服饰文物在三维复刻中的色彩与质感呈现— 以清代宫廷服饰为例

汪润东 夏胡泽慧

Wang Rundong，Xia Hu Zehui

北京服装学院 北京 100029

Beijing Institute of Fashion Technology, Beijing 100029

一、数字化文物修复概述

（一）虚拟世界的发展

2021 年作为元宇宙诞生，虚拟货币与虚拟艺术品等相关概念大行其道的重要时间节点，在人类传播学方面有着重要的历史性意义。元宇宙的诞生本质上探讨的是虚拟与现实的关系以及虚拟时间对应现实世界的边际和定义。这个重要的时间节点一方面证明了人类社会的技术和信息处理能力已经普遍达到了能够高效率、低成本实现对虚拟世界的审美惯性以及数字孪生的基本需求的满足这一水平；另一方面佐证了虚拟世界所代表的精神文明与情感价值在传播学中不可替代的重要地位与势在必行的实现趋势。因此，在虚拟领域实现对于传统文化遗产的记录，修复与传播对于新时代中华民族的文化自信建设而言至关重要。

从三维技术能够实现较为逼真的视觉效果伊始，以美国为首的西方各国就开始建立属于自己的三维数字资产库。以Quixel 为例，其中以三维扫描的方式收录了大量的美国特色地形与材质数字资产。现在Quixel 已经成为了Epic 旗下最重要的数字资产库，为虚拟领域的场景搭建提供强大的数字资产原动力。为电影《刺客信条：大革命》中需要制作的特效镜头而专门数字化的巴黎圣母院数字资产在其后巴黎圣母院遭遇大火袭击，毁损严重的情况下为修复工作提供了极有价值的参考资料。以上案例都能够看出来在所有数字化意识领先的国家，数字资产的组建，收录和版权规划都是一项正在快速完善的极为重要的工作。

然而虚拟领域的文化遗产数字化工作并不只是简单的采用三维扫描就能实现的工作，承担此项工作的团队某种意义上需要在虚拟环境下重新的创作一遍文物在虚拟世界的映射。这一方面需要从技术角度深入探索如何能够找到在实现成本上更为合理的工作流程，另一方面又要最大程度的展现虚拟文物的原貌。其背后要求的工作能力既包括对于中华传统文化，中国工艺美术与传统文物的保护与修复相关的深厚理论基础，又包括对于最新的虚拟现实、数字化与三维视觉渲染相关的技术能力。这些工作内容的探索与理论化需要充足的时间与精力进行不断的探索与尝试。

（二）服饰类文物的虚拟修复研究

关于服饰类文物的虚拟修复研究，其中的主体为“服饰”。在故宫博物院的馆藏文物中，服饰类文物是极其重要的能够直观且深刻的展示不同朝代，不同时期，不同阶级的人民生活方式的一类文物。在中华民族过往漫长的历史长河中，服饰作为衣食住行之首，不仅承担了重要的功能性价值，还附着了大量的审美价值、民俗价值与政治价值。其中很多朝代的服装都有着较强的装饰性色彩，同时还是权力机关加强组织与管理的重要方法。在很多拥有悠久历史的国家，传统服饰都与当代人民的生活密切交融，在对传统服饰的穿着与审美过程中，国民能够充分体会到属于自己民族历史的文化气息。然而由于综合历史等多方面原因，中国的传统服饰在当代人民的生活中较少出现。近几年年轻群体中涌现的“汉服热潮”从另一个角度说明了中华民族的传统服饰焕发生机的潜力以及传播效果方面的魅力。可以说传统服饰是中华民族博大精深、渊远流长的传统文化照进当代人民的日常生活的一个窗口。

此外，在文物的展示过程中，从展示效果出发，服饰类文物的展示一直是所有类型的文物展示中永远具有“缺憾”的一类文物。因为“服饰”的使命是“被穿戴”，任何一个时期、任何一种服饰的设计与制作都是以被穿戴为目的进行的，因此对于服饰的展示而言，无法穿戴在活动的模特身上则始终无法展示出服饰的整体风貌，而作为文物的服饰，出于对文物的保护，很难在日常的展示环节让模特身着文物服饰以动态的方式展示给观者。数字化的服饰类文物则可以打破这一桎梏，完美的解决服饰类文物无法进行穿戴和动态展示的问题。可以设计出符合文物服饰尺码和审美的数字模特，并且利用数字模特穿戴虚拟服饰类文物的方式进行多角度，多方位的动态展示，达到完美的展示效果。应在以上传统服装与服饰研究方向的基础之上，对布料的三维仿真技术，柔体的动力学模拟技术等提供技术支持，将最好的资源匹配在国家博物馆的服饰类文物的虚拟修复研究工作中。

