基于3D技术的宋锦织造技艺传承

郭建伟 沈惠 聂开伟

摘要： 随着智能制造的快速发展，中国丝绸的传统手工织造技艺逐渐被机械织造所代替，传统织造技艺的传承面临着较大的困境。文章以宋锦传统手工织造技艺的保护与传承为研究对象，通过3D技术对传统宋锦木织机进行数字化模型构建和手工织造技艺操作的动态复原。利用SketchUp技术平台精确成组建模、3DMAX技术构建三维动画演示及人机交互功能来解析传统宋锦织造技艺，让观众更简单、生动地去理解织造过程，把博物馆里置之高阁的高难度丝绸织造技艺理论得以普及，让传统丝绸织造技艺在新的科技社会中得到传承发展。

关键词： 3D技术;宋锦织造技艺;保护与传承;数字化模型;展示设计

中图分类号： TS105.14;K875.1

文献标志码： B

文章编号： 10017003（2020）09007806

引用页码： 091201

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.09.014（篇序）

Inheritance of Song brocade weaving technology based on 3D technology

GUO Jianwei1， SHEN Hui2， NIE Kaiwei3，4

（1.School of Media and Art Design， Huali College Guangdong University of Technology， Guangzhou 511325， China;2.Suzhou Silk Museum， Suzhou 215001， China; 3.College of Textile and Clothing Engineering， Soochow University，Suzhou 215123， China; 4.China Suzhou Tianshe Silk Co.， Ltd.， Suzhou 215001， China）

Abstract：

With the rapid development of intelligent manufacturing， the traditional hand-made silk weaving technology in China has been gradually replaced by mechanical weaving. The inheritance of traditional weaving technology is facing a great dilemma. This paper takes the protection and inheritance of the traditional hand weaving techniques of Song brocade as the research object. Through 3D technology， the digital model of the traditional Song brocade wood loom was constructed and the dynamic recovery of the hand weaving techniques was carried out. The SketchUp technology platform was used for accurate group modeling， and 3dmax technology was adopted to build 3D animation demonstration. Besides， human-computer interaction function was to analyze the traditional Song brocade weaving technology. In this way， the audience could understand the weaving process more simply and vividly， spread the high-difficulty silk weaving technology in the museum to the general audience to meet their the curiosity， and let the traditional silk weaving technology get inheritance and development in the new technology society.

Key words：

3D technology; Song brocade weaving technique; protection and inheritance; digital model; display design

收稿日期： 20200428;

修回日期： 20200806

基金项目：

作者简介： 郭建伟（1979），男，讲师，主要从事艺术设计学的教学与研究、丝绸文化理论与应用研究。

丝绸是中国五千多年前的重大发明[1]，古代丝绸织造技艺随着历史的演变而不断发展，丝绸面料也不断更新。在宋代，丝绸织造中最大的发展成果就是创造了宋锦，其手工织造的技术已经成熟，之后明清时期发展到顶峰[2]。民国时期，丝绸传统织造技艺逐渐被半手工半自动机械织造替代，现今直接用于日常生活的宋锦全部是由现代机器织造完成。宋代发展起来的傳统宋锦手工织造技艺几乎被遗忘，仅在专业丝绸博物馆里可以看到这项传统丝绸技艺。2006年，宋锦织造技艺首批入选国家级非遗产名录，2009年作为中国桑蚕丝织技艺入选世界非物质文化遗产。这些年，虽然中国的传统手工技艺得到了多方面的支持与保护，然而由于宋锦传统织造技艺的复杂性，在非遗保护内的宋锦传统手工织造从业人员数量少且年纪偏高，年轻人不愿意从事这项枯燥的传统技艺工作，造成宋锦面料手工织造技艺的传承面临失传困境。当务之急应该研究解决以宋锦为代表的传统丝绸手工织造技艺的传承，以及延续几千年的古代丝绸织造技艺在当代数字化时代里该如何去进行保护。

宋锦传统织造技艺仅在专业博物馆陈列展示或依靠非遗传承人作为主体的传承将难以为继。在数字化时代，要让宋锦传统织造技艺融入当代人的生活与审美需求，以数字技术创新的方式展示与传承古代织造技艺相结合。目前，3D数字技术已越来越成熟和普及，对于中国古代宋锦传统织造技艺的传承发展，更应该进行技术创新与变革，借用现代数字技術加快其数字化转型步伐，为大众提供更加生动有趣的数字化互动体验，也将有利于中国其他传统技艺的传承创新。

