文物仿復產品數字化技術應用研究

[摘 要]隨著國民經濟的發展，文化創意產業在國民經濟中的占比逐年提高，其中與文物相關的文創產品占很大比例。針對文創產品，特別是文物仿復產品的數字化應用方案現階段還不成熟，不能滿足數字博物館、文物數字化及相關文創產品的需求。故針對此問題，結合實際情況，進行了文物仿復產品數字化技術應用的課題研究，提出一套適合文物數據采集、三維建模的操作流程，對不同器型文物的仿復產品設計提供參考，為后續的市場化做好準備。

[關鍵詞]文物仿復；數字化；市場化

[中圖分類號]J0-05 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-7556（2024）3-0033-03

本文文獻著錄格式：周哲.文物仿復產品數字化技術應用研究[J].天工，2024（3）：33-35.

一、背景

黨的十八大以來，我國文化創意產業進入高速發展期。2021年，文化和旅游部發布《“十四五”文化產業發展規劃》（以下簡稱《規劃》）。《規劃》明確了“十四五”文化產業發展的總體要求、重點任務、保障措施，系統部署指導文化和旅游系統文化產業工作，描繪文化產業發展藍圖。國家統計局2023年10月30日發布的數據顯示，2023年以來，隨著我國經濟持續恢復向好，文化市場供需潛能加快釋放，文化產業各項政策顯效發力，文化核心領域、文化新業態均呈現較快增長，文化產業恢復向好的發展態勢得到進一步鞏固加強。據對全國7.2萬家規模以上文化及相關產業企業調查，2023年前三季度，文化企業實現營業收入91 619億元，比上年同期增長7.7%。北京的文化創意產業與國際金融、生物技術等同屬于自貿區的高端產業片區，北京市作為全國文化中心的城市定位十分明確。文化創意產業發展機遇良好，文創產品設計行業具有較大的發展空間。

筆者針對現有情況，結合高職院校現有的場地設備實際情況，進行了文物仿復產品數字化技術應用的課題研究，目的在于將數字化建模的理論，應用到文物的數字化實踐，摸索出一套適合文物仿復產品設計的數字化技術流程，用于新出土文物的搶救性數據采集、現有文物的保護性數據建模修復、數字博物館的建設及相關文創產品的開發設計等領域。此外，本課題在理論研究及課題實施的各個環節的成果，都將為高職院校的工業設計專業建設提供有力的參考依據。

二、國內外研究現狀

我國的博物館文化創意產業起步較晚，目前處于探索期，文化創意產業市場還不成熟，但具備很強的發展潛力。截至2019年底，全國已備案的博物館達到5 535家，其中文物行業博物館的數量最多，有2 929家；按博物館質量等級統計，目前全國共有已定級博物館 855 家，未定級博物館4 680家；按省級行政區（以下簡稱“省份”）統計，除新疆生產建設兵團外，全國31個省、自治區、直轄市平均每個省份擁有博物的數量為178家。目前我國從事文物數字化的頭部企業約有17家，高質量文物數字化能力約一年2萬件。

2021年，為深入貫徹落實習近平總書記關于繁榮發展文化事業和文化產業的重要指示精神，進一步推動文化文物單位文化創意產品開發，文化和旅游部等八部門聯合印發《關于進一步推動文化文物單位文化創意產品開發的若干措施》（以下簡稱《措施》），《措施》立足新發展階段，貫徹新發展理念，聚焦當前制約行業發展的瓶頸，圍繞基層實際需求，提出了一系列具體工作措施。《措施》指出，要增強文化創意產品開發主體活力，鼓勵各級各類博物館、美術館、圖書館、文化館、群眾藝術館、紀念館、科技館、非物質文化遺產保護中心、藝術院團及其他文化文物單位開展文化創意產品開發。提升文化創意產品開發科技應用水平，堅持創新驅動，鼓勵開發數字文化創意產品。培育一批創新型裝備研發和生產服務企業，加強文化創意內容和技術裝備協同創新。《措施》強調，要把握正確導向，堅持以社會主義核心價值觀為引領，深入挖掘文化文物資源的精神內涵，使文化創意產品成為廣大人民群眾感悟中華文化、增強文化自信的重要載體。

國外的博物館文創產品開發工作起步較早，20世紀中期各博物館就開始了相關業務的探索。世界各大博物館都對本博物館中代表性強的文物進行了全方面的文創開發，使得消費者在參觀博物館之余，還能購買自己喜愛的各種文創產品。為保證博物館健康有序地發展，國際博物館協會在1986年發布了《博物館專業工作人員職業道德準則》（ICOM Code of Professional Ethics），并在2004年進行修訂并發布，即現行的《ICOM博物館職業道德準則》，規定了博物館在發展過程中要遵循的職業道德，并成立了國際博協道德常設委員會（ICOM Standing Committee on Ethics，簡稱ETHCOM），以監督博物館日常工作包括文創設計工作，從而保證了博物館在文創產品方面避免了一些有爭議產品的出現，促進博物館文化創意產品不斷推陳出新。

