珍貴歷史檔案的復制與保護——數字技術等高新科技的應用構想

陳永斌

(廣州美術學院，廣東 廣州 510261)

0 引言

關于檔案的保護，特別是涉及具有重要社會價值與歷史價值的珍稀檔案保護的問題，除了檔案原件修復之外，往往會提到仿真復制這種技術保護措施。社會信息化、數字化的深入發展與廣泛應用，使檔案仿真復制對新技術的要求不斷增強，為了使檔案復制件呈現更佳更理想的效果，傳統復制方法不斷改進，結合了數字技術等高新科技手段，復制工藝水平有了很大提升。一般而言，較為常見的檔案形態有兩種，“紙質”與“實物”，而檔案仿真復制必須依據原件的實際形態(紙質或非紙質)、保存現狀，采取科學合理的技術手段進行復制，本文將結合目前數字技術、三維激光掃描技術、虛擬現實技術等科技特點，探討相關高新技術措施在不同類型檔案復制中的應用問題。

1 檔案復制的意義與數字化的作用

檔案的保護與利用，兩者關系密切又對立。利用檔案的時候，必定會對原件造成損害，這是客觀事實。檔案保管的最終目的是利用，并在利用中發揮其內在的社會價值，但是檔案的不可再生性及唯一性限制其目的，因此，采用仿真復制手段能一定程度彌補這一缺點，它免去原件在酸度、濕度增加的環境中受到腐蝕的風險,提高了利用率，平衡了檔案保護與利用兩者的關系，延長了檔案原件的壽命。再者，檔案的仿真技術能為各類陳列展覽提供復制件，這是檔案開放的一個重要形式。檔案館或紀念館會根據情況舉辦各種形式的展覽，檔案作為歷史素材與歷史依據，是展覽不可缺少的重要組成部分，應用仿真復制技術,對劃入展覽計劃的檔案原件進行仿制，用復制件替代展出，能避免對原件的損害，增強檔案實體保護，同時達到逼真的藝術效果。科學技術在檔案仿真復制中的應用日益廣泛，逐漸成為檔案現代化建設的一個重要組成，這種應用方式可理解為以數字技術、虛擬技術等措施對檔案原件進行數字化處理，以數字形式再現原件，并采取科學的輸出技術仿真復制的過程。有兩個方面的優勢：

1.1 增加檔案原件的安全性

檔案的價值體現于應用，以數字形式再現原件，使檔案被間接利用，減少了原件受損、被盜的情況，特別是珍稀的歷史檔案原件，在展覽時若丟失或被盜，會給國家部門造成重大損失，數字形式再現原型，或者以數字形式為模板的仿真復制件作為展覽道具，能有效保護檔案實體安全。

1.2 方便保存與遷移

檔案經過數字化、虛擬化加工后便具備電子文件的數字信息特征，具有游動性、共享性、易操作性、復制性與遷移性等多種特性，且不受時空限制，有效存儲保護完整的檔案信息。對于沿海地區、地震或其他自然災害高發地區的檔案部門來說尤其重要。

2 紙質檔案仿真復制策略

傳統的紙質檔案仿真方法可分為臨摹、木刻水印、坷羅版印刷等，對檔案形態有針對性要求，如臨摹針對壁畫、油畫等繪畫種類，木刻水印針對中國畫與書法。由于復制成本高、生產周期長、效率低等因素影響，傳統的復制方法現已較為少用，或見于商業途徑，如榮寶齋利用其列入“國家級非物質文化遺產”的木刻水印技術制作名人書畫復制件，作為藝術品銷售。相比較，運用現代數字技術、印刷技術制作的仿真件，因成本低廉、生產時間短、靈活性高、圖像效果好等優勢，備受推廣。數字仿真復制的主要環節包括：圖像采集、圖像處理、圖像輸出、后期加工及色彩管理五個方面。[1]色彩管理是復制過程的關鍵與核心。

