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數(shù)字技術(shù)用于考古發(fā)掘洞悉文物“身世” 三維采集復(fù)原文物細(xì)節(jié)

2021-05-18 17:12:26 來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)

展品“活”起來(lái)

數(shù)字展陳提升觀眾體驗(yàn)

“曾經(jīng)，博物館是有圍墻的，展覽以實(shí)物形式進(jìn)行巡展。”四川廣漢三星堆博物館副館長(zhǎng)朱亞蓉說(shuō)，數(shù)字化讓博物館的邊界更加模糊，得益于先進(jìn)的技術(shù)，“云端”觀展成為常態(tài)，展覽借助科技走到不同城市，博物館真正實(shí)現(xiàn)了“無(wú)處不在”。

走進(jìn)改造升級(jí)后的三星堆博物館綜合館，生動(dòng)、豐富的多媒體技術(shù)更全面、更深入地表達(dá)三星堆文化內(nèi)涵。序廳里，多媒體“三星堆之眼”勾勒三星堆發(fā)現(xiàn)發(fā)掘關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；正廳里，L型視頻墻用逼真的三維動(dòng)畫呈現(xiàn)了三星堆古城形成過(guò)程，吸引不少觀眾駐足觀看。據(jù)介紹，這些多媒體視頻采用電影級(jí)別的制作，最后的三維渲染環(huán)節(jié)用了70多臺(tái)電腦同時(shí)作業(yè)。

三兩好友相聚，賞花品茗、撫琴對(duì)弈……打開(kāi)湖南省博物館網(wǎng)上展廳，進(jìn)入《閑來(lái)弄風(fēng)雅——宋朝人慢生活鏡像》專題，伴著古琴樂(lè)曲，宋朝文人雅士的生活場(chǎng)景徐徐展開(kāi)。該展覽于去年下半年上線，運(yùn)用AR、VR、三維影像制作、多媒體信息技術(shù)等，制作了360度全景線上虛擬展廳，全方位立體式呈現(xiàn)了80余件文物。

如果說(shuō)數(shù)字技術(shù)能作為實(shí)體展覽的補(bǔ)充，那么看場(chǎng)沒(méi)有實(shí)體文物的展覽是什么感受？“震撼！”“很炫酷！”“仿佛穿越了！”去年9月，“互聯(lián)網(wǎng)+中華文明”數(shù)字體驗(yàn)展在首都博物館開(kāi)展，處處給人以驚喜：用手撥動(dòng)加入交互密碼的“古琴”，一曲《廣陵散》在指間流淌；和著人們的動(dòng)作，一襲長(zhǎng)沙馬王堆漢墓出土的“素紗衣”翩翩起舞……在體驗(yàn)展現(xiàn)場(chǎng)，一名帶著孩子來(lái)看展的退休教師說(shuō)：“科技與文化結(jié)合使展覽寓教于樂(lè)，增加了孩子對(duì)傳統(tǒng)文化的理解和熱愛(ài)。”

“互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，博物館應(yīng)當(dāng)積極運(yùn)用數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)思維策劃、組織、推廣展覽。”首都博物館信息資源管理與出版部主任孫芮英說(shuō)。與傳統(tǒng)展覽不同，數(shù)字展突破時(shí)空和地域，采用交互式展示手段、開(kāi)放式知識(shí)探索模式，讓觀眾在生動(dòng)的數(shù)字展品中開(kāi)始富有啟發(fā)性、體驗(yàn)性的“漫游”之旅。

對(duì)于博物館而言，5G是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要契機(jī)。“依托5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，博物館可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)高效的公眾服務(wù)、更身臨其境的觀展效果、更豐富多樣的社教體驗(yàn)以及建設(shè)更專業(yè)且開(kāi)放的科研平臺(tái)，‘智慧博物館’將從概念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。”首都博物館信息資源管理與出版部工程師李陶說(shuō)，目前首都博物館主體建筑已完成基站布線，實(shí)現(xiàn)5G信號(hào)全覆蓋。