1 宋锦传统织造技艺引入3D技术的可行性分析

1.1 宋锦传统织造技艺的复杂性

宋锦的织造技艺是一个复杂的系统工程，其织造设备采

用束综提花织机即花楼织机，如图1所示。小花纹宋锦纹样多采用小花楼织机织造，较大的宋锦纹样采用的是大花楼织机织造[3]。古代传统宋锦的生产制作工序繁复，从缫丝染色到织成成品，前后经过20多道工序[4]。传统宋锦织造需要在双经轴装置上完成[5]，并且需要两人同时配合，即一人在织机上方提示信息，另一人在织机下面根据提示抛梭引纬，如图2所示。形成于农耕时代且如此复杂的织造技艺，在数字科技时代宋锦织造技艺则只能依靠非遗传承人、织造工艺师的心手相传，从入门到掌握这门传统技艺少则几个月，多则数年。

1.2 3D技术的优势

智能制造的持续发展加速了新技术应用于传统织造领域，怎样利用数字化技术手段对传统手工技艺保护与传承，成为当前众多从业者和学者密切关注的问题。目前，应用较广泛的3D技术平台有SketchUp[6]、3DMAX[7]、Unity3D[8]等，在三维建模、动态表现和人机互动性上都具有强大的优势。3D技术的优势主要表现在以下几方面：1）能够快速、精确、高效地创建体量较大、结构复杂、部件精细的传统纺织丝绸生产设备;2）突破展示时间和空间的限制;3）能够动态演示高难度的传统织造过程;4）提高普通观众的积极性和体验感;5）通过虚拟创建的方式节省材料，降低制作成本。

1.3 宋锦传统织造技艺引入3D技术的可行性

宋锦传统织造技艺作为丝绸文化的重要组成部分，与其保持目前的保护与传承状态，不如在面对大众时引入简单、亲和力好的现代数字技术形式来保护与传承。基于3D技术来构建出宋锦织造技艺的三维动态演示与交互功能，可以打破传统手工技艺面临失传的痛点。对于普通观众而言，形制逼真、生动有趣、人机互动的虚拟技艺展示来替代传统实物，更能突破丝绸展馆时间与空间的限制，把人的感官体验充分调动起来，更简单地了解复杂的传统织造技艺知识、宋锦传统织造过程及更好地感受宋锦织造技艺的魅力。

2 基于3D技术的宋锦织机数字模型创建

2.1 宋锦传统木织机的数据采集

宋锦传统木织机体量较大部件较多，难以一次性精确测算各部件尺寸。《天工开物》载：凡花机通身度长一丈六尺[9]，如图3所示。首先，对宋锦传统木织机的部件进行详细分析，同时与古籍中的织机尺寸数据进行比对，如图4所示，确定一个初步的各部件尺寸。其次，根据初步尺寸数据，绘制木织机主要构件的矢量图，按10︰1的比例制作一个缩小版织机模型，如图5所示。经过反复测算，最终得出宋锦木织机的各部件精确尺寸。在测量宋锦木织机尺寸的同时用影像记录整个过程，以便在图纸绘制时作为精确数据的参照。

2.2 宋锦传统木织机的3D可视化建模

宋锦传统织造设备的3D数字化模型创建主要有以下步骤：织机各部件测量、织机矢量图绘制、SketchUP软件1︰1建模、精确3D模型建立、织机仿真制作，如图6所示。

2.2.1 成组模块化建立

在SketchUp三维软件里，以1︰1比例复制木织机模型的方式建立宋锦木织机结构的3D模型。根据织机的各个部件由简到繁、自下而上的成组3D建模制作，如图7所示。在精确测量木织机尺寸的基础上，将织机大致分为三个类别，即底部、立面构成和其他部分。先从底部木墩、木支架开始建模，然后制作立面支架，最后制做剩余部件。

2.2.2 精确模型建立

由于用来数据采集的宋锦传统木织机存在破损情况，在3D数字模型制作过程中遇到了部分构件衔接不上等问题。在经过反复修正木织机测量数据和3D数字模型制作后，将宋锦传统木织机的3D精确模型基本建立完成，如图8所示。在模型基本制作完成以后，检查织机各个机构成组是否精准，以便于后期制作动画视频使用。