2.1 數字圖像采集

數字圖像采集是指使用掃描或拍攝等手段，對檔案畫面進行高精度全真色彩數字化采集，將原件模擬信息轉換為數字信息的過程。它是整個復制工作的基礎步驟，采集圖像的質量直接影響下一個工作環節，特別是對于色彩要求高的紙質檔案(如繪畫)要選用專業掃描儀、高精度數字采集系統對其進行掃描處理，以保證采集圖像的效果與質量。

2.2 數字圖像處理

該環節是通過Photoshop、Indesign等專業圖像處理軟件，運用高端計算機設備對采集的數字畫面進行分析、調整、修正、銳化等處理，使數字圖像的色彩精度、細節表現貼近原件。按照數字化方法，可采取不同處理方式，如去污、清除、校正、修補、拼接等技術手段。為了保證圖像處理的精度與工作效率，圖像處理工作站的配置要根據實際情況進行優質選配。

2.3 數字圖像輸出

是指使用專業的打印設備(打印機、噴繪儀等輸出設備)、打印管理軟件，把已處理的數字圖像輸出到不同形式載體上，再現檔案原貌的過程。數字圖像的輸出要把握處理好，輸出墨量控制、輸出介質選擇要切合原件實際需要，要按照圖像幅面大小，選用不同型號打印設備。

2.4 后期處理

復制工作的最后環節，是對打印輸出的仿真件做進一步加工細化處理，包括裁剪、磨邊、做舊、裝裱等辦法，盡可能使仿真復制件與檔案原件外貌保持高度一致，達到逼真效果。

2.5 色彩管理

色彩管理是以色彩空間變化為核心的色彩控制技術，它通過色空間轉換來實現色彩逼真再現。色彩管理是數字技術在仿真復制應用中的關鍵核心環節，它貫穿了整個復制流程的色空間轉換，仿真工作要求色彩信息在圖像采集、處理、輸出過程中顏色保持一致，但是色彩在傳遞過程中涉及對色彩的表達方式不完全相同的軟硬件環境，因此要保持色彩信息傳遞過程中的一致性和穩定性，必須實施標準化管理。目前較為常用色彩管理軟件有ProfileMaker，它可創建和編輯優質、可靠的ICC配置文件，將色彩成像工作流程的各環節連接起來，有效實施色彩管理的參數控制，確保色彩精確一致，圖1。

圖1 色彩管理控制

3 實物檔案數字化復制策略

實物檔案的概念一直以來存在不同的理解，有肯定說，也有否定說或折中說。擱置爭論點，在檔案實際管理過程中，我們不可避免要面對檔案實物的存儲與保護問題。特別是一些歷史文化價值高的珍貴實物檔案，其狀態與性質甚至接近文物，對于這類檔案，使用數字化等高技術手段進行合理的復制保護，具有重要的現實意義。與紙質檔案一樣，實物檔案同樣面臨保護與開發利用問題，由于其形成帶有一定的偶發性，以致收集的不確定與不可預知，檔案形態復雜多樣，有石膏、陶瓷、玻璃、金屬等多種復合材質，結構、體積、大小不一，給檔案的保管利用帶來一定困難與風險。[2]因此有學者提出利用信息化政策、技術，實施檔案數字化，能有效解決珍貴歷史實物檔案的保護問題。筆者認為，目前涉及的技術方式主要有三種：三維激光掃描技術、虛擬現實技術與快速成型技術。