通過對現有情況的分析，總體而言，我國博物館對文化創意產品的研發設計還處在嘗試摸索階段，大多數博物館文創同質化現象普遍，集中體現于文物表象的元素提取，對文物內涵挖掘不足，導致文化傳播停滯在文物形態層面。摸索一套通用性強的，適合各種材質、器型文物的數字化采集操作流程是本課題的研究內容。

三、主要研究內容

（一）摸索操作流程

1.文物的三維數字化模型采集

（1）在數據采集前，要綜合考慮文物的器型、大小、反光度、薄厚度等條件，選擇合適的鏡頭、曝光度和掃描拼接方法以保證三維數字化模型數據采集準確無誤。首先要對掃描儀的全部組件進行確認，確認無誤后進行掃描儀的組合連接。之后要在掃描開始前完成對掃描儀的標定，以提高掃描儀的掃描精度。在標定過程中注意保證測量頭水平。在掃描過程中要注意調節掃描儀測量頭的角度，以保證掃描儀的掃描點與瓷碟待掃描位置保持重合。

（2）設置好掃描參數之后開始采集工作。采集過程中，要保證掃描環境條件不發生變化，嚴禁周圍人員干擾或環境照明情況發生變化。一旦周圍環境發生變化，可能出現掃描失敗的情況。

（3）采集結束后，對數據拼接進行優化并封裝。

（4）使用專業軟件 Geomagic Wrap對其三維數據進行網格數據處理以得到修復完成的模型。

（5）對齊坐標系后輸出具有正確坐標系統的數據，從而完成文物三維數字化模型的數據采集工作。

2.文物的影像數據采集

（1）影棚選擇及調整。首先要根據所拍照的對象特征選擇適當的燈棚和轉臺。選擇的燈棚要保證拍攝時的燈光條件對文物的影響最小，且要保證拍攝時燈光角度始終處于最佳位置，盡量避免發生反光。為提高燈光的柔和度，可在燈表面添加一層柔光布以減少反光的發生。同時選擇適當的轉臺以保證文物在最終成圖上的合理占比。

（2）相機校準。一般采用拍攝白平衡的方式進行相機校準工作，具體流程如下：將棚內所有燈全部開啟至最亮，色卡放置到轉臺中央，調整好角度拍攝白平衡，確認無誤后調整相機參數，應用白平衡，從而完成相機校準工作。

（3）實物拍攝。拍攝時要注意上部、底部、正面、反面都需拍攝到，拍攝過程中要注意實物的四周邊、角要與相機保持90度正對方向進行拍攝（見圖1、圖2）。

在所有照片拍攝結束后，要導入電腦查看照片是否符合要求。仔細確認照片是否都按要求拍攝完畢，上部、底部、反面、正面照片是否都清晰、顏色是否一致等，如發現有欠缺或不滿足要求的需及時重新拍攝以滿足標準要求。

經過以上步驟，完成了文物的三維數字化模型以及表面影像數據的采集工作，接下來通過紋理處理軟件對瓷碟模型和表面影像數據進行映射處理，從而使得最終呈現的三維數字模型具備與實物相同的視覺效果，可用于線上博物館的展示、研究（見圖3）。

（二）做好市場化準備

本課題基于現有三維掃描技術和3D逆向建模理論的數字化操作流程，現已應用于實際的文物數字化采集工作中。北京京西時代科技有限公司在實際工作中采用了這套工作流程完成數字化采集工作，應用范圍包括瓷器、陶器、青銅器、古錢幣等，使用后企業反饋工作效率確有提高。

（三）提供參考依據

北京是全國教育中心，其教育水平在全國處于領先地位。北京開設工業設計專業的高等院校較多，但截至2019年，高職院校中只有北京電子科技職業學院在二級學院藝術設計學院下開設了產品藝術設計專業，而在北京目前文博文創產業發展趨勢下，對于從事文創產品設計的技能型人才市場呈現出較大的需求空間，北京地區高職院校開設具有北京地區特色的工業設計專業（三維數字化設計方向）具有比較明顯的區域優勢。我校開設具有北京地區自身特色的工業設計專業可謂具備了“天時”和“地利”，而本課題基于現有三維掃描技術和3D逆向建模理論、結合文物實際特點的適合現階段軟硬件條件的數字化操作流程的提出，無疑就是專業建設的“人和”了。由此可見，本課題為我校工業設計專業的建設和人才培養提供了參考依據。

四、總結

文章經過詳盡的研究，提出一套適合文物數據采集、三維建模的操作流程，并已投入實際工作中。在完成文物數據采集、三維建模的基礎上，充分利用北京的博物館優勢，對不同器型文物的仿復產品設計提供了參考，為后續的市場化做好了準備。

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