三维扫描技术在“徽州三雕”数字化保护中应用的研究——以徽州建筑木雕构件数字化模型采集为例 方娟;孙福良;舒伟
【摘 要】文章立足于先进的科技——三维扫描技术,通过对传统徽州文化重要的物化载体——徽州三雕,进行数字化采集、修复、建立三维数字模型。研究传统艺术物化载体的记录与保护方法,并希望以此为出发点,引起相关部门与学者的关注,逐渐建立完整、系统的徽州三雕数字化模型库,完成对这一传统艺术宝库的数字化保护。同时本研究对于这一模型库建立的目的和应用前景进行了讨论,并希望这一研究对其他物化的艺术承载形式保护提供广泛的借鉴与参考。 【期刊名称】《景德镇学院学报》
【年(卷),期】2016(031)003
msisdn蜂窝不粘锅【总页数】4页(P72-75)
【关键词】三维扫描;徽州三雕;数字化保护
【作 者】方娟;孙福良;舒伟
【作者单位】黄山学院艺术学院,安徽黄山245041电解离子接地棒
冷却塔布水器
【正文语种】中 文
【中图分类】J312.9
三维扫描是指借助声、光、机、电和计算机技术对物体空间外形、结构及彩进行数字化采集的技术，它大大提升了原有的空间数据采集的效率。三维扫描仪通常分接触式与非接触式，非接触式又分光栅扫描仪、激光扫描仪和电子计算机断层扫描仪等。本文中主要借助CREAMFORM三维激光扫描仪来研究徽州三雕保护中数据采集的方法、特点和需求。 位于皖南地区的古徽州核心区文化深厚，建筑艺术尤为突出。古徽州建筑中大量应用雕刻进行装饰，因而雕刻及与之相关的艺术品是徽州地区文化的重要物化载体。其中徽州“三雕”(也有“四雕”的说法，包含竹雕、木雕、砖雕、石雕。本文不作具体区分，以“三雕”泛指徽州地区的特雕刻艺术。)尤为著名，古村落中存有大量的雕刻作品，当前的徽州“三雕”研究主要集中在艺术领域。一部分研究者关注其技艺、图样、纹案，现今在当地(古徽
州区域主要包括今天的安徽黄山、绩溪；江西的婺源)的产业中表现尤为突出。关注图样与技艺的大多是技艺传承人，他们模仿古人进行着当今的三雕创作，其中有部分将现代加工手段(譬如：数控加工设备等)融入其中的，主要还是出于增加产量，扩大利润的考虑。另一部分从收藏的视角存留实物，这类人分布较广，除少量精品以藏品出现外，其余大多是从村落中收购到的雕刻构件，这些构件受到材料和历史原因的影响，存在不同程度的损毁，收购者在当代的复古设计(以建筑和室内装饰居多)中，对其再设计后加以利用。这些大多是从商业的角度出发，缺少系统的完善的研究。作为徽州文化的重要物质载体，研究团队认为徽州 “三雕”系统化研究应由官方或者专门的研究机构组织负责，对精品可保存实物，其余借助数字化技术手段，以数字模型的方式存储，建立徽州“三雕”大数据库，这种研究方法就是以三维扫描技术为基础手段进行的。本文主要从研究团队近期的实践案例出发，分析对徽州“三雕”进行三维数字化模型数据采集的可行性。
apm监控系统三维扫描技术出现后即在徽州“三雕”研究中有所应用，黄山当地徽雕产业的重要企业“竹艺轩”就是其中较早的先行者，但其数字扫描与后续应用主要集中在浮雕领域。研究团队在我校采购了三维扫描仪后，借助地域优势率先对徽州“三雕”的大型复杂样件进行了数字化采集。本文结合相关的构件扫描实例，对三维扫描仪在徽州“三雕”数字化复原研究中的方法
与过程进行阐述，并对相关问题进行剖析。
2.1 待采集样件的准备
