范 麗 媛

(湖南師范大學(xué)，湖南 長沙 423000)

·裝飾與裝潢·

室內(nèi)傳統(tǒng)家具空間形態(tài)的數(shù)字化保護研究★

范 麗 媛

(湖南師范大學(xué)，湖南 長沙 423000)

通過多方位調(diào)研，論證了大多數(shù)名人故居家具傳統(tǒng)保護的單一性最終導(dǎo)致家具損毀的弊端，總結(jié)分析了現(xiàn)有數(shù)字化保護手段和方法，并以曾國藩故居的家具數(shù)字化保護為例進行了多角度分析，引出了數(shù)字化虛擬現(xiàn)實技術(shù)對故居家具保護的可行性和創(chuàng)新性。

傳統(tǒng)家具，空間形態(tài)，數(shù)字化，故居

1 傳統(tǒng)家具的現(xiàn)狀

繼承與發(fā)展中國傳統(tǒng)家具的設(shè)計精華，是當(dāng)代中國家具產(chǎn)業(yè)的重要課題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)全國故居中名人曾使用過的家具一般按照歷史真實原貌陳列其中，以曾國藩故居為例，其中家具在室內(nèi)中呈混亂擺放陳列，出現(xiàn)氧化掉漆、潮濕起霉、蟲咬蟲蛀、熱脹冷縮后開裂的現(xiàn)象，且這些家具某些部件早已脫落不見，整體來說家具損毀程度較高，不得不常常翻修。而時下數(shù)字化熱潮在全球不斷升溫，深刻影響著傳統(tǒng)文物的保護、修復(fù)與開發(fā)，并逐漸成為文化傳承創(chuàng)新的重要途徑。因此借助數(shù)字化技術(shù)，將傳統(tǒng)家具經(jīng)典設(shè)計信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，手段上利用最有效、最便捷，與過去截然不同的方式去保護傳統(tǒng)家具形態(tài)勢在必行。

2 現(xiàn)有的數(shù)字化保護手段和方法

傳統(tǒng)物質(zhì)形態(tài)數(shù)字化包括數(shù)字采集、數(shù)字處理、數(shù)字考古、數(shù)字修復(fù)、數(shù)字保存、數(shù)字管理、數(shù)字集成、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字傳播、數(shù)字出版等，其中虛擬現(xiàn)實技術(shù)是傳統(tǒng)物質(zhì)形態(tài)數(shù)字化保護極為重要的手段，目前主要有以下幾個保護性手段。

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種由計算機技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)，主要由輸入系統(tǒng)、虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實軟件、輸出系統(tǒng)構(gòu)成。輸入系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)手套、自由度鼠標(biāo)、跟蹤定位器、語音輸入設(shè)備，所用到的關(guān)鍵技術(shù)是交互技術(shù)和立體視聽技術(shù)；虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫是用來存放虛擬環(huán)境中各方面信息，包括虛擬物體及其屬性；虛擬現(xiàn)實軟件是用來構(gòu)建用戶在虛擬環(huán)境中遇到的景和物的虛擬環(huán)境的軟件，建模軟件有AutoCAD，Multigen等，虛擬現(xiàn)實軟件有Vega，VRT等；輸出系統(tǒng)主要包括三維圖像生成與顯示、三維聲音處理、觸覺反饋，用到的關(guān)鍵技術(shù)是觸力反饋技術(shù)、環(huán)境建模技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、立體視聽技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以高精度地將物質(zhì)文化形態(tài)虛擬出來，通過三維激光掃描，獲取物質(zhì)文化形態(tài)表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，與直接測量法和攝影測量法相比較，三維激光掃描法的數(shù)據(jù)采集更易上手，采集到的數(shù)據(jù)信息也更加精準(zhǔn)。三維激光掃描的每一個數(shù)據(jù)(點)帶有X，Y，Z坐標(biāo)數(shù)值或色彩數(shù)據(jù)(R，G，B)，將這些數(shù)據(jù)(點)集合并在軟件中繪制出來，就形成點云(Point Cloud)，點云圖就是物質(zhì)文化形態(tài)的表面特征；再利用環(huán)境建模技術(shù)、立體視聽技術(shù)等制造一個“數(shù)字化體驗型博物館”，將聲、光、電等產(chǎn)生的效果植入，最終得到全方位、多視角、立體性空間復(fù)原，使觀眾更加全面地體驗到物質(zhì)文化形態(tài)本身的形式美及其所處環(huán)境的意境美，避免了物質(zhì)文化形態(tài)陳列于博物館中，脫離了它原始的環(huán)境，造成了其原始環(huán)境整體性的分離破壞的現(xiàn)象。

