文物仿复产品数字化技术应用研究

[摘 要]随着国民经济的发展，文化创意产业在国民经济中的占比逐年提高，其中与文物相关的文创产品占很大比例。针对文创产品，特别是文物仿复产品的数字化应用方案现阶段还不成熟，不能满足数字博物馆、文物数字化及相关文创产品的需求。故针对此问题，结合实际情况，进行了文物仿复产品数字化技术应用的课题研究，提出一套适合文物数据采集、三维建模的操作流程，对不同器型文物的仿复产品设计提供参考，为后续的市场化做好准备。

[关键词]文物仿复；数字化；市场化

[中图分类号]J0-05 [文献标识码] A [文章编号] 2095-7556（2024）3-0033-03

本文文献著录格式：周哲.文物仿复产品数字化技术应用研究[J].天工，2024（3）：33-35.

一、背景

党的十八大以来，我国文化创意产业进入高速发展期。2021年，文化和旅游部发布《“十四五”文化产业发展规划》（以下简称《规划》）。《规划》明确了“十四五”文化产业发展的总体要求、重点任务、保障措施，系统部署指导文化和旅游系统文化产业工作，描绘文化产业发展蓝图。国家统计局2023年10月30日发布的数据显示，2023年以来，随着我国经济持续恢复向好，文化市场供需潜能加快释放，文化产业各项政策显效发力，文化核心领域、文化新业态均呈现较快增长，文化产业恢复向好的发展态势得到进一步巩固加强。据对全国7.2万家规模以上文化及相关产业企业调查，2023年前三季度，文化企业实现营业收入91 619亿元，比上年同期增长7.7%。北京的文化创意产业与国际金融、生物技术等同属于自贸区的高端产业片区，北京市作为全国文化中心的城市定位十分明确。文化创意产业发展机遇良好，文创产品设计行业具有较大的发展空间。

笔者针对现有情况，结合高职院校现有的场地设备实际情况，进行了文物仿复产品数字化技术应用的课题研究，目的在于将数字化建模的理论，应用到文物的数字化实践，摸索出一套适合文物仿复产品设计的数字化技术流程，用于新出土文物的抢救性数据采集、现有文物的保护性数据建模修复、数字博物馆的建设及相关文创产品的开发设计等领域。此外，本课题在理论研究及课题实施的各个环节的成果，都将为高职院校的工业设计专业建设提供有力的参考依据。

二、国内外研究现状

我国的博物馆文化创意产业起步较晚，目前处于探索期，文化创意产业市场还不成熟，但具备很强的发展潜力。截至2019年底，全国已备案的博物馆达到5 535家，其中文物行业博物馆的数量最多，有2 929家；按博物馆质量等级统计，目前全国共有已定级博物馆 855 家，未定级博物馆4 680家；按省级行政区（以下简称“省份”）统计，除新疆生产建设兵团外，全国31个省、自治区、直辖市平均每个省份拥有博物的数量为178家。目前我国从事文物数字化的头部企业约有17家，高质量文物数字化能力约一年2万件。

2021年，为深入贯彻落实习近平总书记关于繁荣发展文化事业和文化产业的重要指示精神，进一步推动文化文物单位文化创意产品开发，文化和旅游部等八部门联合印发《关于进一步推动文化文物单位文化创意产品开发的若干措施》（以下简称《措施》），《措施》立足新发展阶段，贯彻新发展理念，聚焦当前制约行业发展的瓶颈，围绕基层实际需求，提出了一系列具体工作措施。《措施》指出，要增强文化创意产品开发主体活力，鼓励各级各类博物馆、美术馆、图书馆、文化馆、群众艺术馆、纪念馆、科技馆、非物质文化遗产保护中心、艺术院团及其他文化文物单位开展文化创意产品开发。提升文化创意产品开发科技应用水平，坚持创新驱动，鼓励开发数字文化创意产品。培育一批创新型装备研发和生产服务企业，加强文化创意内容和技术装备协同创新。《措施》强调，要把握正确导向，坚持以社会主义核心价值观为引领，深入挖掘文化文物资源的精神内涵，使文化创意产品成为广大人民群众感悟中华文化、增强文化自信的重要载体。

国外的博物馆文创产品开发工作起步较早，20世纪中期各博物馆就开始了相关业务的探索。世界各大博物馆都对本博物馆中代表性强的文物进行了全方面的文创开发，使得消费者在参观博物馆之余，还能购买自己喜爱的各种文创产品。为保证博物馆健康有序地发展，国际博物馆协会在1986年发布了《博物馆专业工作人员职业道德准则》（ICOM Code of Professional Ethics），并在2004年进行修订并发布，即现行的《ICOM博物馆职业道德准则》，规定了博物馆在发展过程中要遵循的职业道德，并成立了国际博协道德常设委员会（ICOM Standing Committee on Ethics，简称ETHCOM），以监督博物馆日常工作包括文创设计工作，从而保证了博物馆在文创产品方面避免了一些有争议产品的出现，促进博物馆文化创意产品不断推陈出新。

