数字技术用于考古发掘洞悉文物“身世” 三维采集复原文物细节

2021-05-18 17:12:26 来源：人民日报

展品“活”起来

数字展陈提升观众体验

“曾经，博物馆是有围墙的，展览以实物形式进行巡展。”四川广汉三星堆博物馆副馆长朱亚蓉说，数字化让博物馆的边界更加模糊，得益于先进的技术，“云端”观展成为常态，展览借助科技走到不同城市，博物馆真正实现了“无处不在”。

走进改造升级后的三星堆博物馆综合馆，生动、丰富的多媒体技术更全面、更深入地表达三星堆文化内涵。序厅里，多媒体“三星堆之眼”勾勒三星堆发现发掘关键节点；正厅里，L型视频墙用逼真的三维动画呈现了三星堆古城形成过程，吸引不少观众驻足观看。据介绍，这些多媒体视频采用电影级别的制作，最后的三维渲染环节用了70多台电脑同时作业。

三两好友相聚，赏花品茗、抚琴对弈……打开湖南省博物馆网上展厅，进入《闲来弄风雅——宋朝人慢生活镜像》专题，伴着古琴乐曲，宋朝文人雅士的生活场景徐徐展开。该展览于去年下半年上线，运用AR、VR、三维影像制作、多媒体信息技术等，制作了360度全景线上虚拟展厅，全方位立体式呈现了80余件文物。

如果说数字技术能作为实体展览的补充，那么看场没有实体文物的展览是什么感受？“震撼！”“很炫酷！”“仿佛穿越了！”去年9月，“互联网+中华文明”数字体验展在首都博物馆开展，处处给人以惊喜：用手拨动加入交互密码的“古琴”，一曲《广陵散》在指间流淌；和着人们的动作，一袭长沙马王堆汉墓出土的“素纱衣”翩翩起舞……在体验展现场，一名带着孩子来看展的退休教师说：“科技与文化结合使展览寓教于乐，增加了孩子对传统文化的理解和热爱。”

“互联网时代，博物馆应当积极运用数字技术和互联网思维策划、组织、推广展览。”首都博物馆信息资源管理与出版部主任孙芮英说。与传统展览不同，数字展突破时空和地域，采用交互式展示手段、开放式知识探索模式，让观众在生动的数字展品中开始富有启发性、体验性的“漫游”之旅。

对于博物馆而言，5G是数字化转型的重要契机。“依托5G的技术优势，博物馆可以实现更优质高效的公众服务、更身临其境的观展效果、更丰富多样的社教体验以及建设更专业且开放的科研平台，‘智慧博物馆’将从概念转化为现实。”首都博物馆信息资源管理与出版部工程师李陶说，目前首都博物馆主体建筑已完成基站布线，实现5G信号全覆盖。

复原文物细节

三维采集助力保护修复

事实上，业内公认博物馆数字化转型的技术已经普遍成熟，数字化采集只是第一步，数字化运用和保护又是一个难题。“内容为王，怎样把知识性、娱乐性、互动性很好地结合起来，是博物馆发展下一步突破的方向。”朱亚蓉如此思考。

故宫发布5万多件高清文物影像的数字文物库、首都博物馆上线APP呈现数字化文物、三星堆开设线上3D展厅……近年来，文物数字化在博物馆行业逐渐深入人心，许多博物馆都展开了三维数字化采集工作。

整个数据采集过程乍看并不复杂：技术人员采用三维激光扫描仪、高清相机等设备收集文物数据，再通过数据建模，建起整件文物的三维模型。

然而，“要真实还原文物历史状态与容貌，需要高精度的数据。”朱亚蓉介绍，以三星堆博物馆藏的青铜神树为例，因为体型庞大，分成了几十块残件分段扫描再拼接，单这件文物扫描就用时一个多月、数据处理用了半年。