復(fù)原文物細(xì)節(jié)

三維采集助力保護(hù)修復(fù)

事實(shí)上，業(yè)內(nèi)公認(rèn)博物館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的技術(shù)已經(jīng)普遍成熟，數(shù)字化采集只是第一步，數(shù)字化運(yùn)用和保護(hù)又是一個(gè)難題。“內(nèi)容為王，怎樣把知識(shí)性、娛樂(lè)性、互動(dòng)性很好地結(jié)合起來(lái)，是博物館發(fā)展下一步突破的方向。”朱亞蓉如此思考。

故宮發(fā)布5萬(wàn)多件高清文物影像的數(shù)字文物庫(kù)、首都博物館上線APP呈現(xiàn)數(shù)字化文物、三星堆開(kāi)設(shè)線上3D展廳……近年來(lái)，文物數(shù)字化在博物館行業(yè)逐漸深入人心，許多博物館都展開(kāi)了三維數(shù)字化采集工作。

整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程乍看并不復(fù)雜：技術(shù)人員采用三維激光掃描儀、高清相機(jī)等設(shè)備收集文物數(shù)據(jù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)建模，建起整件文物的三維模型。

然而，“要真實(shí)還原文物歷史狀態(tài)與容貌，需要高精度的數(shù)據(jù)。”朱亞蓉介紹，以三星堆博物館藏的青銅神樹(shù)為例，因?yàn)轶w型龐大，分成了幾十塊殘件分段掃描再拼接，單這件文物掃描就用時(shí)一個(gè)多月、數(shù)據(jù)處理用了半年。

精細(xì)的數(shù)字化采集，往往能做到高度復(fù)原每一塊殘件乃至文物細(xì)節(jié)，因此成為文物修復(fù)的重要參考。

古琴是中國(guó)歷史上的一種器樂(lè)形式，其形制和漆色斷紋具有很高的美學(xué)價(jià)值，琴身上所刻歷代琴人的題款，也為美術(shù)、書法、文學(xué)等考證研究提供資料。然而，大部分流傳至今的古琴都出現(xiàn)了不同程度的破損，保護(hù)修復(fù)對(duì)于研究和展出都至關(guān)重要。

王宜飛是湖南省博物館科研與編輯出版部主任，同時(shí)也是古琴保護(hù)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。他介紹，湖南省博物館藏古琴共53張。在保護(hù)和修復(fù)古琴過(guò)程中，博物館成立了保護(hù)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)，運(yùn)用CT掃描、三維重構(gòu)和3D打印等技術(shù)，在修復(fù)中實(shí)現(xiàn)最小干預(yù)和有效保護(hù)。

以唐琴“飛泉”為例，納音看起來(lái)是桐木材質(zhì)，可CT掃描后發(fā)現(xiàn)，原來(lái)它的面板是杉木做的，納音則是貼鑲上去的。掃描后，修復(fù)師會(huì)運(yùn)用古琴三維數(shù)據(jù)，對(duì)缺失部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，先進(jìn)行虛擬修復(fù)，此后再對(duì)本體進(jìn)行修復(fù)，以此增加修復(fù)的精準(zhǔn)度。

湖南省博物館從2016年底開(kāi)始籌備館藏古琴保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目，2018年項(xiàng)目啟動(dòng)至今，組建了由文物保護(hù)、材料學(xué)、文物與博物館學(xué)、非遺保護(hù)和藝術(shù)設(shè)計(jì)等多學(xué)科專業(yè)技術(shù)人員組成的館藏古琴保護(hù)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)于館藏古琴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、斷代、定名、流傳經(jīng)歷等有了新的發(fā)現(xiàn)。

