述

所謂數(shù)字文物體驗館并不是人們傳統(tǒng)意義上理解的一個普通體驗場館，而是一個與文物保護聯(lián)系緊密、蘊含各種高科技、給足參觀者體驗感、注重寓教于樂的新型體驗場館。館內(nèi)展出同時兼具內(nèi)容豐富的文物及所處年代背景、相關(guān)知識的介紹。此外，同時能夠通過3D技術(shù)將一些已不具備展出條件的文物進行復(fù)原，將其3D影像進行投影展示。結(jié)合AI和人體穿戴實現(xiàn)參觀者與文物3D影像的互動，并且還可以輔助以各種娛樂項目，為文物保護提供更多元化的可能。①

3 數(shù)字文物體驗館前瞻性構(gòu)想

數(shù)字文物體驗館以數(shù)字文物為核心，數(shù)字文物則是將文物利用3D技術(shù)進行成像、建模保存之后形成的數(shù)字存檔，是隨著文物保護工作的推進與3D技術(shù)的不斷發(fā)展而新興的一種技術(shù)應(yīng)用手段。數(shù)字文物體驗館以數(shù)字文物的呈現(xiàn)、交互、拓展等為主要途徑，具體可以從以下幾個方面展開構(gòu)建。

3.1 利用3D建模，復(fù)原文物并進行虛擬展示

眾所周知，文物本身是脆弱敏感的，許多文物歷經(jīng)了朝代的更替，本身就對光照、濕度，甚至是聲音極為敏感，一些流傳下來的青銅器易氧化、易腐蝕，不便于暴露在普通的展覽館展覽環(huán)境下。一些陶瓷器皿，經(jīng)歷了歲月的激蕩，本身在出土?xí)r由于不正確的人為行為也可能出現(xiàn)裂紋，整體挪動會有碎裂、變形等風(fēng)險;還有一些書畫作品，本身就需要極為苛刻的養(yǎng)護常識和非常嚴謹?shù)谋４姝h(huán)境等。還有一些文物，按照其保護原則，理應(yīng)留在原址就地進行保護，無法挪動到展覽場景中。種種這些問題，都可以通過3D建模來打破困局。數(shù)字文物體驗館可以通過3D建模技術(shù)，結(jié)合實地采樣和計算機輔助修復(fù)、圖像智能化修復(fù)等工序，將信息進行采集整理，繪制建模，形成與原文物等比例的仿實體。如計算機可以通過圖像輔助設(shè)計軟件在電腦屏幕上生成物體，再模擬實際的擺放環(huán)境，對已生成的模型進行空間精準安放，達到一個物品呈現(xiàn)和空間感打造的雙重效果。假設(shè)場館的一層以秦時期的兵馬俑為主要復(fù)原對象，則可以通過實地對秦始皇陵兵馬俑的坑墓與兵馬俑的造型、數(shù)量、體積、規(guī)模等進行精準的資料采集，再通過3D建模技術(shù)等比例只做模型，按照場館的實際大小進行縮放，并進行集中展示。這樣，雖然游客不能親臨兵馬俑現(xiàn)場，但是能夠在場館內(nèi)體驗到幾乎同樣的視覺感受。

在3D建模的過程中，應(yīng)用程序的確定與建模數(shù)據(jù)的記錄必須要實現(xiàn)并滿足過程需求，工作人員就必須在前期做好實地的勘測和取樣工作，保持數(shù)據(jù)的真實完整。對于一些需要進行修復(fù)的文物而言，在展出之前，可以由展出籌備者確定是否需要對文物的缺失部分、破損及病害進行計算機輔助文物修復(fù)，以此來展示出文物更為完整的風(fēng)貌，這也是對文物3D建模投影的一種判斷依據(jù)，要依據(jù)實際情況而定。三維模型除了可以用以存儲文物的相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠在虛擬展示當(dāng)中發(fā)揮效能，建立真正的數(shù)字博物館、數(shù)字文物體驗館，這種展示不僅可以通過場館內(nèi)的實地設(shè)置實現(xiàn)，還可以通過手機、平板、大顯示屏等來虛擬實現(xiàn)投影，這就能實現(xiàn)足不出戶體驗文物的魅力，讓人們更加無限接近文物文化，同時打破旅游與文物保護之間固有的矛盾。

3.2 利用3D掃描與3D打印技術(shù)，讓流落海外的文物“回家”

