數字技術在黃石礦冶文化遺產保護中的運用*

劉滿中

(湖北理工學院 藝術學院,湖北 黃石 435003)

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數字技術在黃石礦冶文化遺產保護中的運用*

劉滿中

(湖北理工學院 藝術學院,湖北 黃石 435003)

[摘要]黃石地區具有豐厚的礦冶文化底蘊，積存了大量的礦冶文化遺產。如何保護、利用這份經過幾千年沉淀下來的文化精髓，成為黃石人亟待解決的問題。文章對黃石礦冶文化遺產的數字化信息采集與數據庫的建立，以及相關數字技術的開發進行了闡述，提出了建立黃石礦冶文化遺產數字博物館的設計方案。

[關鍵詞]數字技術；礦冶文化；遺產保護；運用

黃石市地處湖北省東南部，與江西省和安徽省交界，歷史上處于楚頭吳尾的重要位置，從商代中期便開始了銅的開采和冶煉，經過西周、春秋、戰國，一直延續到漢代。時至今日，黃石地區冶煉的爐火也從未停息過。根據史料記載，春秋時期這一地區生產了楚國半數左右的青銅器，為楚王成就“問鼎中原，飲馬黃河”的霸業奠定了物質基礎。隨著鐵器的推廣與流行，從漢代到清朝前期，許多帝王將相都在這里留下了冶煉的足跡，如吳王孫權、隋煬帝楊廣、南宋愛國將領岳飛，等。清朝晚期，著名洋務派代表人物湖廣總督張之洞在這里開采鐵礦供應漢陽鐵廠，至此，黃石成為了我國近代冶金工業的搖籃。經過幾千年的開采與發掘，黃石地區積存了豐厚的礦冶文化遺產，面對這份寶貴的文化資源，如何去保護？如何去利用？成為黃石人亟待解決的問題。

進入21世紀，數字技術的日新月異使得整個世界都進入了一個全新的數字化信息社會。隨著數字技術在各行各業的開發和應用，文化遺產的數字化保護也成為文化遺產保護的新手段，逐漸受到人們的關注和青睞。所謂數字化保護，就是借助數字影像、三維建模、虛擬現實、GIS、多媒體等數字技術，將文化遺產的基本信息建立一個綜合型數字系統，實現對文化遺產的宣傳、保護和運用。利用數字技術信息傳播快、存取方便的優勢，對黃石地區的礦冶文化遺產進行搜集和整理，制作成數字資料，并以互聯網作為載體向世人進行展示和宣傳，是新的歷史時期文博事業與時俱進的具體表現，也可以帶動黃石地區的旅游業和其他相關產業的發展，為城市和企業的轉型提供新思路，為地方文化發展和繁榮帶來新的契機。

一、采集數字信息，建立黃石礦冶文化遺產數據庫

(一)利用數字技術進行信息采集與存檔

文化遺產的數字化信息采集與存檔，其核心就是數字信息的獲取。文字記錄、圖片保留、錄音帶、錄像帶這些傳統的技術手段，在過去曾發揮了重要的記錄和存儲作用，為文化遺產的保護做出了很大的貢獻。隨著數字技術的發展，文本的數字化輸入和存儲問題早已解決，圖形圖像的掃描和拍攝的精度不斷提高，數字化錄音和錄像的軟硬件設備不斷提高和升級，三維數字化建模和圖像處理技術不斷完善，實現了三維實體掃描和高精度紋理獲取，通過圖像處理和展UV貼圖就可以將三維模型與獲取的高清紋理充分結合，完成實體文物的數字化復原與存檔。這些技術的不斷突破與完善，為文化遺產的數字化存儲與修復、信息資源共享、文化研究與考古、文化遺產展示與開發，提供了有力的支持。

利用數字技術對黃石地區礦冶文化遺產進行搜集和整理是一項繁雜而系統的工程。首先，要對現有的資源進行數字化整理；將現有的文本資料重新輸入轉變成數字信息進行存儲；對現有的圖片資料進行高精度掃描和修復，以數字的方式進行保存；對現有的錄音和錄像資料要進行信息轉換；將光磁信息轉化為數字信息，為數據庫的建立提供基礎的數字信息文件。其次，就是對殘缺不全的原始資料信息進行補充和完善，這需要到現場調研和采樣，盡可能的采用錄音筆、數碼相機和DV等數字設備取得最珍貴的第一手原始數字資料，為以后的整理和研究打下基礎。最后，對黃石地區的礦冶文化遺產進行全面的調研，形成一個完整清晰的遺產脈絡，再分門別類的進行查漏補缺，充分發揮數字技術優勢，增強資料的實用性和豐富性，完成基礎數據信息的采集和保存，以期形成一個較為全面的、內容詳實的、數字化的黃石礦冶遺產資料基礎信息庫，為黃石礦冶文化遺產數據庫的建立打下基礎。

