3D建模在西藏文物遺產保護中的功用探析

趙 青，李欣亮

（1. 西藏民族大學信息工程學院，陜西 咸陽 712082；2. 西藏民族大學西藏光信息處理與可視化技術重點實驗室，陜西 咸陽 712082）

3D建模在西藏文物遺產保護中的功用探析

趙 青1，2，李欣亮1，2

（1. 西藏民族大學信息工程學院，陜西 咸陽 712082；2. 西藏民族大學西藏光信息處理與可視化技術重點實驗室，陜西 咸陽 712082）

3D建模是保護文物遺產的關鍵技術，以西藏地區傳統文物遺產保護為前提，從三維掃描、數字軟件、三維打印3個方面，分析了3D建模在西藏文物遺產保護中的作用，旨在為推動我國傳統文化的傳承發揮積極作用。

3D建模；三維軟件；西藏；文物遺產保護

我國各地區擁有豐富的文化遺產，尤其是西藏地區，西藏是西藏古人氏族的發源地，自公元7世紀開始，文成公主將中原地區的文明傳往西藏，由此便形成了千余年的西藏文明。西藏是印度佛教的傳入地，有著十分豐富的佛教文化，大昭寺、甘丹寺等舉世聞名的風景名勝，布達拉宮在雪域高原的襯托下將西藏獨有的藏式文化發揚光大。為避免持續遭受歲月的侵蝕，該地區文物遺產保護工作逐漸被提上日程，受信息技術的影響，3D建模在其中發揮了重要作用，為我國物質文化遺產的保護工作提供了先進的技術支持。

1 西藏文物遺產

1.1 布達拉宮

布達拉宮是傳統的藏式古建筑，這座雄偉的建筑最初是松贊干布為了迎娶文成公主而建，直到1645年洛桑嘉措將其重建之后，便成為供奉歷世達賴喇嘛靈塔、冬宮居住、辦理重大宗教與政治儀式之地[1]。布達拉宮不僅作為藏式古建筑聞名于世，同時也是藏傳佛教圣地，吸引觀光客不計其數，由此也成為西藏文物遺產之一。

1.2 大昭寺

大昭寺又被稱作“祖拉康”和“覺康”，在藏語中是佛殿的含義，是一座藏傳佛教寺院。始建于松贊干布時期，在元明清三朝加以擴建，逐漸形成如今的規模。在建筑風格方面，大昭寺融合了當地和尼泊爾、唐朝、印度等多種藝術，以其特有的文化藝術成為當下藏式佛教建筑的經典。在1961年，大昭寺被列為首批重點文物保護單位，奠定了其在藏式佛教建筑中的地位。

1.3 甘丹寺

甘丹寺在黃教六大寺中地位最為特殊，1409年創始人宗喀巴親自籌建了此寺，早期是格魯教派祖寺，在清世宗時被賜名為永壽寺。其名字中的“甘丹”為藏語音譯，本意為“兜率天”，也就是未來佛彌勒教化下所產生的世界，迄今為止寺中仍然保留著歷代甘丹赤巴遺體靈塔，也收藏了諸多自明代至今的文物，同樣是西藏文物遺產之一。

1.4 扎什倫布寺

扎什倫布寺在藏語中被意為“吉祥須彌寺”，作為日喀則地區最大的寺廟，落座于美麗的尼色日山腳下，明朝正統十二年間由根敦主興建，隨后又由羅桑卻吉堅贊進行擴建，才得有現在的規模。扎什倫布寺的錯欽大殿面積非常大，可容納超過2 000人同時誦經，且大殿中間擺放釋迦牟尼像和根敦主、四世班禪的立像。正殿兩旁分布是彌勒殿和度母殿，在寺廟的西側有極其雄偉的大彌勒殿；另外還有歷世班禪靈塔殿，塔中藏有舍利肉身。除了這些優美的建筑之外，扎什倫布寺內還有藏書極其豐富的經院——四扎倉，作為佛教寺廟的扎什倫布寺，與達賴的布達拉宮不相上下，并且和甘丹寺、色拉寺以及哲蚌寺并稱為藏傳佛教格魯派“四大寺”，是西藏地區文物重點保護單位之一。

