3D建模在西藏文物遗产保护中的功用探析

赵 青，李欣亮

（1. 西藏民族大学信息工程学院，陕西 咸阳 712082；2. 西藏民族大学西藏光信息处理与可视化技术重点实验室，陕西 咸阳 712082）

3D建模在西藏文物遗产保护中的功用探析

赵 青1，2，李欣亮1，2

（1. 西藏民族大学信息工程学院，陕西 咸阳 712082；2. 西藏民族大学西藏光信息处理与可视化技术重点实验室，陕西 咸阳 712082）

3D建模是保护文物遗产的关键技术，以西藏地区传统文物遗产保护为前提，从三维扫描、数字软件、三维打印3个方面，分析了3D建模在西藏文物遗产保护中的作用，旨在为推动我国传统文化的传承发挥积极作用。

3D建模；三维软件；西藏；文物遗产保护

我国各地区拥有丰富的文化遗产，尤其是西藏地区，西藏是西藏古人氏族的发源地，自公元7世纪开始，文成公主将中原地区的文明传往西藏，由此便形成了千余年的西藏文明。西藏是印度佛教的传入地，有着十分丰富的佛教文化，大昭寺、甘丹寺等举世闻名的风景名胜，布达拉宫在雪域高原的衬托下将西藏独有的藏式文化发扬光大。为避免持续遭受岁月的侵蚀，该地区文物遗产保护工作逐渐被提上日程，受信息技术的影响，3D建模在其中发挥了重要作用，为我国物质文化遗产的保护工作提供了先进的技术支持。

1 西藏文物遗产

1.1 布达拉宫

布达拉宫是传统的藏式古建筑，这座雄伟的建筑最初是松赞干布为了迎娶文成公主而建，直到1645年洛桑嘉措将其重建之后，便成为供奉历世达赖喇嘛灵塔、冬宫居住、办理重大宗教与政治仪式之地[1]。布达拉宫不仅作为藏式古建筑闻名于世，同时也是藏传佛教圣地，吸引观光客不计其数，由此也成为西藏文物遗产之一。

1.2 大昭寺

大昭寺又被称作“祖拉康”和“觉康”，在藏语中是佛殿的含义，是一座藏传佛教寺院。始建于松赞干布时期，在元明清三朝加以扩建，逐渐形成如今的规模。在建筑风格方面，大昭寺融合了当地和尼泊尔、唐朝、印度等多种艺术，以其特有的文化艺术成为当下藏式佛教建筑的经典。在1961年，大昭寺被列为首批重点文物保护单位，奠定了其在藏式佛教建筑中的地位。

1.3 甘丹寺

甘丹寺在黄教六大寺中地位最为特殊，1409年创始人宗喀巴亲自筹建了此寺，早期是格鲁教派祖寺，在清世宗时被赐名为永寿寺。其名字中的“甘丹”为藏语音译，本意为“兜率天”，也就是未来佛弥勒教化下所产生的世界，迄今为止寺中仍然保留着历代甘丹赤巴遗体灵塔，也收藏了诸多自明代至今的文物，同样是西藏文物遗产之一。

1.4 扎什伦布寺

扎什伦布寺在藏语中被意为“吉祥须弥寺”，作为日喀则地区最大的寺庙，落座于美丽的尼色日山脚下，明朝正统十二年间由根敦主兴建，随后又由罗桑却吉坚赞进行扩建，才得有现在的规模。扎什伦布寺的错钦大殿面积非常大，可容纳超过2 000人同时诵经，且大殿中间摆放释迦牟尼像和根敦主、四世班禅的立像。正殿两旁分布是弥勒殿和度母殿，在寺庙的西侧有极其雄伟的大弥勒殿；另外还有历世班禅灵塔殿，塔中藏有舍利肉身。除了这些优美的建筑之外，扎什伦布寺内还有藏书极其丰富的经院——四扎仓，作为佛教寺庙的扎什伦布寺，与达赖的布达拉宫不相上下，并且和甘丹寺、色拉寺以及哲蚌寺并称为藏传佛教格鲁派“四大寺”，是西藏地区文物重点保护单位之一。

