武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)工藝的數(shù)字化保護(hù)與應(yīng)用

穆波 張鈺

（武漢工程大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，武漢 430205）

目前，交互性、多感官性的信息傳播方式正逐漸替代傳統(tǒng)的圖文說明和實(shí)物展覽[1]，傳統(tǒng)的文物展示方式已不再滿足時(shí)代發(fā)展與公眾的需求，合適的文物展現(xiàn)手段與方式能夠幫助公眾深入了解文物背后的故事。武當(dāng)山琉璃官窯燒制的琉璃建筑構(gòu)件主要是用于明代武當(dāng)山建筑群的修建，隨著琉璃官窯的發(fā)掘，有關(guān)琉璃官窯與琉璃瓦的文化也急需傳承與發(fā)揚(yáng)。數(shù)字化時(shí)代是繼工業(yè)時(shí)代和信息時(shí)代之后的一個(gè)新時(shí)代[2]，文章結(jié)合當(dāng)下流行的VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，打造生動(dòng)的琉璃瓦燒造場(chǎng)景，以便捷的操作方式，推動(dòng)武當(dāng)山琉璃官窯的文化傳播，吸引更多人來體驗(yàn)琉璃瓦制作工藝，達(dá)到傳承文化的目的。

1 武當(dāng)山琉璃官窯研究現(xiàn)狀

武當(dāng)山琉璃官窯遺址位于湖北省丹江口習(xí)家店鎮(zhèn)龐灣村，是目前為止在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的保存完好的第五座明代官窯遺址，該窯廠為專屬皇家琉璃窯廠，此處的琉璃建筑構(gòu)件主要用于當(dāng)時(shí)武當(dāng)山建筑群的營(yíng)建活動(dòng)。在紫禁城600 年大展上，三件出土于武當(dāng)山琉璃官窯遺址的琉璃建材亮相大展。從歷史文化傳承來看，武當(dāng)山琉璃瓦的展出是對(duì)傳統(tǒng)文化的守護(hù)與展望，守護(hù)的是武當(dāng)山建筑群中已被發(fā)掘和未被發(fā)掘的琉璃官窯遺址，展望的是能夠發(fā)掘更多可以運(yùn)用于傳統(tǒng)文化研究和現(xiàn)代應(yīng)用的線索與元素。有關(guān)明代琉璃官窯的發(fā)掘數(shù)目較少，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，已發(fā)掘的窯址有明代南京聚寶山琉璃窯、南京雨花臺(tái)窯崗村明代琉璃窯址等。除了南京外，還在安徽的當(dāng)涂縣也發(fā)掘出了明代的琉璃窯址。在考古研究方面，目前有關(guān)武當(dāng)官窯遺址的研究，有與明代五龍宮、玉虛宮琉璃構(gòu)件以及瓦件文字進(jìn)行實(shí)物并聯(lián)考證的研究[3]，和對(duì)龐灣琉璃瓦樣品進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)觀察的研究，此研究驗(yàn)證了龐灣遺址琉璃瓦的高規(guī)格性[4]。隨著對(duì)琉璃瓦官窯發(fā)掘的深入，關(guān)于琉璃瓦的研究也在逐步成型。

2 武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)工藝數(shù)字化的意義

2.1 實(shí)現(xiàn)文物多元化展示

在信息發(fā)展和資源共享的時(shí)代，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)場(chǎng)館的展示設(shè)計(jì)理念早已無法滿足時(shí)代的要求[5]，傳統(tǒng)的文物展現(xiàn)方式會(huì)使觀眾只是走馬觀花，并未對(duì)文物深入探索，在這樣的環(huán)境下，文物展覽的目的與效果沒有被最大程度地發(fā)揮出來。在數(shù)字技術(shù)的作用下，產(chǎn)生了不同領(lǐng)域的數(shù)字產(chǎn)物，數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展讓藝術(shù)的表現(xiàn)方式從二維空間轉(zhuǎn)化到了多維空間[6]。其中，虛擬仿真技術(shù)更適合用于改變傳統(tǒng)的文物展現(xiàn)形式。如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在世界范圍內(nèi)已經(jīng)有了很廣泛的發(fā)展[7]。許多年輕人已經(jīng)掌握信息技術(shù)的使用，文化的數(shù)字化顯得尤為重要[8]。將數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用到文物的展示上，讓文物可以不拘泥于在特定的地方展示，一套VR 設(shè)備就能讓觀眾近距離接觸文物，這使參觀地點(diǎn)不必是博物館，可以是教室、公園、商場(chǎng)等。