古代中國的歷史有多么輝煌，從文物的流失情況就能夠一目了然。歷史上有許多中國文物流落海外，有些是通過當(dāng)時的皇帝君王饋贈獎賞，有些是被不法分子倒賣出境，還有些則是在戰(zhàn)亂中被偷竊掠奪。種種過往，對中國文物造成的傷害是無法估量的，以至于許多文物至今還只能停留在圖片和文字簡介中，遲遲無法歸國。利用3D技術(shù)和數(shù)字文化體驗館就讓流落在外已久的文物完璧歸趙是不可能的，但是卻能夠利用這樣的技術(shù)方式，想方設(shè)法對一些殘片部分進行3D掃描與3D打印②，通過與已保存的部分進行拼合而暫時達到3D圖像和立體成型上的復(fù)原，從一定程度上讓這些文物的影像或模型有機會在數(shù)字文物體驗館中進行展示，讓人們近距離一睹它們的風(fēng)采。

通過3D打印技術(shù)，還可以讓文物變得有溫度。一些文物總給人生人勿近的距離感，隔在玻璃展覽柜中顯得冷冰冰的，往往看過就忘記了，但是通過3D打印技術(shù)，可以快速地實現(xiàn)對文物的仿真打印或等比例的縮小、放大打印，這種打印技術(shù)既可以代替展品，成為人們可以近距離觀察、甚至觸摸的展品對象，也可以快速地打印成文物展覽周邊的模型玩具、手辦、文玩藏品等供人們收藏把玩，在學(xué)習(xí)文物歷史的同時，人們更能夠帶走自己與文物之間的羈絆與記憶，拉近人與文物之間的關(guān)系，讓文物保護走進更多人的視野中，不再冷冰冰，而變得鮮活、有溫度起來。

3.3 利用3D技術(shù)再現(xiàn)文物的前世今生

文物是人類改造世界的產(chǎn)物，從某種意義上代表著一個年代的文化、歷史、科學(xué)技術(shù)，而文物的完整與否也與文物的制作過程、制作工藝、后續(xù)保護、歷史事件等有關(guān)。一些可挪動的文物，人們可以通過復(fù)原保護看到文物原貌，卻無法看到整個文物的制作工藝和制作過程中的場景。利用3D技術(shù)，可以將文物制作的原料、流程、工藝、特殊技法、成品特色等進行還原，制作成短片，通過VR技術(shù)與聲光電的配合，實現(xiàn)對文物前世今生的探尋之旅，讓人們更進一步了解文物背后的文化、技藝與特殊的歷史背景，更了解文物對于人類社會發(fā)展的價值所在。對于一些無法挪動，進行原址保管的文物，如圓明園，它們往往占地面積大，又曾經(jīng)見證過歷史的變遷，并在歷史的動蕩中遭受過炮火的摧殘和歲月的洗禮，一些原先宏大的建筑群失去了原有的風(fēng)采，只留下滿目瘡痍。受到地理位置和時間、資金等多方面的限制，許多想要了解它們的人無法實地去觀看了解，那么數(shù)字文物體驗館就可以通過3D成像技術(shù)和裸眼3D技術(shù)等，將這些文物遺址昔日的輝煌再現(xiàn)，近距離讓人們感受曾經(jīng)的歷史風(fēng)貌。同時，還可以模擬戰(zhàn)爭場景、歲月風(fēng)霜等對這些遺址的摧毀、消磨的過程，讓人們仿佛置身其中，了解到文物經(jīng)歷的過往，與之產(chǎn)生情感上的羈絆，更加愿意加入到保護文物的隊伍中去，弘揚傳統(tǒng)文化，保護文物古跡。

3.4 利用3D技術(shù)制作數(shù)字化考古報告并結(jié)合考古游戲增強體驗感

過往對于考古數(shù)據(jù)的采集都需要人工測量，一些老舊的測量工具缺乏精準度，尤其是在一些特殊的地理環(huán)境與自然天氣惡劣的地方，這些老舊的測量工具更無法發(fā)揮出作用，會讓考古報告不具備可參考性，或形成數(shù)據(jù)偏差，造成采集困難等。

對于數(shù)字文物體驗館而言，考古報告不再單一是用來給專業(yè)人員進行考古參考的數(shù)據(jù)集合，更是一種展示品，一種與文物本身息息相關(guān)的科考資料與科普常識繪本。通過3D測量技術(shù)，工作人員能夠得到更加詳細準確的測量數(shù)據(jù)，考古變得更加科學(xué)化，能夠?qū)垢鄲毫拥?、極端的自然條件影響，所形成的考古報告也就更具備權(quán)威性，為考古工作創(chuàng)造了極大的便利。

