室內傳統家具空間形態的數字化保護研究★

范 麗 媛

(湖南師范大學，湖南 長沙 423000)

·裝飾與裝潢·

室內傳統家具空間形態的數字化保護研究★

范 麗 媛

(湖南師范大學，湖南 長沙 423000)

通過多方位調研，論證了大多數名人故居家具傳統保護的單一性最終導致家具損毀的弊端，總結分析了現有數字化保護手段和方法，并以曾國藩故居的家具數字化保護為例進行了多角度分析，引出了數字化虛擬現實技術對故居家具保護的可行性和創新性。

傳統家具，空間形態，數字化，故居

1 傳統家具的現狀

繼承與發展中國傳統家具的設計精華，是當代中國家具產業的重要課題。調查發現全國故居中名人曾使用過的家具一般按照歷史真實原貌陳列其中，以曾國藩故居為例，其中家具在室內中呈混亂擺放陳列，出現氧化掉漆、潮濕起霉、蟲咬蟲蛀、熱脹冷縮后開裂的現象，且這些家具某些部件早已脫落不見，整體來說家具損毀程度較高，不得不常常翻修。而時下數字化熱潮在全球不斷升溫，深刻影響著傳統文物的保護、修復與開發，并逐漸成為文化傳承創新的重要途徑。因此借助數字化技術，將傳統家具經典設計信息轉換成數字形式，手段上利用最有效、最便捷，與過去截然不同的方式去保護傳統家具形態勢在必行。

2 現有的數字化保護手段和方法

傳統物質形態數字化包括數字采集、數字處理、數字考古、數字修復、數字保存、數字管理、數字集成、虛擬現實、數字傳播、數字出版等，其中虛擬現實技術是傳統物質形態數字化保護極為重要的手段，目前主要有以下幾個保護性手段。

2.1 虛擬現實技術

虛擬現實技術是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統，主要由輸入系統、虛擬環境數據庫、虛擬現實軟件、輸出系統構成。輸入系統主要包括數據手套、自由度鼠標、跟蹤定位器、語音輸入設備，所用到的關鍵技術是交互技術和立體視聽技術；虛擬環境數據庫是用來存放虛擬環境中各方面信息，包括虛擬物體及其屬性；虛擬現實軟件是用來構建用戶在虛擬環境中遇到的景和物的虛擬環境的軟件，建模軟件有AutoCAD，Multigen等，虛擬現實軟件有Vega，VRT等；輸出系統主要包括三維圖像生成與顯示、三維聲音處理、觸覺反饋，用到的關鍵技術是觸力反饋技術、環境建模技術、系統集成技術、立體視聽技術。

虛擬現實技術可以高精度地將物質文化形態虛擬出來，通過三維激光掃描，獲取物質文化形態表面的三維坐標數據，與直接測量法和攝影測量法相比較，三維激光掃描法的數據采集更易上手，采集到的數據信息也更加精準。三維激光掃描的每一個數據(點)帶有X，Y，Z坐標數值或色彩數據(R，G，B)，將這些數據(點)集合并在軟件中繪制出來，就形成點云(Point Cloud)，點云圖就是物質文化形態的表面特征；再利用環境建模技術、立體視聽技術等制造一個“數字化體驗型博物館”，將聲、光、電等產生的效果植入，最終得到全方位、多視角、立體性空間復原，使觀眾更加全面地體驗到物質文化形態本身的形式美及其所處環境的意境美，避免了物質文化形態陳列于博物館中，脫離了它原始的環境，造成了其原始環境整體性的分離破壞的現象。

2.2 三維快速成型技術(3D打印技術)

近年來物質文化形態修復研究已由基于輪廓線的方法轉向基于斷面生成的研究，即通過斷面的識別、特征提取、鄰接碎片的特征匹配和多個碎片之間的匹配來生成物質文化初始形態。3D打印技術是最新的文物保護以及產品生產手段，打印原理與虛擬修復技術原理相似，它借助計算機、數控加工、材料科學等新技術，分層分析處理目標模型的三維數據，在軟件中生成目標模型的橫斷面。將打印粉末平鋪到3D打印機的打印區域，打印機噴頭在模型橫截面定位，噴出石膏或者塑料等凝結劑，重復這個過程逐層打印，最終完成整個模型的打印，獲得仿制文物。

2.3 建立三維數據庫

三維數據庫的建立需要依托Revit軟件，過程相當復雜。首先是信息采集和后期數據整理，設定好數據庫的基本框架和關系結構，運用API接口進行開發。這樣不僅充分利用了Revit軟件強大的三維建模功能，而且又為Revit軟件平臺的文件管理提供便捷合理的存儲方式。三維數據庫可以收錄古典家具的造型結構特點、裝飾圖案種類、技術特征、榫卯結構的大小等諸多數字化的信息，最終實現三維動態瀏覽。用戶根據需要還可將數據導出，進行逆向設計。建立古典家具的三維數據庫不僅有利于家具企業對設計文件進行查閱和管理，而且方便設計人員或學術上共享和調用設計文件。