2.2 三維快速成型技術(shù)(3D打印技術(shù))

近年來物質(zhì)文化形態(tài)修復(fù)研究已由基于輪廓線的方法轉(zhuǎn)向基于斷面生成的研究，即通過斷面的識別、特征提取、鄰接碎片的特征匹配和多個碎片之間的匹配來生成物質(zhì)文化初始形態(tài)。3D打印技術(shù)是最新的文物保護以及產(chǎn)品生產(chǎn)手段，打印原理與虛擬修復(fù)技術(shù)原理相似，它借助計算機、數(shù)控加工、材料科學(xué)等新技術(shù)，分層分析處理目標(biāo)模型的三維數(shù)據(jù)，在軟件中生成目標(biāo)模型的橫斷面。將打印粉末平鋪到3D打印機的打印區(qū)域，打印機噴頭在模型橫截面定位，噴出石膏或者塑料等凝結(jié)劑，重復(fù)這個過程逐層打印，最終完成整個模型的打印，獲得仿制文物。

2.3 建立三維數(shù)據(jù)庫

三維數(shù)據(jù)庫的建立需要依托Revit軟件，過程相當(dāng)復(fù)雜。首先是信息采集和后期數(shù)據(jù)整理，設(shè)定好數(shù)據(jù)庫的基本框架和關(guān)系結(jié)構(gòu)，運用API接口進行開發(fā)。這樣不僅充分利用了Revit軟件強大的三維建模功能，而且又為Revit軟件平臺的文件管理提供便捷合理的存儲方式。三維數(shù)據(jù)庫可以收錄古典家具的造型結(jié)構(gòu)特點、裝飾圖案種類、技術(shù)特征、榫卯結(jié)構(gòu)的大小等諸多數(shù)字化的信息，最終實現(xiàn)三維動態(tài)瀏覽。用戶根據(jù)需要還可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，進行逆向設(shè)計。建立古典家具的三維數(shù)據(jù)庫不僅有利于家具企業(yè)對設(shè)計文件進行查閱和管理，而且方便設(shè)計人員或?qū)W術(shù)上共享和調(diào)用設(shè)計文件。

3 曾國藩故居家具形態(tài)的數(shù)字化保護的運用

家具形態(tài)保護在紀(jì)錄上，不僅要有二維形式的裝飾圖案、色彩、材質(zhì)等的圖片存儲，還應(yīng)該有家具形態(tài)造型結(jié)構(gòu)、家具所處空間環(huán)境等的整體再展現(xiàn)。這就涉及到家具空間形態(tài)的保護層面。以數(shù)字作為表達(dá)載體，從空間形態(tài)的角度如實反映家具所在場景，并用三維技術(shù)再現(xiàn)顯得尤為重要，這就要用到虛擬現(xiàn)實中的環(huán)境建模技術(shù)，可以避免記錄過程中的誤差，能更加精準(zhǔn)地保護家具形態(tài)的原貌。