通过对现有情况的分析，总体而言，我国博物馆对文化创意产品的研发设计还处在尝试摸索阶段，大多数博物馆文创同质化现象普遍，集中体现于文物表象的元素提取，对文物内涵挖掘不足，导致文化传播停滯在文物形态层面。摸索一套通用性强的，适合各种材质、器型文物的数字化采集操作流程是本课题的研究内容。

三、主要研究内容

（一）摸索操作流程

1.文物的三维数字化模型采集

（1）在数据采集前，要综合考虑文物的器型、大小、反光度、薄厚度等条件，选择合适的镜头、曝光度和扫描拼接方法以保证三维数字化模型数据采集准确无误。首先要对扫描仪的全部组件进行确认，确认无误后进行扫描仪的组合连接。之后要在扫描开始前完成对扫描仪的标定，以提高扫描仪的扫描精度。在标定过程中注意保证测量头水平。在扫描过程中要注意调节扫描仪测量头的角度，以保证扫描仪的扫描点与瓷碟待扫描位置保持重合。

（2）设置好扫描参数之后开始采集工作。采集过程中，要保证扫描环境条件不发生变化，严禁周围人员干扰或环境照明情况发生变化。一旦周围环境发生变化，可能出现扫描失败的情况。

（3）采集结束后，对数据拼接进行优化并封装。

（4）使用专业软件 Geomagic Wrap对其三维数据进行网格数据处理以得到修复完成的模型。

（5）对齐坐标系后输出具有正确坐标系统的数据，从而完成文物三维数字化模型的数据采集工作。

2.文物的影像数据采集

（1）影棚选择及调整。首先要根据所拍照的对象特征选择适当的灯棚和转台。选择的灯棚要保证拍摄时的灯光条件对文物的影响最小，且要保证拍摄时灯光角度始终处于最佳位置，尽量避免发生反光。为提高灯光的柔和度，可在灯表面添加一层柔光布以减少反光的发生。同时选择适当的转台以保证文物在最终成图上的合理占比。

（2）相机校准。一般采用拍摄白平衡的方式进行相机校准工作，具体流程如下：将棚内所有灯全部开启至最亮，色卡放置到转台中央，调整好角度拍摄白平衡，确认无误后调整相机参数，应用白平衡，从而完成相机校准工作。

（3）实物拍摄。拍摄时要注意上部、底部、正面、反面都需拍摄到，拍摄过程中要注意实物的四周边、角要与相机保持90度正对方向进行拍摄（见图1、图2）。

在所有照片拍摄结束后，要导入电脑查看照片是否符合要求。仔细确认照片是否都按要求拍摄完毕，上部、底部、反面、正面照片是否都清晰、颜色是否一致等，如发现有欠缺或不满足要求的需及时重新拍摄以满足标准要求。

经过以上步骤，完成了文物的三维数字化模型以及表面影像数据的采集工作，接下来通过纹理处理软件对瓷碟模型和表面影像数据进行映射处理，从而使得最终呈现的三维数字模型具备与实物相同的视觉效果，可用于线上博物馆的展示、研究（见图3）。

（二）做好市场化准备

本课题基于现有三维扫描技术和3D逆向建模理论的数字化操作流程，现已应用于实际的文物数字化采集工作中。北京京西时代科技有限公司在实际工作中采用了这套工作流程完成数字化采集工作，应用范围包括瓷器、陶器、青铜器、古钱币等，使用后企业反馈工作效率确有提高。

（三）提供参考依据

北京是全国教育中心，其教育水平在全国处于领先地位。北京开设工业设计专业的高等院校较多，但截至2019年，高职院校中只有北京电子科技职业学院在二级学院艺术设计学院下开设了产品艺术设计专业，而在北京目前文博文创产业发展趋势下，对于从事文创产品设计的技能型人才市场呈现出较大的需求空间，北京地区高职院校开设具有北京地区特色的工业设计专业（三维数字化设计方向）具有比较明显的区域优势。我校开设具有北京地区自身特色的工业设计专业可谓具备了“天时”和“地利”，而本课题基于现有三维扫描技术和3D逆向建模理论、结合文物实际特点的适合现阶段软硬件条件的数字化操作流程的提出，无疑就是专业建设的“人和”了。由此可见，本课题为我校工业设计专业的建设和人才培养提供了参考依据。

四、总结

文章经过详尽的研究，提出一套适合文物数据采集、三维建模的操作流程，并已投入实际工作中。在完成文物数据采集、三维建模的基础上，充分利用北京的博物馆优势，对不同器型文物的仿复产品设计提供了参考，为后续的市场化做好了准备。

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