1.5 藏王墓

西藏地區的藏王墓位于風景極為優美的雅魯藏布江地區，在藏文史書中記載，當時的吐蕃王朝共有35代藏王陵，而這些陵墓也被統稱為藏王墓。現如今該地區最大的藏王墓區地處于雅魯藏布江南岸邊的雅隆河畔，由于當地風景秀美、氣候宜人，早在古藏族時期便已經是藏族的發祥地，也是藏王松贊干布的出生地，因此受到了極大的重視。其中松贊干布陵的墓壁在材料的選擇上主要以方石為主，外部為厚土墻，輔以碎石筑成高為2 m多的土丘。傳言松贊干布陵墓下方有一座宏偉的地宮，其中有包括釋迦牟尼、觀音菩薩、松贊干布在內的諸多塑像，以及鑲嵌的金銀珠寶等。松贊干布陵的頂正中最初設置了一座祭祠，且在祭祠內部供奉了松贊干布、文成公主等多人塑像，然而因為時間的侵蝕，原本的建筑也已經殘破，經過近幾年的恢復，原本的一些祠宇以及塑像逐漸被修復，吸引了來自全國各地不同民族的同胞，成為西藏地區的文物遺產之一，為藏、漢兩個民族的團結以及西藏傳統文化的傳播發揮了巨大的作用。

2 3D建模在西藏文物遺產保護中的功用

2.1 三維掃描之于文物數字信息

三維掃描技術是建立在光、機、電以及計算機的基礎上，對物體的外型與顏色等進行掃描，以此得到物體表面空間坐標的先進技術。隨著科學技術的發展，三維掃描技術逐漸實現了向三維全息影像掃描的轉變，掃描設備體積也逐漸減小，在攜帶上更為便捷，精度也更為準確[2]。經過改造的三維掃描儀與計算機相結合，可方便地攜帶到考古現場，考古人員運用三維掃描設備對文物進行掃描，記錄掃描所得信息，既可高效率地完成工作，又不會對現場造成破壞，極大地提升了掃描數據的準確性，在文物保護與修復方面，也得到了更為完整的數字信息。針對博物館當中已出現些許破損文物，也可以運用三維掃描技術將其存檔，將文物的數字信息進行復制，從而實現文物遺產的永久保留。另外，運用相應的軟件技術進行殘損碎片的拼接與修復，可以將已經破損的文物再次復原，恢復其本身的價值，掃描所得數字信息可以多次利用，這也為文物保護工作提供了數據支持。

2.2 數字軟件之于文物修復

文物修復技術在應用過程中，主要是通過文物的定點、非定點進行三維掃描，實現文物形態、材質與色彩的數字信息轉化，將所得信息輸入電腦中建立3D立體文物模型[3]。掃描儀具有很強的準確性，進行文物掃描時精度高達0.001 μm，技術人員進行信息采集后，將采取所得數字信息輸入到計算機中，并利用數字雕刻軟件實現文物修復，將已經破損的文物再現。不僅減少了專家的工作量，同時也提高了文物修復工作的效率，同時還以免了修復過程中造成二次損壞。

信息化時代發展下，我國在數字雕刻技術方面得到不斷創新與優化，其中應用比較廣泛的軟件包括Pixologic Zbrush、Autodask Modbox等。將這種技術應用現在的雕刻技術中，能夠更方便地操作程序，逐漸成為不可或缺的手段。

(1)利用這種專業技術手段以及其中的數字化信息數據形式，將數據信息系統整理，通過專業掃描的方式對使用軟件進行轉換與變通，提升軟件使用自由度，方便軟件本身的雕刻程序運行以及相關數據的統計與記錄。據調查資料顯示，當下使用比較廣泛并且成熟的軟件格式包含dxf、OBJ[4]。三維軟件在開發之初，針對文件格式等進行系統的安排與設計，對于不同形式的格式都能夠順利打開并使用。

(2)對于已經生成的專業模式，根據使用過程進行專業導入，在控制形式上基本采用現行控制，形成專業線路途經展開使用。在使用期間，需要十分注意其中存在的缺陷或是殘存等問題，需要將其中的殘存線索進行拼接，形成全新模式形態。

(3)對于重新改善以及拼接的模式，需要將其形態進行轉換，變成常使用的OBJ專業格式進行的導入，同時對于使用工具方面需注意，專業排序與布局，保證其中出現的模糊紋理等易于辨認與分析。

(4)使用Zbrush軟件進行模型雕刻后，要將模型放入3dmax內重新導出，編輯3D模型UV貼圖坐標，最后將坐標接縫出現在復原文物的不顯眼的角落部位。

(5)運用Photoshop等圖形編輯軟件對文物復原所需材質等進行拓撲。

(6)在完成文物紋理繪制后，使用3dmax軟件中的紋理烘焙與Photoshop編輯功能，自制高光和光照貼圖，利用3dmax中所具備的拓撲貼圖功能，將之前制作完成的文物紋理、圖案貼等貼合在數字模型中，使其能夠與文物原件相似度保持高度一致。

