文物藏品的数字化保护——以黑龙江省博物馆数字化保护为视角

陈 禹

（黑龙江省博物馆，黑龙江 哈尔滨 150001）

近年来，文物数字化保护正在全国各地博物馆中悄然兴起，广大受众，尤其是青少年群体在体验传统实物欣赏、学习的同时，更加渴望通过全媒体的传播渠道和方式获取信息，而文物自身的珍贵性和不可再生性决定了必须尽量减少文物实体的使用率。黑龙江省博物馆通过建立多形态的文物数字化的采集模式和推广应用方式，为文物的展示、科研、数字化修复、文化交流、基础培训、数字产品与衍生品的开发等提供了数据基础和平台。我们结合黑龙江省博物馆在建立多形态的文物数字化采集和推广应用方面的做法，试图与同行交流共建一种全国范围内的、具有广泛普适性的珍贵文物多形态的数据采集方式与文物数字化保护应用技术系统的共享模式。相信通过这样的讨论能够促进文物数字化保护的推广、措施的完善、内容的丰富以及技术的改良，真正实现文物保护与展示一体化，以及受众的“将博物馆带回家”的根本诉求。

一、文物数字化保护的主要内容

黑龙江省博物馆的做法是，以馆藏文物及其展示与内容背景为核心，精选出数百件珍贵文物及其连带的资料，通过多形态数据采集模式进行文物数字化处理，将三维扫描数据、立体影音数据、高清视频数据、图片数据进行一次性分类采集，并根据全媒体的应用需求，制作数字全媒体产品。具体包括：文物多形态数据制作的数字产品、出版珍贵文物数字化展示图录册、遗址二维及三维专题片、数字化文物讲解、二维码链接文物三维展示、在线“龙博讲堂”、3D电视片等。同时，依托该项目，在不添加任何设备和人员编制的前提下，组建了黑龙江省博物馆文物数字化保护采集和应用中心。

此外，为了更好地记录展览，更方便、直观地展示白山黑水文脉的产生和历史变迁，描绘边疆与中原的经济文化交流，展现中华民族多元共生、一体融合的大格局的历史诗篇，我们还运用了高清摄影、360度环拍、3D扫描复原、全景拍摄等技术手段，整合馆内相关文物的多媒体信息，采集地方历史各时期相关遗址（如：金上京遗址、金中都燕京八景、金陵遗址等）的全景信息，构建打破地域与时空藩篱和壁垒的全新数字化精品展览；利用增强现实、虚拟现实等媒体技术讲述文物背后的故事，再现已经消失的建筑与场景，使观众不仅能欣赏到黑龙江省博物馆文物藏品的精美，还能穿越时空，领略相关遗址景观的壮美与宏阔；利用APP的开发实现手机导览以及与观众的互动，并且搭建项目专题网站，实现信息的共享。

二、文物信息的数字采集

我馆在文物数字保护中使用了目前国内较为流行的方法和技术手段，如360度全景环拍、文物三维扫描、利用二维图片和软件建立的文物三维模型和场景等。360度全景摄影是用实拍照片，通过无缝衔接来实现360度甚至720度全景效果的一种技术。一般做成两种版式：一种是flash版本的，主要用于展厅媒体播放器；另一种是基于超文本标记语言版本的，主要应用于网站等互联网设备。360度全景照片主要是带给网络受众更广域的视角，甚至三维空间的感受，只需轻抚鼠标就可控制展景前后上下左右的浏览，还可通过点击全景中的热区实现文物说明展板和图片的链接，带给观众高层次的身心体验。另外，360度的全景照片增加了虚拟的环境沉浸感，使广大网民产生身临其境的感觉。如我馆曾经与汇丰公司合作，对展厅的展示空间实现了全景拍照，根据展线规划展厅拍摄线路，利用全画幅相机采集设备在规划好的线路上采集展厅图像信息，经过后期加工制作，生成线路明晰、展线分明的展场景观。

文物3D扫描建模。当今的三维扫描技术已经变得越来越成熟了，随着快速、准确的三维扫描技术的发展与进步，文物三维信息大有取代二维信息的趋势，因为三维模型所蕴含的信息量要远远大于二维图片，就算拥有同一件文物不同角度、不同侧面的照片，仍不能与三维模型相比拟。三维模型不但可以在文物展示和文化教育中发挥重大作用，同时，也是文物修复工作辅助的参照手段。另外，鉴于当今智慧博物馆的建设，三维数据的采集无疑更是未来发展必备的基础数据和资源。我馆采用多种型号的非接触式激光和光学三维扫描仪采集高精度全方位的文物三维模型信息，同时，使用高分辨率数码相机采集文物的高精度纹理，最终将二者有机地整合在一起。

在编辑处理阶段，将所有的扫描对象对齐在一起后可以得到完整的模型，并将模型建立在一个坐标系中。可以充分利用第三方软件，将所有的扫描图像融合在一起，将会得到一个单一三角网格，融合计算法将会很快地完成这个过程，再对扫描物体表面进行光顺和优化处理，填补孔洞并进行表面光滑处理，最后进行纹理贴图，完成文物本体模型的三维重建工作。

3D建模的技术手段还包括了基于摄影技术的3D建模，这是一种性价比最高的建模方式。其主要原理是对真实场景、物体的照片序列进行计算，匹配每张照片在空间中的位置，利用专门的建模工具创建具有纹理的多边形三维模型。与3D扫描方式比较，尽管在精度上不如激光或光学扫描，但成本低且不损害文物，所以在项目实施中基于摄影技术的3D建模也会成为项目建设的重要技术手段。