1.5 藏王墓

西藏地区的藏王墓位于风景极为优美的雅鲁藏布江地区，在藏文史书中记载，当时的吐蕃王朝共有35代藏王陵，而这些陵墓也被统称为藏王墓。现如今该地区最大的藏王墓区地处于雅鲁藏布江南岸边的雅隆河畔，由于当地风景秀美、气候宜人，早在古藏族时期便已经是藏族的发祥地，也是藏王松赞干布的出生地，因此受到了极大的重视。其中松赞干布陵的墓壁在材料的选择上主要以方石为主，外部为厚土墙，辅以碎石筑成高为2 m多的土丘。传言松赞干布陵墓下方有一座宏伟的地宫，其中有包括释迦牟尼、观音菩萨、松赞干布在内的诸多塑像，以及镶嵌的金银珠宝等。松赞干布陵的顶正中最初设置了一座祭祠，且在祭祠内部供奉了松赞干布、文成公主等多人塑像，然而因为时间的侵蚀，原本的建筑也已经残破，经过近几年的恢复，原本的一些祠宇以及塑像逐渐被修复，吸引了来自全国各地不同民族的同胞，成为西藏地区的文物遗产之一，为藏、汉两个民族的团结以及西藏传统文化的传播发挥了巨大的作用。

2 3D建模在西藏文物遗产保护中的功用

2.1 三维扫描之于文物数字信息

三维扫描技术是建立在光、机、电以及计算机的基础上，对物体的外型与颜色等进行扫描，以此得到物体表面空间坐标的先进技术。随着科学技术的发展，三维扫描技术逐渐实现了向三维全息影像扫描的转变，扫描设备体积也逐渐减小，在携带上更为便捷，精度也更为准确[2]。经过改造的三维扫描仪与计算机相结合，可方便地携带到考古现场，考古人员运用三维扫描设备对文物进行扫描，记录扫描所得信息，既可高效率地完成工作，又不会对现场造成破坏，极大地提升了扫描数据的准确性，在文物保护与修复方面，也得到了更为完整的数字信息。针对博物馆当中已出现些许破损文物，也可以运用三维扫描技术将其存档，将文物的数字信息进行复制，从而实现文物遗产的永久保留。另外，运用相应的软件技术进行残损碎片的拼接与修复，可以将已经破损的文物再次复原，恢复其本身的价值，扫描所得数字信息可以多次利用，这也为文物保护工作提供了数据支持。

2.2 数字软件之于文物修复

文物修复技术在应用过程中，主要是通过文物的定点、非定点进行三维扫描，实现文物形态、材质与色彩的数字信息转化，将所得信息输入电脑中建立3D立体文物模型[3]。扫描仪具有很强的准确性，进行文物扫描时精度高达0.001 μm，技术人员进行信息采集后，将采取所得数字信息输入到计算机中，并利用数字雕刻软件实现文物修复，将已经破损的文物再现。不仅减少了专家的工作量，同时也提高了文物修复工作的效率，同时还以免了修复过程中造成二次损坏。

信息化时代发展下，我国在数字雕刻技术方面得到不断创新与优化，其中应用比较广泛的软件包括Pixologic Zbrush、Autodask Modbox等。将这种技术应用现在的雕刻技术中，能够更方便地操作程序，逐渐成为不可或缺的手段。

(1)利用这种专业技术手段以及其中的数字化信息数据形式，将数据信息系统整理，通过专业扫描的方式对使用软件进行转换与变通，提升软件使用自由度，方便软件本身的雕刻程序运行以及相关数据的统计与记录。据调查资料显示，当下使用比较广泛并且成熟的软件格式包含dxf、OBJ[4]。三维软件在开发之初，针对文件格式等进行系统的安排与设计，对于不同形式的格式都能够顺利打开并使用。

(2)对于已经生成的专业模式，根据使用过程进行专业导入，在控制形式上基本采用现行控制，形成专业线路途经展开使用。在使用期间，需要十分注意其中存在的缺陷或是残存等问题，需要将其中的残存线索进行拼接，形成全新模式形态。