2.2 傳承琉璃工藝文化

傳承和發(fā)展的重要意義在于實(shí)現(xiàn)文化自信，是中華民族的偉大復(fù)興不可或缺的重要精神支柱[9]。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，不僅能讓人體驗(yàn)琉璃瓦的制作過程，也是對(duì)琉璃瓦制作工藝的一種保護(hù)，即使有一天因?yàn)槟硞€(gè)原因，琉璃官窯不復(fù)存在，那時(shí)的人們還能夠用VR 還原它的制作場(chǎng)景，展示其中所用到的傳統(tǒng)手工業(yè)設(shè)備與工具，使這種文明永續(xù)地保存下來。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與文化的結(jié)合，是傳統(tǒng)文化傳承的新篇章，對(duì)社會(huì)發(fā)展具有重要價(jià)值[10]。

3 武當(dāng)山琉璃官窯的傳統(tǒng)工藝的數(shù)字化保護(hù)與利用流程

武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)手工藝的數(shù)字化保護(hù)與利用，建立數(shù)據(jù)庫是一個(gè)重要方法，數(shù)據(jù)庫的建立為實(shí)現(xiàn)武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)手工藝的數(shù)字化打下基礎(chǔ)，為還原燒造場(chǎng)景提供可能性。有了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)支撐，就能對(duì)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，再根據(jù)武當(dāng)山琉璃官窯的燒制過程，設(shè)計(jì)體驗(yàn)流程。在進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)前確定實(shí)施流程包括工藝背景分析、工藝數(shù)據(jù)庫的搭建、工藝數(shù)據(jù)的可視化三方面。

3.1 工藝背景分析

結(jié)合武當(dāng)山琉璃官窯的實(shí)際情況，分析其中需要表達(dá)的文化內(nèi)涵與需要傳承的手工藝制作方法，根據(jù)需求提出具有針對(duì)性的保護(hù)與利用方案。武當(dāng)山琉璃官窯是少數(shù)已被發(fā)掘的明代琉璃官窯之一，琉璃瓦燒制技藝是目前急需保護(hù)和恢復(fù)的中國(guó)傳統(tǒng)手工技術(shù)，除了讓有經(jīng)驗(yàn)的工匠去傳承琉璃制作的工藝之外，讓更多的人群接觸到這一工藝并且去學(xué)習(xí)傳承它，也是非常重要的。而由于場(chǎng)地、設(shè)備的局限，對(duì)于此類工藝感興趣的人群，也較難有機(jī)會(huì)親手體驗(yàn)制作的過程，即使有一定物質(zhì)條件，由于實(shí)操的技術(shù)性門檻，體驗(yàn)者難以短時(shí)間內(nèi)見到成效，而淺嘗輒止。這些因素都阻礙了喜愛傳統(tǒng)工藝的人群進(jìn)一步探索的腳步。數(shù)字化技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用則能將條件的限制最小化，專業(yè)的VR 硬件設(shè)備和有限的場(chǎng)地，就能讓人體驗(yàn)到傳統(tǒng)制作工藝的樂趣。琉璃瓦的制作可以借助虛擬仿真技術(shù)，還原完整的琉璃瓦制作流程，借助VR 設(shè)備的虛擬場(chǎng)景體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中難以做到的工作。此外，虛擬仿真技術(shù)的普及與應(yīng)用也為復(fù)原琉璃瓦燒制技藝提供了一種全新可行的思路[11]，讓更多的人能夠近距離地接觸與了解武當(dāng)山琉璃官窯的傳統(tǒng)手工藝。

3.2 工藝數(shù)據(jù)庫的搭建

深入琉璃官窯遺址進(jìn)行考察，結(jié)合考古發(fā)掘資料測(cè)算、預(yù)估窯門、窯膛尺寸；將出土琉璃瓦構(gòu)建分類梳理，記錄種類、顏色、尺寸等信息；尋訪當(dāng)?shù)靥沾墒止に嚾耍Y(jié)合史料與琉璃瓦制作工藝，確定武當(dāng)山琉璃官窯制作的工具與流程，為后期進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)與利用做好準(zhǔn)備。數(shù)字化保護(hù)與利用的過程中需要輸入要還原的物體的尺寸，盡可能多地將武當(dāng)山琉璃官窯的各種物品數(shù)據(jù)采集好加入數(shù)據(jù)庫，為VR 虛擬展示提供更多可選擇使用的信息。