因此，本次针对清代宫廷服装的三维复刻实践项目通过深入的研究与尝试，针对故宫博物院的馆藏文物中的三套服装和两件配饰完成了虚拟复刻工作，并且总结出了相对低成本高效率的服饰类文物虚拟复刻工作流程。

二、清代数字服装的设计、修复与成品展示流程介绍

（一）对传统服饰对象进行充分调研

从适用于工作营的研究方法上，本组将清代划分成了早中晚三个时期分头调研。本组同学将要针对自己所需要调研的时期找到一套或两套适合的宫廷服饰搭配方案。确定好搭配方案后，将方案中涉及的单品的相关信息进行更细致的调研（例如针对某件服装的剪裁，织绣工艺，图案与寓意，使用场合等进行调研）。采用这种调研顺序快速的锁定在某一些具体对象的调研，而不是纠结于更宽泛的服制和工艺调研，能够最大化的扬长避短，加强工作效 率；并且为了下一步的工作收获更实用的调研成果。

（二）服饰类文物虚拟修复工作流程解决方案的基本思路

本研究的基本思路为以围绕传统文物修复的修复方法复合服饰类文物的制造工艺，刺绣工艺，印染工艺，剪裁工艺与配饰加工工艺等多方面内容的理论调研为核心的理论部分，结合适合的虚拟渲染与三维仿真技术手段的实践部分，最终得到从实践上可行性强，实现效果佳，从理论基础上经得起传统文物修复标准验证的，严谨且科学的服饰类文物虚拟修复工作流程解决方案的基本思路。

要遵循以上的基本思路，则需要在传统文物修复方面采用实地调研的方式深入到国家博物馆的服饰类修复工作组进行修复方法的调研，同时结合服装相关技艺的理论研究资料，明确服饰类文物的修复标准与修复流程。再将以上标准和流程投入到数字化的技术手段中，研讨出合适的三维仿真技术用以达到或实现传统服饰类文物的修复流程和修复标准。综上所述，研究计划将会以服饰类文物修复工作流程调研，虚拟修复技术探索，虚拟修复技术实现三个主要阶段为核心展开。

从针对故宫博物院馆藏服饰类文物的虚拟修复工作的工作坊─清代宫廷服饰数字化修复工作坊的工作成果来看，以合适的三维工作流程可以实现高度适配服饰类文物的三维仿真工作成果。通过已有的工作流程，已经可以高效的实现服饰类文物的高精度数字化复原和虚拟模特穿戴展示等目标成果。修复师可以通过一系列三维软件结合GPU 模拟物理解算的工作方法将布料的质感，服装的动态以及多角度的展示效果完美的实现在离线渲染的渲染环境中，工作的成果包括以《春归倦读图》为蓝本的清早期女性服饰复刻（如图1 所示），清早期明黄色满地云金龙妆化绸女棉龙袍复刻（如图2 所示）。

图1 《春归倦读图》袍服三维复刻效果

图2 明黄色满地云金龙妆化绸女棉龙袍三维复刻效果

（三）数字服装的设计与制作

采用文物复制的思路针对以上调研所确定的每套服饰进行设计与制作。在设计方面尽量采用调研成果中的数据严格进行剪裁与版片的设计，在制作方面尽力利用数字化的手段与方法最大程度的还原出服装原本的织造工艺和服饰原本的锻造工艺所造成的视觉效果，使成品尽可能贴近原版的色彩和质感（如图3 所示）。

图3 四套服饰的色彩提取与分析

（四）清代宫廷服饰数字化修复

从清代宫廷服饰的服饰特征出发，清代宫廷服饰作为满清少数民族统治阶级的服饰，同时具有中国传统服饰、少数民族服饰与宫廷服饰的特征。从清代宫廷服饰的文物现况出发，由于清代距今相对历史较短，保存完好的文物相对较多，能够对标调研的资料相对较为丰富。