针对博物馆内书画、壁画等二维文物，一般采用移轴拍摄模式拍摄文物的细节，每平米拍摄约100张照片，拼合成的文物高清图片像素约在亿级以上，网民在线浏览时可通过多级放大观看文物的高清细节。此外，也可采用亿级像素的超高清扫描设备，亦可达到同等的效果，如我馆利用汇丰公司的扫描设备，成功复制了书画及北大荒版画作品。

针对立体文物藏品，除了三维扫描方式采集信息之外，还可采用360度环视图片拍摄的方法。360度环拍同样具备成本低、成像快捷、对文物损害小等特点，能充分满足公众参观欣赏的需求。在进行文物360度环拍时，可根据文物尺寸，采用柔光箱或柔光棚，将文物置于旋转托盘上，匀速转动转台，进行360度环形拍摄，捕捉文物的精美形态和细节。

三、数字化展示技术

（一）升级的网站

早在2010年，黑龙江省博物馆就建立了门户网站，旨在宣传展示馆藏特色，公布与报道馆内相关的业务工作和日常活动，让白山黑水文化令更多公众所了解。通过数字保护项目而得到升级后的网站，不仅提供了360全景虚拟参观服务，还链接了更多的精品文物三维影像等信息，包括文物藏品高清图片和3D模型在线欣赏，使网民足不出户就能观赏深藏文物库房中的精美藏品。此外，对文物的内涵与价值进行了深层解读，在网站中通过更多链接让受众看到文物所在的遗址现场、三维动画剖析、动态视频影像，聆听到关于该文物相关知识的语音介绍，让受众了解文物背后的故事，娓娓道来，如同讲解员时时陪在网民的身边。

黑龙江省博物馆网站建立面向Web的全景漫游、馆藏文物的图像、动态影像和三维动画等展示项目，标准化的数据格式与接口，实现了跨平台、免插件的虚拟参观、展品在线查询浏览功能，使用超高清图片多级碎片化在线展示技术，即使用分片技术对图片按照指定规格进行分片切割处理，浏览中只加载显示区间内的图片，所以网站数据库中的巨幅图片能在普通电脑和手机中实时在线浏览欣赏，既全面又快捷。

（二）移动终端的应用软件

目前，APP的开发在各个领域得到了广泛的应用，尤其是观光旅游业，近年来在各省博物馆尤其是大馆的参观中得到了普及，我馆也推出了基于移动终端的应用软件APP。该导览的技术实现、代码输入语音导览应用软件与无线射频感应导览相比较具有很大不同，它是基于GIS技术、Wi-Fi室内定位技术，结合手机、平板电脑中所包含的多种传感器，来实现博物馆实景漫游、文物藏品鉴赏、多媒体讲解、增强现实等服务的。

在博物馆展厅中，观众可通过扫二维码获得文物的介绍。APP还提供增强现实AR功能，观众可看到文物的发掘现场、相关视频、图片等。借助AR应用，观众看到了与文物相关的遗址场景叠加出的增强现实场景的效果。这一切对于参观者而言，只需简单地下载、安装APP，就能领略到文物背后的文化和历史。

（三）可穿戴式设备的应用

基于可穿戴式终端设备的智能导览应用比基于手机终端的应用能更进一步提升用户的体验，通过简单的语音、眨眼或手势操作，进行信息检索，随时记录并分享所见所闻。比如基于数字头盔开发的导览装备，当观众面对文物时，通过简单的语音发声令系统得到指令，便可在受众眼前呈现出文物的文化历史图文背景、发掘现场录像甚至三维虚拟墓葬，通过肢体动作，例如眨眼等便可向系统下达指令，拍摄眼前文物发掘现场的场景，实现共享。此外，可穿戴式设备还可以利用增强现实技术带给观众时空穿越，仿佛进入真实现场的美妙体验。

（四）全息互动应用系统

全息互动应用目前被广泛地用于文博领域。博物馆早期一般运用的是幻影成像技术，观众只能在一个方向上欣赏文物或动态影像，目前这种技术已经越来越少见，多被崭新的虚空成像、雾幕成像所取代，使观众能从不同方向和视角看到悬在半空的带旋转的文物。此外，这种技术还能与观众互动，即借助3D全息互动应用，可以修复文物，让观众见到文物复原后的形态，从而充分激发观众的兴趣。如在铜坐龙的展览现场，三维模型会悬在半空之中，而通过互动激光笔，观众可将模型任意旋转，从各个角度去鉴赏文物。

（五）基于体感的现场互动屏

文物自身所蕴含的信息，除了文字、图像、声音、动态影像等外，还应该包括人类的本体感觉，比如手感、嗅觉、体位的感觉，等等。对于观众来说，他们更希望能够实现与文物的互动，所以需要有更多沉浸式互动设备来满足到场观众的要求。例如通过数字手套、数字头盔等增强现实技术，在博物馆内开展互动体验。此外，观众还能与虚拟文物进行影像整合，并在博物馆现场将“合影”照片打印出来。

我国是具有悠久历史的文明古国，有着丰富多彩、弥足珍贵的历史文化遗产，它蕴含着中华民族精神价值、思维方式、想象力、创造力和生命力，是各民族智慧的结晶，也是全人类文明的瑰宝。所以，文物保护工作历来都是关注的重心，尤其在新时代、新形势下，更需要新技术、新方法的支持。今天我们挖掘利用各种新兴的信息技术来保护文物，正是秉持这样一种思想。文物终有消亡的一天，但是它的“精魂”、它所蕴含的信息要永远被记录与传承下去。所以，实现文物数字化的保护是非常必要及时的，它既是文物自身不可再生属性的需要，也是信息社会大众共享文物信息的需求使然。