制作工具是琉璃瓦制作工藝的載體，琉璃瓦是制作工具制作的結(jié)果?，F(xiàn)存明代五龍宮、玉虛宮琉璃瓦標(biāo)本質(zhì)量仍屬上乘，瓦聲敲擊清脆，瓦胎厚重，瓦色為淡赭黃色，釉色深穩(wěn)圓潤(rùn)，高倍放大鏡可看到釉面龜裂現(xiàn)象，由此可見琉璃瓦制作工藝的精湛[12]。琉璃瓦的制作過程復(fù)雜且耗時(shí)較久，運(yùn)用合適的制作工具不僅能提高工作效率，更能保證琉璃瓦的制作質(zhì)量。經(jīng)過實(shí)地調(diào)研，拍攝了武當(dāng)山琉璃瓦的制作全流程，每一個(gè)制作步驟運(yùn)用到的工具也不同。每一項(xiàng)步驟都有專門的技藝者負(fù)責(zé)操作。通過搭建武當(dāng)山琉璃官窯的工藝數(shù)據(jù)庫，完整地呈現(xiàn)琉璃瓦的制作過程，深入每一個(gè)制作環(huán)節(jié)，有效的保留、傳承這項(xiàng)珍貴的傳統(tǒng)手藝。琉璃瓦的制作工具材質(zhì)以木質(zhì)材料為主，金屬材質(zhì)的多為鐵制品，特點(diǎn)是原料易得，制作工藝簡(jiǎn)單。武當(dāng)山琉璃官窯所燒制琉璃瓦的制作技術(shù)含量高，物件精美，是為皇家建筑所用，通常需要有經(jīng)驗(yàn)的技藝者進(jìn)行制作，從選料、制坯，再到素?zé)⑸嫌?、再燒，最后檢驗(yàn)成品。

3.3 工藝數(shù)據(jù)的可視化

通過搭建數(shù)據(jù)庫，借助數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)工藝的制作流程的可視化。通過導(dǎo)入圖像數(shù)據(jù)等信息，將平面化、文字類的信息轉(zhuǎn)化成具有視覺效果的形式，從而向觀眾展示武當(dāng)山琉璃官窯的獨(dú)特魅力。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括：工作場(chǎng)景搭建，例如練泥室、操作間、曬坯場(chǎng)等；文字信息的圖文、表格；窯爐與工具的尺寸等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，確定好操作界面的設(shè)計(jì)規(guī)范、字體規(guī)范、背景圖片、交互按鈕標(biāo)識(shí)、對(duì)話框等內(nèi)容。將風(fēng)格樣式進(jìn)行統(tǒng)一化處理，使操作系統(tǒng)具有統(tǒng)一性和美觀性，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)感。

數(shù)據(jù)處理方面，根據(jù)數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行分類，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。將不同狀態(tài)的泥料、窯爐溫度數(shù)據(jù)、火焰顏色、工具等依據(jù)制作流程一一對(duì)應(yīng)，制定出體驗(yàn)者在虛擬體驗(yàn)過程中的操作與互動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，將所收集的數(shù)據(jù)嵌入相對(duì)應(yīng)的環(huán)節(jié)，有效利用數(shù)據(jù)。運(yùn)用三維技術(shù)處理武當(dāng)山琉璃官窯的相關(guān)數(shù)據(jù)，搭建體驗(yàn)者所需的虛擬場(chǎng)景，在平面軟件中繪制好場(chǎng)景圖、工具圖以及互動(dòng)動(dòng)效等，導(dǎo)入三維軟件進(jìn)行場(chǎng)景生成，反復(fù)模擬可能發(fā)生的用戶行為，以檢測(cè)數(shù)據(jù)處理的完整度。

操作規(guī)范測(cè)試方面，針對(duì)每一步操作設(shè)定操作規(guī)范，設(shè)定操作正確反饋與操作不當(dāng)反饋，并能夠進(jìn)行提示或教學(xué)演示；導(dǎo)入詳細(xì)的操作和燒造過程信息表現(xiàn)和數(shù)據(jù)，設(shè)定各個(gè)步驟使用不同工具后，陶泥的形態(tài)變化、不同溫度下窯爐氣氛狀態(tài)調(diào)節(jié)以及燒成品隨機(jī)效果展示等。所有操作均符合規(guī)范后即可投入使用。