2021 年12 月，由本人带领研究生团队共同完成了针对故宫博物院馆藏文物服装的虚拟修复课题：清代宫廷服饰数字化修复研究的工作坊。在该工作坊中，可以时间为脉络仔细梳理了清早期、清中期与清晚期的宫廷服饰在故宫博物院中的馆藏情况，并且挑选出了每个时期具有代表性的馆藏文物进行数字化修复与展示。

例子中选择修复与展示的对象分别是代表清早期的宫廷画家冷枚画作《春归倦读图》装束（如图4 所示）、清雍正时期的明黄色满地云金龙妆花绸女棉龙袍（如图5 所示），清中期乾隆时期的雪灰色缎绣四季花篮棉袍（如图6 所示）以及清晚期孝定景皇后大婚的吉福红色绸绣金双喜万字地五彩云蝠鹤八团龙凤纹女棉袍（如图7 所示）。

图4 《春归倦读图》与局部服饰细节

图5 明黄色满地云金龙妆花绸女棉龙袍文物照片

图6 雪灰色缎绣四季花篮棉袍文物照片

图7 吉福红色绸绣金双喜万字地五彩云蝠鹤八团龙凤纹女棉袍文物照片

与以上服装相对应的，修复师选出了铜镀金累丝点翠嵌珠石凤钿（如图8 所示）与貂皮嵌珠皇后冬朝冠（如图9 所示）两件首饰，共计七件文物进行了数字化虚拟修复。

图8 铜镀金累丝点翠嵌珠石凤钿文物照片与细节

图9 貂皮嵌珠皇后冬朝冠文物照片

为了完成对以上七件文物的数字化修复，本人与团队从服装的制造工艺，刺绣工艺，图案提取，图案文化背景，首饰的质地，首饰的加工工艺等多个维度进行了深入的调研，并 同 时 利 用Marvelous Designer，Substance Painter，Character Creator, iClone, Cinema 4D 配合Octane 渲染的工作流程，不仅以极高效率数字化修复了以上文物，并且设计组建了合适的虚拟模特，完成了符合清朝各时期风格的毛发系统设置，从头到脚将这些虚拟文物穿戴到了虚拟模特的身上，实现了文物在虚拟世界的全方位“复活”。

（五）数字模特的制作

针对数字模特的身材做出调整，使其能够充分的演绎出清代宫廷服装穿着后的效果。（清代由于女性身材多较为清瘦娇小，根据原始尺寸做出的服装不能由过于高挑或丰满的数字模特演绎）。针对数字模特的脸部模型与妆容进行调整，使其能够充分展现出清代不同时期的审美，与清代服饰融为一体。（如图10 所示）

图10 数字模特的建模与绑定

（六）毛发与布料的物理解算

在结束数字模特的搭建与数字服装的制作后，将服装穿着在模特身上，再将模特的发型配合该服装搭配的配饰梳理成合适的状态，再进行毛发和布料的物理解算。在这一环节中可以为模特设计一些简单的，符合中国审美的姿态与动作，让服装与服饰配合动作解算，以此来展现出数字服装更为生动的动态美。（如图11 所示）

图11 数字模特的毛发与布料解算

（七）数字资产的渲染

将服装与服饰按照其应有的质地逐一安排设置好合适的材质，再通过精妙的打光将其渲染成生动优美的静态与动态画面，达到对数字资产优秀的最终呈现效果。（如图12、13）

图12 数字模特穿戴虚拟服饰文物的渲染效果图1

图13 数字模特穿戴虚拟服饰文物的渲染效果图2

将已完成的数字资产逐一进行渲染与汇总，再将其与调研方法，调研成果和整体工作流程一并进行总结与展示。

本课题的创新之处是拟采用一整套完善的三维渲染工作流程在保证严谨的复原品质的基础之上移植到文物的数字化复原工作中。根据目前的调研成果，国内目前并没有尝试将此二者相互结合的先例，并且文物的虚拟修复从来没有站在一个可以利用影视与数字娱乐中已被证实的视觉效果与渲染原理都非常成熟的一系列工作流程与体系中被看待与分析。从这一角度出发，本课题的研究方向是非常新颖且具有独创性的。