武当山琉璃官窑传统工艺的数字化保护与应用

穆波 张钰

（武汉工程大学艺术设计学院，武汉 430205）

目前，交互性、多感官性的信息传播方式正逐渐替代传统的图文说明和实物展览[1]，传统的文物展示方式已不再满足时代发展与公众的需求，合适的文物展现手段与方式能够帮助公众深入了解文物背后的故事。武当山琉璃官窑烧制的琉璃建筑构件主要是用于明代武当山建筑群的修建，随着琉璃官窑的发掘，有关琉璃官窑与琉璃瓦的文化也急需传承与发扬。数字化时代是继工业时代和信息时代之后的一个新时代[2]，文章结合当下流行的VR 虚拟现实技术，打造生动的琉璃瓦烧造场景，以便捷的操作方式，推动武当山琉璃官窑的文化传播，吸引更多人来体验琉璃瓦制作工艺，达到传承文化的目的。

1 武当山琉璃官窑研究现状

武当山琉璃官窑遗址位于湖北省丹江口习家店镇庞湾村，是目前为止在我国发现的保存完好的第五座明代官窑遗址，该窑厂为专属皇家琉璃窑厂，此处的琉璃建筑构件主要用于当时武当山建筑群的营建活动。在紫禁城600 年大展上，三件出土于武当山琉璃官窑遗址的琉璃建材亮相大展。从历史文化传承来看，武当山琉璃瓦的展出是对传统文化的守护与展望，守护的是武当山建筑群中已被发掘和未被发掘的琉璃官窑遗址，展望的是能够发掘更多可以运用于传统文化研究和现代应用的线索与元素。有关明代琉璃官窑的发掘数目较少，据相关文献记载，已发掘的窑址有明代南京聚宝山琉璃窑、南京雨花台窑岗村明代琉璃窑址等。除了南京外，还在安徽的当涂县也发掘出了明代的琉璃窑址。在考古研究方面，目前有关武当官窑遗址的研究，有与明代五龙宫、玉虚宫琉璃构件以及瓦件文字进行实物并联考证的研究[3]，和对庞湾琉璃瓦样品进行显微结构观察的研究，此研究验证了庞湾遗址琉璃瓦的高规格性[4]。随着对琉璃瓦官窑发掘的深入，关于琉璃瓦的研究也在逐步成型。

2 武当山琉璃官窑传统工艺数字化的意义

2.1 实现文物多元化展示

在信息发展和资源共享的时代，随着虚拟现实技术与数字化技术的快速发展，传统场馆的展示设计理念早已无法满足时代的要求[5]，传统的文物展现方式会使观众只是走马观花，并未对文物深入探索，在这样的环境下，文物展览的目的与效果没有被最大程度地发挥出来。在数字技术的作用下，产生了不同领域的数字产物，数字化时代的发展让艺术的表现方式从二维空间转化到了多维空间[6]。其中，虚拟仿真技术更适合用于改变传统的文物展现形式。如今，虚拟现实技术在世界范围内已经有了很广泛的发展[7]。许多年轻人已经掌握信息技术的使用，文化的数字化显得尤为重要[8]。将数字化技术运用到文物的展示上，让文物可以不拘泥于在特定的地方展示，一套VR 设备就能让观众近距离接触文物，这使参观地点不必是博物馆，可以是教室、公园、商场等。

2.2 传承琉璃工艺文化

传承和发展的重要意义在于实现文化自信，是中华民族的伟大复兴不可或缺的重要精神支柱[9]。虚拟仿真技术的应用，不仅能让人体验琉璃瓦的制作过程，也是对琉璃瓦制作工艺的一种保护，即使有一天因为某个原因，琉璃官窑不复存在，那时的人们还能够用VR 还原它的制作场景，展示其中所用到的传统手工业设备与工具，使这种文明永续地保存下来。虚拟现实技术与文化的结合，是传统文化传承的新篇章，对社会发展具有重要价值[10]。