本案例中扫描的样件为徽州建筑中常见的装饰件——“雀替”，民间俗称“牛腿”(如图1)。该样件圆雕造型，木质，外形尺寸约700×220×175毫米，表面残留少量油漆，纹样为徽州文化中典型的“和合二仙”造型，雕刻中有大量的透雕与精细纹样。因为该件原表面残留油漆，表面反射率有较大差异，为增加扫描时数据精度，减少工作量，研究团队建议表面喷涂显影剂，但由于该件整体品相较好，喷涂显影剂后难以去除干净，担心会对构件有所损害，委托方拒绝喷涂显影剂。好在构件尺寸与透雕的空隙较大，能够较为方便地黏贴标点，因而最终采用了定位标点，并未喷涂显影剂(如图2)，借助固定平面与构件自身所贴的标点进行扫描，虽增加了扫描难度但不会对构件产生损伤。
2.2 数据采集过程
在完成定位标点黏贴后，开始进行数据采集。采集所用软件为设备配套的VXELEMENTS。在操作界面中进行基本的参数设置，因未喷涂显影剂，且构件颜偏暗，
因而适当的增加了快门参数，后期为更好地采集镂空部分的数据又对快门参数进行了增加。
参数设置完毕后，先将构件放置于固定平面上完成定位标点扫描，构建坐标系。期间需将构件本身所贴标点尽量采集完全，以备后期精细扫描时使用。标点采集完成后添加剪切平面，将支撑物与构件本身分离，以减少扫描时的数据量，缩短处理时间。
坐标系与剪切平面构建完成后开始进行构件的数据采集(如图3)，在固定平面上迅速完成大面与外表面的数据采集，采集中采用短时多次的方法。切忌一次扫描时间过长，长时间扫描冗余数据量会很大，处理时间加长，并且难以及时比对修正。在容易采集的表面数据采集完成后，增加快门值后对镂空部分及反射度较差的污渍部分进行补扫，完成构件的基本轮廓。
在完成构件的基本轮廓后，将构件搬离固定平面，远离固定平面标点，利用构件自身所贴标点进行未采集到面的数据补采。之所以远离固定平面标点是为了防止它们与构件自身标点距离变化后在采集数据里形成新的标点。补采时由于采用构件自身标点，构件可旋转、移动而数据不受影响，此时继续采用短时多次的方法完成细部补采。如果期间细节部分无
法定位，可适当增加标点，但要注意此时的标点不要覆盖细节，因为被覆盖部分会在系统数据处理阶段删除，成为最终数据中的圆形规则孔洞(如图4)。
2.3 采集模型的后期数字化修复
数字化模型采集后数据(如图4)利用逆向工程软件进行修复，研究团队采用GEOMAGIC软件作为示例。数据进入软件后不要使用网格医生进行优化，由于模型采集数据较大，且雕刻构件与工业加工件相比不规则数据较多，此时优化会损失大量数据。借助剪切平面进行人工的数据甄选，特别是透雕及镂空部分，存在多层数据，下层表面受到阻挡采集时多以破碎的小面出现。去除较大较明显的无用数据，保留构件自身及构件空间内的不规则数据。修补过程中尽量不要自动填充孔洞，由于雕刻构件曲面复杂，系统难以区分出哪里是真正的孔洞。借助照片与样件，手动搭桥，由大到小进行补面，反复修正，完成后(如图5)可适当使用网格医生，去除问题面，完成修复后的模型以STL格式输出储存。
2.4 存在问题与不足
通过上述徽州“三雕”的数字化模型采集过程，研究团队发现其中存在的一些问题，归纳如下：
首先，团队现阶段的采集对象主要以从古建筑中拆解出来的构件和独立的雕刻作品为主。对于完好的存在于建筑之中的构件(如图6)，在采集时会受到诸多的条件限制，高精度设备难以达到，而可以采集的大距离扫描设备精度又不够，如何利用现有设备解决难以抵近或者作业平台受限制时的高精度数据采集问题，尚有待团队进一步实践。
其次，团队所使用设备理论精度已很高，但使用过程中发现对于极其细微的雕刻细部(如图7)还原精度难以满足。与设备生产者沟通后，也不能解决，还有待技术的进一步提升。
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