2.2.3 木织机仿真制作

3D数字模型的仿真制作需要比对实际织机的材质及色彩，针对模型构件进行材质上填充木质纹，最后成型，完成制作。首先，织机三维模型导入3DMAX软件进行贴图。为了与真实的模型更接近，机身主要附上木纹贴图，地砖用瓷砖贴图。其次，对织机部件的纹理贴图坐标（简称UV）进行调整。在织机各个部件外观贴图的过程中还需要对织机进行拆分调整，让部件表面纹理更加细致逼真。

通过SketchUp和3DMAX技术平台创建的宋锦传统木织机3D模型，能够将木织机中各个部件的长度、宽度、高度、材质、形状等特性清晰地呈现出来，并且让普通观众对各个运作部件之间相互的存在关系也更加明了。

3 宋锦织造技艺数字化传承

3.1 宋锦木织机各部件及整机结构组装演示动画

首先将宋锦木织机部件制作360°展示动画，织机动画时间1 min左右（宋锦织机共有12个主要部件，每个部件5 s左右），配以文字解说。然后制作交互界面，使参观者可以通过触摸屏，根据个人兴趣点选想要观看的部件展示动画;接着制作交互界面，使参观者可以用手指在触摸屏上选择并放大、缩小和旋转织机部件，从各个角度观察各部件细节。为了更加清楚地展示部件，每台织机都挑选出十几个主要的零部件进行单独旋转，将动画渲染输出。

在直观展示宋锦传统木织机的组装过程中，先制作动画分镜头脚本，分镜头动画渲染输出，剪辑制作，后期调色、配音、配乐。然后制作织机组装动画，采用镜头环绕旋转加上零部件从不同方向飞入组装成品的动画效果。为了方便定位，在3DMAX软件里先画好圆形的轨迹绑定摄像机，设置好摄像机旋转动画;再手动调整织机，计算好动画的时间长度再細分每一个零件大致需要的帧数;然后手动调整好所有的零件动画效果，渲染输出图像文件TGA[10]序列，完成原机的组装动画，如图9所示。

3.2 宋锦织造技艺的人机交互

随着数字科技的发展，当前的虚拟展示已不再是图片与文字的简单叠加方式，人们也不再满足于传统的二维图解方式，而是采用更具互动性的人机交互的三维虚拟演示[11]。相对于丝绸专业博物馆的“严肃性”，人机交互设置互动环节，让宋锦手工技艺的传承者及普通观众更具象也更自由地观看与感受丝绸传统手工技艺的精髓。

制作统一的人机交互界面，赋予3D动态演示内容交互性，在界面上以菜单方式呈现A、B、C三个选项给参观者，增强参观者互动性，即“织机各部件展示（自动演示/互动展示，两种模式可选）”“观看织机组装演示动画（自动演示）”“观看织造过程短片（自动演示）”。在此界面里可以把复杂的丝绸手工织造工艺分解出来，让普通的人比较容易去理解和体验其织造工艺的趣味性。利用一段真人织造视频和3D动画模型参照分析，更能显示传统织造技艺的传播价值及其具有可保护的价值。宋锦织造技艺的人机交互模型，如图10所示。

丝绸产品的工艺美表现在丝绸的工艺技术上[12]，基于3D技术的宋锦织造技艺动画演示给观众带来了生动有趣的观看效果，人机交互的实现也改变了普通观众只能远观难以参与的窘境。将数字化技术与宋锦织造技艺相结合，让这门传统的手工技艺在现代社会中焕发新的生机，获得更立体的保护与传承。

4 结 语

宋锦传统织造技艺的3D数字化创建，使传统丝绸织造技艺在行将失传之际建立永久的传统织造技术数字档案，让传统丝绸织造技艺的保护在新的科技社会中能传承下去，把博物馆里置之高阁的高难度丝绸织造技艺理论普及到寻常百姓家。非专业人员对于传统丝绸木织机的织造技艺的体验是可望而不可及的。本文利用3D技术，通过SketchUp精确数字建模、3DMAX动画演示及人机交互功能来解析传统宋锦织造技艺，可以让观众更简单地去理解宋锦织造的过程，并且亲身体验到高难度的传统丝绸织造技艺的精彩之处，是宋锦传统织造技艺的传承价值和保护方式的一种创新。当然，3D技术具有操作简单、动态演示且交互性较好的优势也可复制到蜀锦、云锦等其他丝绸传统织造技艺的传承之中。

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