精细的数字化采集，往往能做到高度复原每一块残件乃至文物细节，因此成为文物修复的重要参考。

古琴是中国历史上的一种器乐形式，其形制和漆色断纹具有很高的美学价值，琴身上所刻历代琴人的题款，也为美术、书法、文学等考证研究提供资料。然而，大部分流传至今的古琴都出现了不同程度的破损，保护修复对于研究和展出都至关重要。

王宜飞是湖南省博物馆科研与编辑出版部主任，同时也是古琴保护修复研究团队负责人。他介绍，湖南省博物馆藏古琴共53张。在保护和修复古琴过程中，博物馆成立了保护修复研究团队，运用CT扫描、三维重构和3D打印等技术，在修复中实现最小干预和有效保护。

以唐琴“飞泉”为例，纳音看起来是桐木材质，可CT扫描后发现，原来它的面板是杉木做的，纳音则是贴镶上去的。扫描后，修复师会运用古琴三维数据，对缺失部分的结构进行三维重建，先进行虚拟修复，此后再对本体进行修复，以此增加修复的精准度。

湖南省博物馆从2016年底开始筹备馆藏古琴保护修复项目，2018年项目启动至今，组建了由文物保护、材料学、文物与博物馆学、非遗保护和艺术设计等多学科专业技术人员组成的馆藏古琴保护修复研究团队，对于馆藏古琴的内部结构、断代、定名、流传经历等有了新的发现。

数字化采集是一个漫长的过程，成本不菲。李陶认为，博物馆数字化首先是藏品信息的数字化和展览陈列的数字化，以此为基础，通过各种多媒体展示形式，让受众获得丰富的数字化体验。首博目前亟待对藏品进行深入发掘，这是一个需要持续投入和不断更新的过程。

洞悉文物“身世”

数字技术用于考古发掘

博物馆的展品大多来自考古现场。如今，文物展品与数字技术的关系，早在考古发掘现场就已经开启了。

“目前正在进行的三星堆遗址发掘，无论是从多学科研究还是考古发掘方法与技术，都站在了世界考古的前沿，可以作为新时代中国考古学的典范。”5月16日，中国考古学会给新成立的四川省考古学会发来一封贺信，这样写道。

此次三星堆考古发掘的“科技范儿”引起人们广泛关注，数字技术体现在文物发掘、提取的方方面面。

走进三星堆遗址考古发掘现场搭建的现代化大棚内，只见围绕6个恒温恒湿的玻璃方舱，排开多个考古实验室：无机质文物应急保护室、应急检测分析室、微痕应急保护室……旁边的会议室里，占据整面墙的大屏幕实时显示考古大棚内的情况。“每个发掘坑都设有24小时不间断拍摄系统，采集记录的所有数据集中存储起来，是未来考古研究的珍贵资料。”四川省文物考古研究院院长、三星堆遗址考古发掘总领队唐飞介绍。

发掘现场搬进了实验室，考古技术也实现了多个首次。在实验里，一件青铜器形状的白色硅胶套摆在桌上，这是为新发现的青铜尊量身定制的3D打印“防护服”。原来，青铜尊器型大，采取传统的石膏固定提取易碎。因此，团队先用3D扫描仪采集文物数据，再在3D打印出的模型上制作好硅胶保护套，给文物穿上后再提取。唐飞说：“3D打印技术以前在文物修复中应用得比较多，但用在考古发掘上还是第一次，实现了技术应用的创新。”

值得一提的是，此次考古还首次应用了高光谱数据采集与分析，来识别文物表面的物质组成。“高光谱技术一般用于遥感卫星。对于文物来说，不同材质对不同波长的电磁波的响应不同，对发掘坑表面进行光谱扫描，就可以预判文物的材质。”现场实验室里，西安光机所研究院研究员杨瑞杰演示起了数据分析设备，“比如青铜、象牙和丝织物的光谱表现就不一样，在肉眼看来只是黑色‘土块’的物质，在高光谱成像仪的扫描下能一目了然。”据介绍，本次挖掘的4号坑中，一些丝绸制品的残余就是这样被发现的。

标签：数字技术考古文物三维采集