在數(shù)字文物體驗館中，這些考古報告可以作為3D模擬場景的基本參數(shù)，場館中以此為背景可以設(shè)置真人體驗環(huán)節(jié)，結(jié)合AI技術(shù)與人體智能穿戴設(shè)備、體感游戲、VR場景再現(xiàn)以及模擬的聲音特效、環(huán)境氛圍燈光變化等等，參加體驗者用更類似于劇本殺一般的模擬游戲體驗，置身于考古團隊中，為發(fā)掘國寶而努力，為保護文物而努力，能寓教于樂，讓文物保護與休閑娛樂結(jié)合起來，更加生動有趣，記憶也更為深刻。也可以以考古報告為藍本，利用3D成像技術(shù)和3D舞臺投影等效果模擬一個考古背景為前提的文物故事，既可以由專門的演員來參與演出，呈現(xiàn)一個完整的文物保護故事，也可以邀請游客參與其中，扮演一個自己喜歡的角色，形成最佳的體驗記憶。

4 數(shù)字文物體驗館成功案例分享

就目前來看，人們已經(jīng)開始逐步對數(shù)字文物體驗館相關(guān)的內(nèi)容不斷進行著探索與嘗試，其中也不乏一些比較成功的案例。

案例1：湖北博物館數(shù)字文物保護。

2014年10月，在文化部的帶領(lǐng)下，湖北省文化廳協(xié)同湖北博物館與圖書館聯(lián)合開展了“數(shù)字文物體驗館”項目，秉持著對文物保護的熱情與對文物保護的新探索的信念，這次項目設(shè)置了包括模擬古代3D樂器演奏以及原創(chuàng)動畫片制作，3D文物保護場景探索與體驗以及觸摸操控演示等在內(nèi)的多個文物展示與體驗項目，將3D技術(shù)更好地運用到了文物保護和觀眾體驗感、互動感上，主打場景體驗與文物互動兩大環(huán)節(jié)，增強了項目的趣味性、參與感，也讓游客更好地了解到文物保護的內(nèi)涵。

案例2：《國家寶藏》節(jié)目的持續(xù)熱播。

各種文藝類的娛樂節(jié)目已是司空見慣，但2017年由中央廣播電視總臺、央視紀錄國際傳媒有限公司制作的文博探索節(jié)目《國家寶藏》一經(jīng)播出就引起了社會各界廣泛的討論。一時之間，民眾對于文物保護的關(guān)注度和熱情都空前高漲。節(jié)目開創(chuàng)性地利用文物寶藏守護人、講解人、3D立體投影文物展示、文物背景故事編撰演繹、場景互動等為一體的模式，還原各個國寶的前世今生，運用合理的科技手段將一件件不可能展示在國人面前的國之重器展示在舞臺上，國民有幸通過這檔節(jié)目進一步了解國寶。這檔節(jié)目的呈現(xiàn)形式類似于數(shù)字化文物體驗館的呈現(xiàn)思路，主旨是以中華文化為依托，立足文物保護與傳承，通過對文物的3D立體還原與背景介紹，讓文物保護走進每個人心中。同時鼓勵越來越多的人走進博物館、走進體驗館、走進圖書館，去細致深入地了解文物保護，了解文物歷史，構(gòu)建正統(tǒng)的文物審美體系，知悉中華文化所延續(xù)的精神與文明內(nèi)核，倡導(dǎo)越來越多的人共同關(guān)注文物保護，參與到文物保護的隊列中。

數(shù)字文物體驗館不僅僅是一個構(gòu)想，更是一個立足文物保護與旅游相結(jié)合的未來新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，3D技術(shù)能夠繼續(xù)拓展其在文物保護當(dāng)中的內(nèi)涵，更多更好地服務(wù)于文物保護，讓更多的人通過“數(shù)字文物體驗館”了解到中華悠久的文明與歷史，積極投身并加入文物保護、文物修復(fù)、中華傳統(tǒng)文化的繼承與發(fā)揚的隊列中。

注釋

①廖麗.從虛擬考古體驗館展望公共考古[J].南方文物，2015（2）：209-210，208.

②張鵬宇.3D打印技術(shù)在金屬文物復(fù)制中的應(yīng)用—以中國國家博物館館藏鎏金銅觀音造像、雙獸首三輪盤的仿制為例[J].博物院，2021（4）：123-127.