3 武当山琉璃官窑的传统工艺的数字化保护与利用流程

武当山琉璃官窑传统手工艺的数字化保护与利用，建立数据库是一个重要方法，数据库的建立为实现武当山琉璃官窑传统手工艺的数字化打下基础，为还原烧造场景提供可能性。有了数据库的数据支撑，就能对数据库的内容进行可视化设计，再根据武当山琉璃官窑的烧制过程，设计体验流程。在进行数字化设计前确定实施流程包括工艺背景分析、工艺数据库的搭建、工艺数据的可视化三方面。

3.1 工艺背景分析

结合武当山琉璃官窑的实际情况，分析其中需要表达的文化内涵与需要传承的手工艺制作方法，根据需求提出具有针对性的保护与利用方案。武当山琉璃官窑是少数已被发掘的明代琉璃官窑之一，琉璃瓦烧制技艺是目前急需保护和恢复的中国传统手工技术，除了让有经验的工匠去传承琉璃制作的工艺之外，让更多的人群接触到这一工艺并且去学习传承它，也是非常重要的。而由于场地、设备的局限，对于此类工艺感兴趣的人群，也较难有机会亲手体验制作的过程，即使有一定物质条件，由于实操的技术性门槛，体验者难以短时间内见到成效，而浅尝辄止。这些因素都阻碍了喜爱传统工艺的人群进一步探索的脚步。数字化技术和虚拟仿真技术的应用则能将条件的限制最小化，专业的VR 硬件设备和有限的场地，就能让人体验到传统制作工艺的乐趣。琉璃瓦的制作可以借助虚拟仿真技术，还原完整的琉璃瓦制作流程，借助VR 设备的虚拟场景体验，实现现实中难以做到的工作。此外，虚拟仿真技术的普及与应用也为复原琉璃瓦烧制技艺提供了一种全新可行的思路[11]，让更多的人能够近距离地接触与了解武当山琉璃官窑的传统手工艺。

3.2 工艺数据库的搭建

深入琉璃官窑遗址进行考察，结合考古发掘资料测算、预估窑门、窑膛尺寸；将出土琉璃瓦构建分类梳理，记录种类、颜色、尺寸等信息；寻访当地陶瓷手工艺人，结合史料与琉璃瓦制作工艺，确定武当山琉璃官窑制作的工具与流程，为后期进行数字化保护与利用做好准备。数字化保护与利用的过程中需要输入要还原的物体的尺寸，尽可能多地将武当山琉璃官窑的各种物品数据采集好加入数据库，为VR 虚拟展示提供更多可选择使用的信息。

制作工具是琉璃瓦制作工艺的载体，琉璃瓦是制作工具制作的结果。现存明代五龙宫、玉虚宫琉璃瓦标本质量仍属上乘，瓦声敲击清脆，瓦胎厚重，瓦色为淡赭黄色，釉色深稳圆润，高倍放大镜可看到釉面龟裂现象，由此可见琉璃瓦制作工艺的精湛[12]。琉璃瓦的制作过程复杂且耗时较久，运用合适的制作工具不仅能提高工作效率，更能保证琉璃瓦的制作质量。经过实地调研，拍摄了武当山琉璃瓦的制作全流程，每一个制作步骤运用到的工具也不同。每一项步骤都有专门的技艺者负责操作。通过搭建武当山琉璃官窑的工艺数据库，完整地呈现琉璃瓦的制作过程，深入每一个制作环节，有效的保留、传承这项珍贵的传统手艺。琉璃瓦的制作工具材质以木质材料为主，金属材质的多为铁制品，特点是原料易得，制作工艺简单。武当山琉璃官窑所烧制琉璃瓦的制作技术含量高，物件精美，是为皇家建筑所用，通常需要有经验的技艺者进行制作，从选料、制坯，再到素烧、上釉、再烧，最后检验成品。

3.3 工艺数据的可视化

通过搭建数据库，借助数字化技术，实现武当山琉璃官窑传统工艺的制作流程的可视化。通过导入图像数据等信息，将平面化、文字类的信息转化成具有视觉效果的形式，从而向观众展示武当山琉璃官窑的独特魅力。数据库内容包括：工作场景搭建，例如练泥室、操作间、晒坯场等；文字信息的图文、表格；窑炉与工具的尺寸等。系统设计部分，确定好操作界面的设计规范、字体规范、背景图片、交互按钮标识、对话框等内容。将风格样式进行统一化处理，使操作系统具有统一性和美观性，增强用户的体验感。