(二)建立黃石礦冶文化遺產數據庫

隨著數字技術在文化遺產保護中運用的深入，數字技術的先進性和優越性不斷顯現，而傳統保護手段的弊端也逐漸顯露。一方面，由于保存條件的限制，文字記錄和圖片資料容易出現霉變，錄音帶和錄像帶也容易出現老化、失真的現象，這些都會對文化遺產保護造成無形的損失，有些損失甚至是無法彌補的；另一方面，傳統的手工和實物記錄的方式很難實現資源的協調管理和共享，使得文化的研究、展示和傳播的效果大打折扣。比如，同一類甚至是同一個遺產項目的不同資料，有可能分別屬于不同地域、不同類型的文博單位管理，使用者要進行調用和研究非常不便，致使有些文化遺產資源長期被束之高閣，無人問津，使得這些寶貴資源被遺忘或破壞。

因此，我們應認真理清黃石地區礦冶文化遺產的分布情況、數量種類和生存現狀，調集人力物力，按照一定規格進行數字信息的采集、整理與加工，并統一進行編碼分類和存儲，建立較完備的礦冶文化遺產數據庫系統。該數據庫不僅內容大而全，還要結構細而精，應分門別類的設立小型子庫，做到分檔齊全，內容詳實，對于目前無法查證和搜集的信息也應留有適當的分類，以保證數據庫的可擴展性，同時也增強數據的豐富性和實用性。

二、運用數字技術開發數字化的黃石礦冶文化遺產保護平臺

(一)開發黃石礦冶文化遺產的動態網頁交互平臺

動態網頁交互展示技術的開發是以互聯網為媒介和平臺，運用圖像和文字的編排、結構和版式的配合，并通過不同表格的交互進行信息傳達；通過橫向和縱向的延展達到形式的多樣化，能夠積極、有效地呈現記錄對象，起到良好的導向性作用[1]。開發黃石礦冶文化遺產保護的動態網頁是要將采集的數字信息成果制作成交互網頁，便于直觀的、合理地展示礦冶文化遺產。當然，對于紛繁復雜的數字資源進行科學規劃和管理，也是一件非常復雜而且需要耐心的工作，要求設計人員不僅要熟練掌握文本和圖片的編輯軟件，還必須掌握網頁和多媒體制作軟件，在整體的把握上還需要具有設計美學和視覺傳達設計原理的理論水平。圖1所示是筆者用ASP技術制作的“黃石礦冶文化網”部分頁面，該動態網頁不僅有二維動態頁面，還將三維場景的虛擬展示作為網站的入口。

圖1　“黃石礦冶文化網”頁面

(二)開發黃石礦冶文化遺產的電子雜志展示平臺

數字技術的日新月異不僅表現在運算性能的速度提高和存儲空間的不斷增大，還體現在各類數字設備的不斷涌現。在網絡技術的推動下，智能手機、掌上電腦、PDA、MP4、PSP以及數字平板電視等網絡終端設備的性能不斷完善，成為人們日不離手的信息接收終端。借此開發出的一種融入了文字、圖像、聲音、視頻、游戲等各種信息的信息傳播程序，呈現給終端用戶，使用戶不受時空限制地隨時獲取信息[2]，這就是電子雜志。電子雜志，又稱網絡雜志、互動雜志，它改變了傳統實體雜志的信息傳播模式，也改變了人們接收信息的時間和空間概念。發展到今天，電子雜志仍以Flash為主要載體獨立于網站存在，是一種非常好的媒體表現形式，它兼具了平面與互聯網兩者的特點，還擁有超鏈接和及時互動等網絡元素，是一種方便快捷、讓人很享受的閱讀方式。將黃石礦冶文化遺產保護的數字信息制作成電子雜志，隨著網絡技術的發展，讓它在各種傳媒系統里出現，這樣更適合現代人的生活習性。圖2所示是利用Flash制作的《礦冶名城 靈秀黃石》電子書，其中囊括了關于黃石礦冶文化發展的歷史資料、人物信息以及相關的視頻、音頻和文字材料。

圖2　《礦冶名城 靈秀黃石》電子書

(三)開發黃石礦冶文化遺產的數字化三維復原與虛擬仿真展示技術

隨著計算機三維運算能力的飛速提升，實時三維渲染的瓶頸逐步突破。三維虛擬仿真展示技術是將三維數字化建模技術和虛擬現實技術結合在一起的全新的數字展示手段，不僅具有交互功能，在硬件設備的幫助下還可以進行沉浸式體驗。利用該技術，不僅可以對文物進行數字虛擬復原，保存文物的三維信息，還可以對文化遺產的場景進行虛擬還原和再現。通過三維數字化建模技術，生成逼真的虛擬場景；借助三維實時渲染技術進行交互操控，讓觀眾在交互設備的作用下隨意行走和觀看，甚至可以隨意改變時令季節，令人不僅有身臨其境的感受，更有時空穿梭的意境。