3.1 三維激光掃描技術

三維激光掃描技術又稱實景復制技術，是一種先進的現代測量繪圖技術，它對虛擬視景和模型生成實現了技術拓展，提供了簡化模型構造的可能。對于實物檔案而言，其工作原理是：儀器把激光脈沖發射到實物上，對其整體或局部進行多角度全自動高清度逐點測繪，通過記錄被測物件表面大量而密集的三維坐標信息 (x，y，z)、RGB顏色信息和反色率信息，獲取它的線、面、體、空間等三維點云數據，以具有一定分辨率的空間點云圖來表達物體表面的采樣結果，然后經過點云處理及三維逆向建模，最終重建物件的真實視景世界。三維激光掃描技術的顯著優勢是能深入到任何復雜的現場環境中進行作業,比較適合雕塑實體檔案的掃描數字化處理。雕塑的形狀比光潔的工業造型物件要復雜，存在大量的掃描盲點，如皺折的衣服紋理、彎曲的手臂內側等，用函數曲面來準確表達數據很困難，為了還原實物真實性需要保留表面坑洼的肌理效果，因此3D掃描技術在細節處理上能貼切反映物件原狀?，F在的三維激光掃描儀都是針對工業逆向技術開發的,常見的逆向工程軟件有Rapidform和Geomagic Studio，這類軟件因使用新一代運算模式，縮短了處理數據時間，對掃描品質有顯著改善。三維激光掃描技術當前應用面廣泛，在多個領域得到推廣，典型的例子有:美國斯坦福大學、華盛頓大學與Cyberware公司合作完成的數字化米開郎基羅計劃，該計劃使用激光掃描儀記錄了十座米開朗基羅塑造的大型塑像，包括著名的大衛像。經過三維激光掃描設備技術處理后，實物檔案形態由現實模擬信息轉化為虛擬數字信息，具備了一般數字信息的特征，如復制、保存、遷移、備份等，時空限制性減弱，傳播與利用通道拓展，便捷性增強，其價值得到更好實現與傳承。

3.2 虛擬現實技術

虛擬現實技術又稱靈境技術(英文簡稱VR)，是利用電腦模擬構造一個三維虛擬空間，生成具有視覺、聽覺、觸覺等多種感知的模擬環境，讓使用者如身臨其境般體驗交互式視景仿真和信息交流。它有三個關鍵特征：交互性 (Interactivity)、沉浸感 (Immersion)和想象力(Imagination)，也就是“3I”特性。[3]VR技術不是一種單一技術，是綜合計算機圖形技術、計算機仿真技術、人機交互技術、傳感器技術、立體顯示技術等多種科學技術構成的。它的實施過程包括四個方面：數據獲取、虛擬環境建模、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術。傳統VR中的視景生成辦法比較簡單，獲取數據是通過二維攝像(拍照)取景，再由電腦三維視景整合而成，仿真結果的逆向還原工作受到限制，缺少對物件原始數據的全面實測，數據與真實之間存在一定偏差。[4]上文提到的三維激光掃描技術能有效填補這一缺陷，使獲取到的點云數據切合物件真實性，以利于逆向反求工程的實施，因此，結合3D掃描技術，虛擬現實技術的瓶頸得到突破與拓展，促使跨領域的推廣應用步入實質階段。VR技術作為一種前沿技術，在文物保護方面已取得初步成效，如近年的“數字長城”、“虛擬紫禁城”等項目?；谔摂M的現實環境展示文物的方式能讓受眾得到真切的場景感受，是愛國教育、歷史教育、認知教育行之有效的辦法，對重要的國家文物起到良好的保護作用，是文物開發延伸的一種先進技術手段。在技術不斷更新與成本逐漸下降的前提下，VR技術應用于檔案管理領域，用于保護實體檔案，特別是歷史價值大的實物檔案，是一種潛在可能，符合社會與科技發展的總體趨勢。