4 武當(dāng)山琉璃瓦制作工藝的數(shù)字化實(shí)踐

用數(shù)字技術(shù)建立武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)手工業(yè)設(shè)備與工具數(shù)據(jù)庫，并運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行操作演繹，最主要的目的，就是能讓體驗(yàn)者可以全身心地投入到傳統(tǒng)的琉璃瓦制作過程中去。琉璃瓦燒制過程較為復(fù)雜，在不同制作階段需要用到不同的工具，因此，VR 模擬的每一個(gè)板塊的內(nèi)容也不相同。在實(shí)際操作的過程中，把重心放在對(duì)傳統(tǒng)工具的使用上，目的在于讓體驗(yàn)者認(rèn)識(shí)每一項(xiàng)制作工具，并能夠正確地選擇、使用工具?；诹鹆咧谱髁鞒痰臄?shù)字化實(shí)踐步驟如下。

4.1 體驗(yàn)煉泥、制坯

體驗(yàn)前準(zhǔn)備：佩戴VR 眼鏡。出現(xiàn)操作主界面，如圖1 所示，需首先選擇模塊一：煉泥、制坯場(chǎng)景模塊。第一步，虛擬場(chǎng)景中，用動(dòng)畫效果展示泥塊捂悶五天的過程，通過VR 眼鏡，體驗(yàn)者可以清晰地觀察捂悶第一天到捂悶第五天制瓦土的變化。第二步，體驗(yàn)者根據(jù)畫面提示選取制瓦土，用傳統(tǒng)捫殺、腳踩的工具，根據(jù)屏幕指示的方式煉泥。第三步，進(jìn)入煉泥場(chǎng)景，隨著眼前的步驟指示行動(dòng)，完成前三次煉泥，移動(dòng)道具將泥土移至室內(nèi)場(chǎng)景，再次進(jìn)行三次煉泥動(dòng)作。第四步，體驗(yàn)者將煉好的泥料按需要的尺寸攤平，在虛擬工具箱中選擇合適的工具，如圖2所示，根據(jù)投影指示，將泥料切割成厚薄均勻的泥坯。第五步，將泥坯轉(zhuǎn)移到傳統(tǒng)的瓦匝子上，選擇瓦拍子工具，將泥坯拍平成影像展示效果。第六步，根據(jù)畫面提示，用工具箱中的金屬薄片切下多余泥坯。第七步，移動(dòng)瓦匝子至室外場(chǎng)景，放平后，卷曲抽出瓦匝子，瓦匝子自動(dòng)歸入工具箱。第八步，選擇瓦劃子工具，沿畫面顯示的虛線分割線將濕坯劃成四塊，濕坯制作完成，并自動(dòng)歸入材料包。此時(shí)根據(jù)畫面提示，進(jìn)入下一場(chǎng)景。

圖1 虛擬主界面示意

圖2 工具箱界面示意

4.2 體驗(yàn)制作筒瓦、瓦當(dāng)

第一步，將筒瓦制作工具在操作界面根據(jù)提示依次序組裝。第二步，在操作界面可選擇筒瓦模具，在材料包中取出四分之一的泥坯放入選好的模具內(nèi)。第三步，選擇襯布工具，將襯布鋪好，用木錘工具錘實(shí)，選擇小刀將多余的部分切除，并修整。第四步，在材料包中，選擇一塊泥料，加水和成新材料稀泥。第五步，選擇七齒木梳工具劃毛勾頭粘接處，涂上稀泥，以便粘接牢固。第六步，用力按壓勾頭磨具，使之與筒瓦劃毛處吻合，選擇刀具去除多余的瓦泥。第七步，在工具箱中拿出托盤，使用托盤將制作好的勾頭筒瓦從模具里起出來，轉(zhuǎn)移到架子上，拿掉襯布，將襯布?xì)w回工具箱。第八步，從材料包中選擇大小適中的軟泥餅放入陶具，拓印出清晰的紋飾。第九步，選擇鋼絲鋸工具掛掉多余的軟泥，放到場(chǎng)景指示位置晾干，晾干后形態(tài)和顏色會(huì)發(fā)生改變。第十步，根據(jù)畫面提示，從材料包中選擇筒瓦，與晾好的瓦當(dāng)粘接。完成這一步驟后，跟隨畫面提示進(jìn)入下一場(chǎng)景。