黃石礦冶文化遺產的數字化三維復原與虛擬仿真展示技術的開發是一個很大的挑戰。首先，如何將先進的數字技術與黃石礦冶文化進行結合存在技術上的難度，既需要懂得數字技術，又要了解礦冶文化的相關知識；其次，數字技術的掌握和運用也是一大難點，三維數字復原與虛擬仿真技術是非常先進而復雜的數字技術，需要熟練掌握一系列相關的軟件理論和技術；最后，由于文化遺產的展示不僅是文化的普及教育，還需要帶給人美的享受，用美的展示效果感染人，因此在多媒體制作上還需要有適當的設計美學鑒賞能力。黃石礦冶文化遺產的分布點多面廣，可以重點選擇大冶銅綠山古礦遺址這些有代表性的場景進行三維復原，經過虛擬引擎交互制作后，觀眾可以自由的在虛擬場景中漫游和瀏覽。黃石市鐵山國家礦山公園的“天坑”則可以采用全景圖片建模的方式構建場景，用自動漫游的方式進行展示。如，圖3所示是對地下采礦巷道的虛擬仿真；圖4所示是鐵山國家礦山公園的自動漫游效果截圖。

圖3　地下采礦巷道的虛擬仿真

圖4　鐵山國家礦山公園的自動漫游效果圖

(四)開發黃石礦冶文化遺產的數字動畫制作與展示

數字技術的不斷進步使“CG”(計算機圖形圖像)技術得到了迅猛發展，也推動了數字動畫技術的成熟。與傳統手繪動畫相比，數字動畫的制作流程和藝術特色都有了顯著變化，用計算機上色取代了手工上色，計算機合成取代了原來的攝影工序等，動畫審核以及后期特效制作階段的工作也通過計算機來完成。數字動畫的畫面干凈透明，不會有灰塵和劃痕，也不會因為光照而使影片褪色，其不僅能模仿手繪動畫的技法，更超越了傳統的“原畫與動畫”的觀念，制作的動畫效果豐富、細膩、流暢。數字動畫的虛擬性、創造性和敘事性的特點非常適合用于文化遺產保護中關于技巧技法內容的復原與展示。對于黃石地區一些成就很高的古代冶煉技術和工序步驟，如果僅用文字和圖片展示，顯得枯燥乏味，也不容易看懂，很難提起人們的興趣；如果用實物復原的方式，不僅費時費力、占用空間，也不便于廣泛進行展示和傳播；如果采用三維數字動畫的方式，就完全可以解決所有的問題，不僅可以生動地表現，還可以反復播放演示，更能方便地在網絡上進行交流和展示。還有一些礦冶文化故事和傳說也可以通過數字動畫的方式進行還原和展示，讓人既學習了知識，又有美的享受。圖5所示是筆者運用數字動畫技術制作的有關黃石礦冶文化的傳說故事《黃石傳說之磁湖睡美人》截圖。

圖5　數字動畫《黃石傳說之磁湖睡美人》截圖

三、整合數字資源，構建黃石礦冶文化遺產數字博物館

作為數字時代一種全新意義的交流、展示、管理與宣傳平臺，黃石礦冶文化遺產數字博物館的構建是對新技術、新概念的大膽嘗試，也給黃石傳統文博單位注入了新鮮血液。鑒于黃石文博單位的現狀，我們提出了“基于現有文博設施的補充式礦冶文化遺產數字博物館”和“基于互聯網模式的完全式礦冶文化遺產數字博物館”兩種形式。

(一)基于現有文博設施的補充式礦冶遺產數字博物館

這種構建方式是利用現有場館資源，對館藏文物進行有選擇性的數字化信息采集和存儲，根據需要對礦冶文化遺產的實體文物和場景進行數字虛擬和還原，再利用現有場館資源配合數字設備進行展示。黃石地區的礦冶技術水平很高，然而，時代的久遠和生活方式的轉變讓現代人對礦冶文化有距離感和陌生感，古代先進的技術和設備已經很難引起今天人們關注的興趣。如果僅僅是文字和圖片展示，其中涉及到的很多專業名詞普通人難以理解，更無法感受文化遺產的獨特魅力；基于現有文博設施的補充式礦冶遺產數字博物館，配合現有的文博設施進行演示、操作和體驗，就能起到虛實相應、相得益彰的特殊效果。我們可以在現有實體場館或者某些特定的公共場所設置一定量的數字硬件設備，讓觀眾通過多種交互設備體驗虛擬場景的真實效果，還可以開發出一定的礦冶文化宣傳交互游戲，讓觀眾在游戲中獲取知識和信息，提高對黃石礦冶文化的認識和對展示方式的認同感。