3.3 快速成型技術

快速成型技術(Rapid Prototyping Manufacturing,簡稱RP)，是20世紀80年代中后期興起的，利用材料逐層迭加堆積成型的原理來制造產品的工業制造技術，可以扼要歸結為“分層制造，逐層疊加”。現時常說的3D打印技術，是快速成型技術的一種典型代表。RP集合了數控技術、激光技術、機械工程、軟件技術和新材料等多學科于一體，是由CAD模型直接驅動的快速制造復雜形狀三維物理實體技術的總稱。[5]它的基本過程是：由三維軟件平臺設計出計算機實體模型(CAD模型)，根據工藝要求將其按一定規則進行離散(又稱分層),把三維電子模型變成二維平面信息,在微機控制下,數控系統以平面加工的方式有序地連續加工出每個薄層并使它們自動粘接成型，得到一個三維物理實體。關鍵環節有:三維CAD造型、反求工程、數據轉換、原型制造、后處理等。[6]再者，CAD模型的獲取方式可結合上文所述，利用三維激光掃描技術，通過對物件進行多維度的立體色彩掃描，以獲得實體的點云數據，借助逆向反求工程，按照實際測繪重構曲面信息，建造CAD模型?？焖俪尚图夹g主要應用于制造工業，現時在文物復制修復方面也較常見，并逐步在醫藥、農業、文化等領域迅速推廣，特別RP典型代表3D打印技術，它因精度高、打印成本相對低廉等特點，受到各行業的青睞與關注?；跉v史原因，我國檔案管理部門積累形成了大量珍貴的實物檔案，有些幾近文物的價值，類似這種情況，利用3D打印技術對其仿真復制亦是保護思路的拓展。目前而言，3D打印設備、成型材料等價格仍較高，特別是成型材料價格高昂，當前研究的重點轉為材料方面的開發與應用，以探求降低其成本的方法。基于此，利用RP制造實體檔案復制件的應用方式在短期內推行不符合現實需求，但作為 “第三次工業革命技術”，RP其效率性與優點是十分顯著的，它為未來科技發展提供了一種可行的研究方向，值得檔案部門的重視和關注。

4 結語

數字技術、3D激光掃描技術、虛擬現實技術、快速成型技術等高新科技的發展進步，為歷史檔案的仿真復制工作提供了更為便捷的選擇，尤其是數字技術，它使檔案在形式載體上發生根本性的變化而轉換為數字信息，這種新形態的出現標志著檔案事業發展的一種根本性轉變，檔案的管理不再局限于實際物件，同時也包括數字虛擬信息，這是對當前檔案管理工作提出新的思路與探索。如前文所述，多種高新科技的應用，亦可理解為對數字信息的深層次開發，無論哪種技術哪種檔案載體(紙質或實物)，在復制工作開展前期，都要轉換為數字形態。

總的來說，以數字技術等高科技手段制作的仿真復制品，在效率方面表現出顯著優勢，仿真效果與傳統方法制作的復制件比較，更為理想、逼真。目前，色彩管理技術、三維激光掃描技術應用于檔案的復制保護已經具備足夠的社會條件，可加以推行，但是由于技術成本偏高、技術環境不成熟等諸條件受限，把虛擬現實技術、快速成型技術應用于檔案實際工作，短期內存在一定困難，對于一些歷史因素復雜，社會經濟價值特別高的實體檔案，我們可在策略上做大膽的嘗試與技術創新，也是對檔案事業未來發展的探索與期待。

[1]欒寧麗,孫冀寧,劉敏華.數字影像技術在檔案(字畫)高仿真復制工作中的應用[J].數字與影像微縮,2011.3:1-2.

[2]鄧羽.虛擬現實技術在實物檔案管理中的應用初探[J].蘭臺世界,2013，1(中):24-25.

[3]王晨晨.虛擬現實技術及其在圖書館的應用[J].圖書館學研究,2011.10:33-37.

[4]蔣定定,王長力,王玉菊.三維激光掃描與虛擬現實技術[J].電子世界,2012，10:30-31.

[5]辜勇,刁燕,李偉.快速原型技術在考古工藝品修復與仿制中的應用[J].機械,2005.4:19-46.

[6]牛愛軍,黨新安,楊立軍.快速成型技術的發展現狀及其研究動向[J].熱加工工藝,2008.5:116-118.

[7]黃平.掃描技術在雕塑領域的運用[J].雕塑,2010.4:22-23.

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