数据处理方面，根据数据的类型进行分类，导入数据库。将不同状态的泥料、窑炉温度数据、火焰颜色、工具等依据制作流程一一对应，制定出体验者在虚拟体验过程中的操作与互动的标准，将所收集的数据嵌入相对应的环节，有效利用数据。运用三维技术处理武当山琉璃官窑的相关数据，搭建体验者所需的虚拟场景，在平面软件中绘制好场景图、工具图以及互动动效等，导入三维软件进行场景生成，反复模拟可能发生的用户行为，以检测数据处理的完整度。

操作规范测试方面，针对每一步操作设定操作规范，设定操作正确反馈与操作不当反馈，并能够进行提示或教学演示；导入详细的操作和烧造过程信息表现和数据，设定各个步骤使用不同工具后，陶泥的形态变化、不同温度下窑炉气氛状态调节以及烧成品随机效果展示等。所有操作均符合规范后即可投入使用。

4 武当山琉璃瓦制作工艺的数字化实践

用数字技术建立武当山琉璃官窑传统手工业设备与工具数据库，并运用虚拟仿真技术进行操作演绎，最主要的目的，就是能让体验者可以全身心地投入到传统的琉璃瓦制作过程中去。琉璃瓦烧制过程较为复杂，在不同制作阶段需要用到不同的工具，因此，VR 模拟的每一个板块的内容也不相同。在实际操作的过程中，把重心放在对传统工具的使用上，目的在于让体验者认识每一项制作工具，并能够正确地选择、使用工具。基于琉璃瓦制作流程的数字化实践步骤如下。

4.1 体验炼泥、制坯

体验前准备：佩戴VR 眼镜。出现操作主界面，如图1 所示，需首先选择模块一：炼泥、制坯场景模块。第一步，虚拟场景中，用动画效果展示泥块捂闷五天的过程，通过VR 眼镜，体验者可以清晰地观察捂闷第一天到捂闷第五天制瓦土的变化。第二步，体验者根据画面提示选取制瓦土，用传统扪杀、脚踩的工具，根据屏幕指示的方式炼泥。第三步，进入炼泥场景，随着眼前的步骤指示行动，完成前三次炼泥，移动道具将泥土移至室内场景，再次进行三次炼泥动作。第四步，体验者将炼好的泥料按需要的尺寸摊平，在虚拟工具箱中选择合适的工具，如图2所示，根据投影指示，将泥料切割成厚薄均匀的泥坯。第五步，将泥坯转移到传统的瓦匝子上，选择瓦拍子工具，将泥坯拍平成影像展示效果。第六步，根据画面提示，用工具箱中的金属薄片切下多余泥坯。第七步，移动瓦匝子至室外场景，放平后，卷曲抽出瓦匝子，瓦匝子自动归入工具箱。第八步，选择瓦划子工具，沿画面显示的虚线分割线将湿坯划成四块，湿坯制作完成，并自动归入材料包。此时根据画面提示，进入下一场景。

图1 虚拟主界面示意

图2 工具箱界面示意

4.2 体验制作筒瓦、瓦当

第一步，将筒瓦制作工具在操作界面根据提示依次序组装。第二步，在操作界面可选择筒瓦模具，在材料包中取出四分之一的泥坯放入选好的模具内。第三步，选择衬布工具，将衬布铺好，用木锤工具锤实，选择小刀将多余的部分切除，并修整。第四步，在材料包中，选择一块泥料，加水和成新材料稀泥。第五步，选择七齿木梳工具划毛勾头粘接处，涂上稀泥，以便粘接牢固。第六步，用力按压勾头磨具，使之与筒瓦划毛处吻合，选择刀具去除多余的瓦泥。第七步，在工具箱中拿出托盘，使用托盘将制作好的勾头筒瓦从模具里起出来，转移到架子上，拿掉衬布，将衬布归回工具箱。第八步，从材料包中选择大小适中的软泥饼放入陶具，拓印出清晰的纹饰。第九步，选择钢丝锯工具挂掉多余的软泥，放到场景指示位置晾干，晾干后形态和颜色会发生改变。第十步，根据画面提示，从材料包中选择筒瓦，与晾好的瓦当粘接。完成这一步骤后，跟随画面提示进入下一场景。