(二)基于互聯網模式的完全式礦冶文化遺產數字博物館

基于互聯網模式的完全式礦冶文化遺產數字博物館是一種不需要依賴其它現有設施，設備和展品相對獨立的展示解決方案。通過將數字化信息采集建立的礦冶文化遺產數據庫和利用數字技術開發的各種黃石礦冶文化遺產保護數字展示平臺進行全方位整合，開發出一套完整的數字后臺就可以實現文物資源的互動展示、信息共享和科學管理[3]。圖6所示是黃石礦冶文化遺產數字博物館建設的框架；圖7所示是基于互聯網模式的完全式黃石礦冶文化遺產數字博物館的結構。

圖6　黃石礦冶文化遺產數字博物館建設框架

圖7　完全式黃石礦冶文化遺產數字博物館結構

基于互聯網模式的完全式礦冶文化遺產數字博物館的構建以數字化的方式重新設計構建，由于使用了虛擬現實技術進行展示，使展示的視覺語言有了縱深的擴展性，有效地彌補了傳統展示設計被動觀察的缺陷[4]?；诨ヂ摼W模式的完全式礦冶文化遺產數字博物館通過存儲文物的各種數據和信息，“可以在空間和時間維度上不斷積累，既是一部文物存世的生命檔案，又可以是逼真的文物立體圖景，還可以是歷史場景的虛擬再現，它能夠將不同地域的文物關聯起來，以智能化的手段集中展示。”[5]基于互聯網模式的完全式黃石礦冶文化遺產數字博物館充分利用互聯網以及GIS、虛擬現實、數據倉儲等最新的數字技術，對礦冶文化遺產進行全方位、多層次的互動性展示和宣傳，這是傳統博物館無法企及的。

四、結束語

目前，黃石已成功舉辦了兩屆礦冶文化旅游節，礦冶文化論壇都是其中的重頭戲，會上，專家們對利用數字技術保護和利用礦冶文化遺產，建立黃石礦冶文化數字博物館一直都非常重視也非常期待。對此，湖北理工學院長江中游礦冶文化與經濟社會發展研究中心專門成立專班進行研究和建設，還積極爭取中央財政支持地方高校項目的經費支持，如今已經取得了一定的成績，但是，由于數字技術的先進性和前沿性，在軟硬件的技術研究和協調等方面還需要進一步加強。對黃石礦冶文化遺產進行保護只是基礎，發揚和利用才是目的。通過數字技術的開發和運用，不僅可以提高文博單位的展示和宣傳效果，也更加貼近數字時代人們的生活習性，是文化事業與時俱進、不斷創新的必然結果。

參考文獻

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[2]杜娟.信息資源數字化對社會的影響[J].經濟研究導刊, 2010(11)：196-197.

[3]李勛祥.黃石礦冶文化虛擬博物館的構建理念及其意義[J].黃石理工學院學報(人文社會科學版), 2008(5)：1-3.

[4]黃勝達.移動智能平臺改變博物館[J].經濟研究參考， 2013(34)：61-64.

[5]王裕昌.數字博物館工程芻議[J].甘肅科技, 2006(5)：213-216.

(責任編輯尹春霞)

The Application of Digital Technology in the Protection of Huangshi Mining and Metallurgy Cultural Heritage

LIU Manzhong

(School of Arts, Hubei Polytechnic University, Huangshi Hubei 435003)

[Abstract]Huangshi is rich in mining and metallurgy culture and boasts a large number of mining and metallurgy cultural heritages.Now it is very urgent for Huangshi to protect and utilize the quintessence of Huangshi's culture with a history of thousands of years——mining and metallurgy culture.This paper elaborates on the digital information collection, the establishment of database and the development of relevant digital technology of Huangshi mining and metallurgy cultural heritage.It also puts forward the design scheme for establishing digital museum of Huangshi mining and metallurgy cultural heritage.

[Key words]digital technology; mining and metallurgy culture; protection of cultural heritage; utilization

[收稿日期]2016-01-06

*[基金項目]湖北省“基層社科研究資助” 立項課題 “黃石礦冶文化遺產的數字化復原與保護”，項目編號：hbssk115jz024；湖北理工學院教研項目“關于在虛擬現實與數字藝術設計專業高年級階段開展工作室教學模式的探究”，項目編號：201135。

[作者簡介]劉滿中，副教授，碩士;研究方向：環境設計和數字媒體藝術。

[中圖分類號]G127

[文獻標識碼]A

[文章編號]2095-4662(2016)03-0005-05

DOI編碼:10.3969/j.ISSN.2095-4662.2016.03.002