(7)最后利用3dmax當中的光學模擬渲染器vray技術，開始渲染模型，并進行虛擬現實生成，以此完成文物修復工作。

對于這些數字模型的運用，也可以體現在電影、動畫中，通過網絡的傳播使越來越多的文物愛好者了解文物本身所蘊含的價值，從而實現傳統文化的傳承。利用數字技術并通過三維數字影像的形式將文物加以呈現，可以優化文物遺產的儲存方式，即便某一天某文物不復存在，也可以通過數字三維影像的形式再次呈現，讓后人能以更為先進的形式接觸歷史。

2.3 三維打印之于文物復制

進行文物修復時，能否再復刻出一件一模一樣的文物是工作者經常思考的問題。隨著科學技術的發展，一些翻模技術逐漸被發現并加以運用，例如現在十分常見的蠟像翻模等，然而這種方法，卻不能有效避免對于文物的損壞，所以我們可以利用三維打印技術，全面實現文物的復刻。

三維打印技術有FDM和SLA兩種，其中FDM技術應用十分簡單，以往平面打印是在平面上噴涂墨水，這是針對二維平面而言。三維打印與其不同之處在于：最后生成的是三維全息影像，在模型精度的基礎上進行等高線計算，按照計算結果分層次進行噴涂，最后使用膠水將等高線逐層粘結成為完整的三維立體圖像。三維打印所使用的墨水與二維打印也存在很大差異性，它主要由金屬、塑料等不同的原材料制成。

SLA技術的原材料為光敏樹脂，利用計算機控制激光對零件的各個截面數據進行逐點掃描，接受掃描部位所產生的樹脂薄層將會在光聚合反應下固化，待完成一層固化之后，再進行下一層的固化，直至形成三維實體模型為止。運用這一方法制作三維立體模型其優勢在于：成型速度以及自動化程度較高，正是由于這些優勢，才使得SLA技術被廣泛應用于文物遺產的復原工作。

一般在文物打印工作中運用較多的是SLA技術，工作人員在完成數字全息影像掃描軟件數字修復之后，再利用專業的SLA技術進行文物復刻。在掃描過程中，激光作用下的點位掃描可以將精確度縮小到0.001 μm，使得原文物中的紋理、銘文等均能夠實現1∶1的復刻，并且在顏色上能夠與原文物保持一致，極大地解決了手工翻模復刻對于文物的損壞問題。

3 結束語

綜上所述，西藏地區具有豐富的人文底蘊，所以文物遺產保護工作也逐漸被提上日程，為了更好地保護文物完整，3D建模技術運用十分必要，該技術的應用不僅可以提升文物遺產保護工作效率，同時也極大地保證了我國物質文物遺產的傳承。

[1]何勇.大型高浮雕石質文物的數字化探索:以云岡石窟為例[J].中國文化遺產,2016(2):30-33.

[2]彭勇,姚曉偉,胡勇杰.三維激光掃描技術在石質文物保護中的應用研究[J].城市勘測,2016(3):97-100.

[3]董春波.三維數字化造型在雕塑藝術中的運用研究[D].武漢:武漢紡織大學,2016:53-58.

[4]何曉麗,牛加明.三維數字化技術在非物質文化遺產保護中的應用研究:以肇慶端硯為例[J].藝術百家,2016(3):231-233.

Analysis on the Function of 3D Modeling in Tibet Heritage Conservation

ZHAO Qing1，2，LI Xinliang1，2
（1. Xizang Key Laboratory of Optical Information Processing and Visualization Technology，Xianyang Shaanxi 712082,China; 2. The Department of Information Engineering Xizang University for Nationalities ，Xianyang Shaanxi 712082,China）

3D modeling is the key technology to protect cultural relics,in order to protect the Tibet traditional cultural heritage as the premise,fromthree aspects as 3D scanning,digital 3D printing software,,analysis the function of 3D modeling in the protection of the cultural heritage of Tibet in the Chinese traditional culture and heritage has played a positive meaning.

3D modeling; 3D software; Tibet; heritage conservation

G03

：A

趙青（1991-），女 ，碩士研究生，主要研究方向為西藏民族文化保護研究。 E-mail:345904424@qq.com.