3 曾國藩故居家具形態的數字化保護的運用

家具形態保護在紀錄上，不僅要有二維形式的裝飾圖案、色彩、材質等的圖片存儲，還應該有家具形態造型結構、家具所處空間環境等的整體再展現。這就涉及到家具空間形態的保護層面。以數字作為表達載體，從空間形態的角度如實反映家具所在場景，并用三維技術再現顯得尤為重要，這就要用到虛擬現實中的環境建模技術，可以避免記錄過程中的誤差，能更加精準地保護家具形態的原貌。

1)曾國藩故居虛擬現實博物館的建立。利用三維激光掃描技術與多角度拍照技術等相結合，對曾國藩書房與臥室進行掃描，就能獲得物質形態的X，Y，Z坐標數值或R，G，B色彩數據，將這些數據輸入電腦軟件，就能形成物質形態表面的全局特征，電腦根據輸入的點云數據，利用環境建模技術進行模型的建模，得到八仙桌、官帽椅、衣柜、床以及墻體等的模型，使得曾國藩原本生活場景再現。在虛擬現實博物館中用戶可以用數字手套、自由度鼠標等設備，直接接觸到虛擬的家具和墻體的反作用力，從而產生身臨其境的感覺。人們還可以通過HMD頭盔漫游到八仙桌位置，帶上特殊的耳機后可以聽到曾國藩與妻子的家常之談；加入人造光以達到室內通亮或晚上點燈的效果。借助虛擬現實博物館，人們可以任意時間、任意視角地觀看和體驗曾國藩故居家具形態，避免了傳統展陳手段單一的弊端。

2)曾國藩故居家具的3D打印。首先對采集到的曾國藩故居中家具部件的數據進行整理、輸入、建模、分層，生成家具部件的橫斷面，將打印粉末平鋪到打印機的打印區域，定位家具部件橫截面，噴出石膏凝結劑，多次重復這個過程完成模型的打印，最后清理殘余的打印粉末獲得仿制的曾國藩故居中的家具。彌補了過去保護家具的單一性，使得名人故居中家具的模型再現和傳承。這一技術還可以打印家具的殘損部件，例如曾寶蓀臥室的盆架的一個盆托丟失損毀，我們可以通過其他幾個盆托模型的橫斷面逐層打印，復制出一個相同的盆托，安裝在盆架上，彌補和修復了盆架。3D打印技術使得家具修復工作更加輕松和準確。

3)曾國藩故居家具數據庫。我們對曾國藩故居中的家具進行實地測量后得到豐富的家具數據，傳統意義上的家具數據保護就是建立紙質檔案保存，這樣存在很多弊端，比如蟲蛀、起霉、火災等，現在我們可以建立曾國藩故居家具數據庫，比如曾國藩臥室的床的大小、顏色、材料、雕花樣式以及在室內擺放的方位等都有相應的測量數據，將這些數據整理成表格，上傳至相應的故居保護網站或者云盤進行永久性保存，便于研究者查閱和下載使用。

4 結語

傳統家具形態在數字化保護上我們應該堅持原真性和整體性保護原則；傳統家具形態的修復是高度專業性的工作，我們應該盡量保持古家具原貌；利用數字化虛擬建模技術和3D打印技術，重現家具形態及其所在的室內場景，讓觀眾近距離接觸古代名人所用家具類型，起到對青少年教育啟發的作用，對研究和傳播傳統文化也起到非常便捷的作用。

[1] 范 偉,彭曲云.傳統家具形態的數字化保護與創新[J].家具與室內裝飾,2011(11)：32.

[2] 林 海,吳劍鋒.基于數字化技術的中國古典家具研究[J].家具與室內裝飾,2014(1)：46.

[3] 范 偉,彭曲云.形態創新的空間表達[J].家具與室內裝飾,2012(4)：99-100.

[4] 胡景初,戴向東.家具設計概論[M].北京:中國林業出版社,1999.

[5] 林秀云.家具設計中的“空間語言”研究[D].長沙：中南林業科技大學,2009.

[6] 范 偉,彭曲云.空間語境中的形與意[J].家具與室內裝飾,2011(11)：266-268.

Research of digitalized protection of indoor traditional furniture spatial forms★

an Liyuan

(HunanNormalUniversity,Changsha423000,China)

According to the investigation from many aspects, the paper indicates the singular protection for furniture of former homes of celebrities and its damages, sums up the digitalized approaches and methods, analyzes according to the protection over Zeng Guofan’s home, and leads to the feasibility and innovation for the furniture protection of digitalized virtual technique.

traditional furniture, spatial form, digitalized, home

2015-06-20

★：本文為湖南省哲學社會科學基金項目“中國傳統民間家具形態的數字化保護研究”(項目編號：13YBA222)的階段成果之一

范麗媛(1990- )，女，在讀碩士

1009-6825(2015)25-0218-02

TU237

A