(3)对于重新改善以及拼接的模式，需要将其形态进行转换，变成常使用的OBJ专业格式进行的导入，同时对于使用工具方面需注意，专业排序与布局，保证其中出现的模糊纹理等易于辨认与分析。

(4)使用Zbrush软件进行模型雕刻后，要将模型放入3dmax内重新导出，编辑3D模型UV贴图坐标，最后将坐标接缝出现在复原文物的不显眼的角落部位。

(5)运用Photoshop等图形编辑软件对文物复原所需材质等进行拓扑。

(6)在完成文物纹理绘制后，使用3dmax软件中的纹理烘焙与Photoshop编辑功能，自制高光和光照贴图，利用3dmax中所具备的拓扑贴图功能，将之前制作完成的文物纹理、图案贴等贴合在数字模型中，使其能够与文物原件相似度保持高度一致。

(7)最后利用3dmax当中的光学模拟渲染器vray技术，开始渲染模型，并进行虚拟现实生成，以此完成文物修复工作。

对于这些数字模型的运用，也可以体现在电影、动画中，通过网络的传播使越来越多的文物爱好者了解文物本身所蕴含的价值，从而实现传统文化的传承。利用数字技术并通过三维数字影像的形式将文物加以呈现，可以优化文物遗产的储存方式，即便某一天某文物不复存在，也可以通过数字三维影像的形式再次呈现，让后人能以更为先进的形式接触历史。

2.3 三维打印之于文物复制

进行文物修复时，能否再复刻出一件一模一样的文物是工作者经常思考的问题。随着科学技术的发展，一些翻模技术逐渐被发现并加以运用，例如现在十分常见的蜡像翻模等，然而这种方法，却不能有效避免对于文物的损坏，所以我们可以利用三维打印技术，全面实现文物的复刻。

三维打印技术有FDM和SLA两种，其中FDM技术应用十分简单，以往平面打印是在平面上喷涂墨水，这是针对二维平面而言。三维打印与其不同之处在于：最后生成的是三维全息影像，在模型精度的基础上进行等高线计算，按照计算结果分层次进行喷涂，最后使用胶水将等高线逐层粘结成为完整的三维立体图像。三维打印所使用的墨水与二维打印也存在很大差异性，它主要由金属、塑料等不同的原材料制成。

SLA技术的原材料为光敏树脂，利用计算机控制激光对零件的各个截面数据进行逐点扫描，接受扫描部位所产生的树脂薄层将会在光聚合反应下固化，待完成一层固化之后，再进行下一层的固化，直至形成三维实体模型为止。运用这一方法制作三维立体模型其优势在于：成型速度以及自动化程度较高，正是由于这些优势，才使得SLA技术被广泛应用于文物遗产的复原工作。

一般在文物打印工作中运用较多的是SLA技术，工作人员在完成数字全息影像扫描软件数字修复之后，再利用专业的SLA技术进行文物复刻。在扫描过程中，激光作用下的点位扫描可以将精确度缩小到0.001 μm，使得原文物中的纹理、铭文等均能够实现1∶1的复刻，并且在颜色上能够与原文物保持一致，极大地解决了手工翻模复刻对于文物的损坏问题。

3 结束语

综上所述，西藏地区具有丰富的人文底蕴，所以文物遗产保护工作也逐渐被提上日程，为了更好地保护文物完整，3D建模技术运用十分必要，该技术的应用不仅可以提升文物遗产保护工作效率，同时也极大地保证了我国物质文物遗产的传承。

[1]何勇.大型高浮雕石质文物的数字化探索:以云冈石窟为例[J].中国文化遗产,2016(2):30-33.

[2]彭勇,姚晓伟,胡勇杰.三维激光扫描技术在石质文物保护中的应用研究[J].城市勘测,2016(3):97-100.

[3]董春波.三维数字化造型在雕塑艺术中的运用研究[D].武汉:武汉纺织大学,2016:53-58.

[4]何晓丽,牛加明.三维数字化技术在非物质文化遗产保护中的应用研究:以肇庆端砚为例[J].艺术百家,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

赵青（1991-），女 ，硕士研究生，主要研究方向为西藏民族文化保护研究。 E-mail:345904424@qq.com.