4.3 体验制作滴水

第一步，工具箱内选择滴水模型，材料箱中取出一块软硬适度的瓦泥放入模具，用力拍打压实。第二步，用刀具去除多余的瓦泥，连同模具放到画面指定区域等待晾干，当晾至一定硬度时会发出提示。第三步，将晾好的模具起出，与板瓦粘接，放入材料包。第四步，选择刀具将瓦片切割下来，根据画面指示，放到跟瓦片曲度相同的架子上去，等待晾到合适硬度。第五步，从材料包中取出刚才制作的滴水头，将它们粘接起来。第六步，用刀具根据画面打出的虚线分割线，沿线切割出大约倾斜20 度的板瓦大头。第七步，选择七齿木梳工具将板瓦粘接处划毛，选择稀泥涂抹在粘接处进行粘接。第八步，从材料箱中选择软泥条粘在连接处粘牢。第九步，选用七齿木梳在板瓦和滴水连接处划毛，用稀泥工具涂抹。第十步，粘上软泥条，选择刀具对照画面效果图步骤修整瓦面，切齐瓦边，滴水制作完成，归入材料包。进入下一场景。

4.4 体验制作梢头

第一步，在材料箱中选择一块湿泥。第二步，从工具箱中选择喜欢的梢头模具，将湿泥放入模具，用木锤工具锤实。第三步，选择钢丝锯工具去除多余的部分，制成梢头泥板。此时画面会显示正确的梢头尺寸。第四步，根据显示，将泥板切割为梢头尺寸。第五步，选择七齿木梳工具划毛粘接处，涂上稀泥，按照梢头现状进行粘接。第六步，粘接好自动进入雕刻场景，有多个梢头纹饰的模板可供选择，只需使用刻刀工具，沿着模板线路切割即可。第七步，切割完毕后，生成挖空模型，放入指定区域晾干。随后进入下一场景。

4.5 体验高温素烧、施釉

传统烧制过程，胎体放入窑炉后，直接等待烧好后的成品，但在VR 虚拟仿真实践场景中，体验者可以看到坯体烧制的过程。第一步，将胎体放入窑炉后，根据提示调制窑内温度，有三个选项可选：940度、1 040 度、1 140 度，需要选择正确的选项（1 140度），才能继续下一步骤。现实烧制需要10 小时，在虚拟场景中，只需要10 秒，在这10 秒中，体验者能看到窑内火焰、坯体颜色等的变化。第二步，在材料包中选择稀釉，按照画面提示，将稀釉均匀的浇到烧好的坯体上，再次放入场景中的窑炉内。第三步，选择烧制温度，同样有三个选项可选：750～790 度、790～850 度、780～810 度。需要选择正确的选项780～810 度，才能继续下一步骤。现实烧制时长六小时，虚拟场景将时间压缩为6 秒，同样地，可以在这6 秒中观察坯体烧制过程的变化。第四步，等到12 小时（12 秒）后，开窑取出烧好的琉璃瓦，放到展示区储存。所选模具不同，每个人制作出来的样式也各不相同。

5 结语

武当山琉璃官窑传统手工艺的数字化保护与利用对于当代研究琉璃瓦制作工艺有着重要意义，也会为传统陶艺制作工具的研究提供更多便利，弥补这方面的空缺。数字化信息技术与虚拟仿真技术的应用，更有利于推进对传统手工艺与手工业设备的研究与应用，通过虚拟仿真技术，可以让琉璃官窑的制作流程完整地展现出来，让体验者们身临其境，极大地激发体验者们对传统手工艺和琉璃瓦制作的兴趣。