4.3 體驗(yàn)制作滴水

第一步，工具箱內(nèi)選擇滴水模型，材料箱中取出一塊軟硬適度的瓦泥放入模具，用力拍打壓實(shí)。第二步，用刀具去除多余的瓦泥，連同模具放到畫面指定區(qū)域等待晾干，當(dāng)晾至一定硬度時(shí)會(huì)發(fā)出提示。第三步，將晾好的模具起出，與板瓦粘接，放入材料包。第四步，選擇刀具將瓦片切割下來，根據(jù)畫面指示，放到跟瓦片曲度相同的架子上去，等待晾到合適硬度。第五步，從材料包中取出剛才制作的滴水頭，將它們粘接起來。第六步，用刀具根據(jù)畫面打出的虛線分割線，沿線切割出大約傾斜20 度的板瓦大頭。第七步，選擇七齒木梳工具將板瓦粘接處劃毛，選擇稀泥涂抹在粘接處進(jìn)行粘接。第八步，從材料箱中選擇軟泥條粘在連接處粘牢。第九步，選用七齒木梳在板瓦和滴水連接處劃毛，用稀泥工具涂抹。第十步，粘上軟泥條，選擇刀具對(duì)照畫面效果圖步驟修整瓦面，切齊瓦邊，滴水制作完成，歸入材料包。進(jìn)入下一場(chǎng)景。

4.4 體驗(yàn)制作梢頭

第一步，在材料箱中選擇一塊濕泥。第二步，從工具箱中選擇喜歡的梢頭模具，將濕泥放入模具，用木錘工具錘實(shí)。第三步，選擇鋼絲鋸工具去除多余的部分，制成梢頭泥板。此時(shí)畫面會(huì)顯示正確的梢頭尺寸。第四步，根據(jù)顯示，將泥板切割為梢頭尺寸。第五步，選擇七齒木梳工具劃毛粘接處，涂上稀泥，按照梢頭現(xiàn)狀進(jìn)行粘接。第六步，粘接好自動(dòng)進(jìn)入雕刻場(chǎng)景，有多個(gè)梢頭紋飾的模板可供選擇，只需使用刻刀工具，沿著模板線路切割即可。第七步，切割完畢后，生成挖空模型，放入指定區(qū)域晾干。隨后進(jìn)入下一場(chǎng)景。

4.5 體驗(yàn)高溫素?zé)?、施?/h3>

傳統(tǒng)燒制過程，胎體放入窯爐后，直接等待燒好后的成品，但在VR 虛擬仿真實(shí)踐場(chǎng)景中，體驗(yàn)者可以看到坯體燒制的過程。第一步，將胎體放入窯爐后，根據(jù)提示調(diào)制窯內(nèi)溫度，有三個(gè)選項(xiàng)可選：940度、1 040 度、1 140 度，需要選擇正確的選項(xiàng)（1 140度），才能繼續(xù)下一步驟?，F(xiàn)實(shí)燒制需要10 小時(shí)，在虛擬場(chǎng)景中，只需要10 秒，在這10 秒中，體驗(yàn)者能看到窯內(nèi)火焰、坯體顏色等的變化。第二步，在材料包中選擇稀釉，按照畫面提示，將稀釉均勻的澆到燒好的坯體上，再次放入場(chǎng)景中的窯爐內(nèi)。第三步，選擇燒制溫度，同樣有三個(gè)選項(xiàng)可選：750～790 度、790～850 度、780～810 度。需要選擇正確的選項(xiàng)780～810 度，才能繼續(xù)下一步驟。現(xiàn)實(shí)燒制時(shí)長(zhǎng)六小時(shí)，虛擬場(chǎng)景將時(shí)間壓縮為6 秒，同樣地，可以在這6 秒中觀察坯體燒制過程的變化。第四步，等到12 小時(shí)（12 秒）后，開窯取出燒好的琉璃瓦，放到展示區(qū)儲(chǔ)存。所選模具不同，每個(gè)人制作出來的樣式也各不相同。

5 結(jié)語

武當(dāng)山琉璃官窯傳統(tǒng)手工藝的數(shù)字化保護(hù)與利用對(duì)于當(dāng)代研究琉璃瓦制作工藝有著重要意義，也會(huì)為傳統(tǒng)陶藝制作工具的研究提供更多便利，彌補(bǔ)這方面的空缺。數(shù)字化信息技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，更有利于推進(jìn)對(duì)傳統(tǒng)手工藝與手工業(yè)設(shè)備的研究與應(yīng)用，通過虛擬仿真技術(shù)，可以讓琉璃官窯的制作流程完整地展現(xiàn)出來，讓體驗(yàn)者們身臨其境，極大地激發(fā)體驗(yàn)者們對(duì)傳統(tǒng)手工藝和琉璃瓦制作的興趣。