數(shù)字化采集是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，成本不菲。李陶認(rèn)為，博物館數(shù)字化首先是藏品信息的數(shù)字化和展覽陳列的數(shù)字化，以此為基礎(chǔ)，通過(guò)各種多媒體展示形式，讓受眾獲得豐富的數(shù)字化體驗(yàn)。首博目前亟待對(duì)藏品進(jìn)行深入發(fā)掘，這是一個(gè)需要持續(xù)投入和不斷更新的過(guò)程。

洞悉文物“身世”

數(shù)字技術(shù)用于考古發(fā)掘

博物館的展品大多來(lái)自考古現(xiàn)場(chǎng)。如今，文物展品與數(shù)字技術(shù)的關(guān)系，早在考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)就已經(jīng)開(kāi)啟了。

“目前正在進(jìn)行的三星堆遺址發(fā)掘，無(wú)論是從多學(xué)科研究還是考古發(fā)掘方法與技術(shù)，都站在了世界考古的前沿，可以作為新時(shí)代中國(guó)考古學(xué)的典范。”5月16日，中國(guó)考古學(xué)會(huì)給新成立的四川省考古學(xué)會(huì)發(fā)來(lái)一封賀信，這樣寫道。

此次三星堆考古發(fā)掘的“科技范兒”引起人們廣泛關(guān)注，數(shù)字技術(shù)體現(xiàn)在文物發(fā)掘、提取的方方面面。

走進(jìn)三星堆遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)搭建的現(xiàn)代化大棚內(nèi)，只見(jiàn)圍繞6個(gè)恒溫恒濕的玻璃方艙，排開(kāi)多個(gè)考古實(shí)驗(yàn)室：無(wú)機(jī)質(zhì)文物應(yīng)急保護(hù)室、應(yīng)急檢測(cè)分析室、微痕應(yīng)急保護(hù)室……旁邊的會(huì)議室里，占據(jù)整面墻的大屏幕實(shí)時(shí)顯示考古大棚內(nèi)的情況。“每個(gè)發(fā)掘坑都設(shè)有24小時(shí)不間斷拍攝系統(tǒng)，采集記錄的所有數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)起來(lái)，是未來(lái)考古研究的珍貴資料。”四川省文物考古研究院院長(zhǎng)、三星堆遺址考古發(fā)掘總領(lǐng)隊(duì)唐飛介紹。

發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)搬進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，考古技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了多個(gè)首次。在實(shí)驗(yàn)里，一件青銅器形狀的白色硅膠套擺在桌上，這是為新發(fā)現(xiàn)的青銅尊量身定制的3D打印“防護(hù)服”。原來(lái)，青銅尊器型大，采取傳統(tǒng)的石膏固定提取易碎。因此，團(tuán)隊(duì)先用3D掃描儀采集文物數(shù)據(jù)，再在3D打印出的模型上制作好硅膠保護(hù)套，給文物穿上后再提取。唐飛說(shuō)：“3D打印技術(shù)以前在文物修復(fù)中應(yīng)用得比較多，但用在考古發(fā)掘上還是第一次，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新。”

值得一提的是，此次考古還首次應(yīng)用了高光譜數(shù)據(jù)采集與分析，來(lái)識(shí)別文物表面的物質(zhì)組成。“高光譜技術(shù)一般用于遙感衛(wèi)星。對(duì)于文物來(lái)說(shuō)，不同材質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波的響應(yīng)不同，對(duì)發(fā)掘坑表面進(jìn)行光譜掃描，就可以預(yù)判文物的材質(zhì)。”現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室里，西安光機(jī)所研究院研究員楊瑞杰演示起了數(shù)據(jù)分析設(shè)備，“比如青銅、象牙和絲織物的光譜表現(xiàn)就不一樣，在肉眼看來(lái)只是黑色‘土塊’的物質(zhì)，在高光譜成像儀的掃描下能一目了然。”據(jù)介紹，本次挖掘的4號(hào)坑中，一些絲綢制品的殘余就是這樣被發(fā)現(xiàn)的。

標(biāo)簽：數(shù)字技術(shù) 考古文物三維采集