1)曾國藩故居虛擬現(xiàn)實博物館的建立。利用三維激光掃描技術(shù)與多角度拍照技術(shù)等相結(jié)合，對曾國藩書房與臥室進行掃描，就能獲得物質(zhì)形態(tài)的X，Y，Z坐標(biāo)數(shù)值或R，G，B色彩數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)輸入電腦軟件，就能形成物質(zhì)形態(tài)表面的全局特征，電腦根據(jù)輸入的點云數(shù)據(jù)，利用環(huán)境建模技術(shù)進行模型的建模，得到八仙桌、官帽椅、衣柜、床以及墻體等的模型，使得曾國藩原本生活場景再現(xiàn)。在虛擬現(xiàn)實博物館中用戶可以用數(shù)字手套、自由度鼠標(biāo)等設(shè)備，直接接觸到虛擬的家具和墻體的反作用力，從而產(chǎn)生身臨其境的感覺。人們還可以通過HMD頭盔漫游到八仙桌位置，帶上特殊的耳機后可以聽到曾國藩與妻子的家常之談；加入人造光以達(dá)到室內(nèi)通亮或晚上點燈的效果。借助虛擬現(xiàn)實博物館，人們可以任意時間、任意視角地觀看和體驗曾國藩故居家具形態(tài)，避免了傳統(tǒng)展陳手段單一的弊端。

2)曾國藩故居家具的3D打印。首先對采集到的曾國藩故居中家具部件的數(shù)據(jù)進行整理、輸入、建模、分層，生成家具部件的橫斷面，將打印粉末平鋪到打印機的打印區(qū)域，定位家具部件橫截面，噴出石膏凝結(jié)劑，多次重復(fù)這個過程完成模型的打印，最后清理殘余的打印粉末獲得仿制的曾國藩故居中的家具。彌補了過去保護家具的單一性，使得名人故居中家具的模型再現(xiàn)和傳承。這一技術(shù)還可以打印家具的殘損部件，例如曾寶蓀臥室的盆架的一個盆托丟失損毀，我們可以通過其他幾個盆托模型的橫斷面逐層打印，復(fù)制出一個相同的盆托，安裝在盆架上，彌補和修復(fù)了盆架。3D打印技術(shù)使得家具修復(fù)工作更加輕松和準(zhǔn)確。

3)曾國藩故居家具數(shù)據(jù)庫。我們對曾國藩故居中的家具進行實地測量后得到豐富的家具數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)意義上的家具數(shù)據(jù)保護就是建立紙質(zhì)檔案保存，這樣存在很多弊端，比如蟲蛀、起霉、火災(zāi)等，現(xiàn)在我們可以建立曾國藩故居家具數(shù)據(jù)庫，比如曾國藩臥室的床的大小、顏色、材料、雕花樣式以及在室內(nèi)擺放的方位等都有相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)整理成表格，上傳至相應(yīng)的故居保護網(wǎng)站或者云盤進行永久性保存，便于研究者查閱和下載使用。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)家具形態(tài)在數(shù)字化保護上我們應(yīng)該堅持原真性和整體性保護原則；傳統(tǒng)家具形態(tài)的修復(fù)是高度專業(yè)性的工作，我們應(yīng)該盡量保持古家具原貌；利用數(shù)字化虛擬建模技術(shù)和3D打印技術(shù)，重現(xiàn)家具形態(tài)及其所在的室內(nèi)場景，讓觀眾近距離接觸古代名人所用家具類型，起到對青少年教育啟發(fā)的作用，對研究和傳播傳統(tǒng)文化也起到非常便捷的作用。

[1] 范 偉,彭曲云.傳統(tǒng)家具形態(tài)的數(shù)字化保護與創(chuàng)新[J].家具與室內(nèi)裝飾,2011(11)：32.

[2] 林 海,吳劍鋒.基于數(shù)字化技術(shù)的中國古典家具研究[J].家具與室內(nèi)裝飾,2014(1)：46.

[3] 范 偉,彭曲云.形態(tài)創(chuàng)新的空間表達(dá)[J].家具與室內(nèi)裝飾,2012(4)：99-100.

[4] 胡景初,戴向東.家具設(shè)計概論[M].北京:中國林業(yè)出版社,1999.

[5] 林秀云.家具設(shè)計中的“空間語言”研究[D].長沙：中南林業(yè)科技大學(xué),2009.

[6] 范 偉,彭曲云.空間語境中的形與意[J].家具與室內(nèi)裝飾,2011(11)：266-268.

Research of digitalized protection of indoor traditional furniture spatial forms★

an Liyuan

(HunanNormalUniversity,Changsha423000,China)

According to the investigation from many aspects, the paper indicates the singular protection for furniture of former homes of celebrities and its damages, sums up the digitalized approaches and methods, analyzes according to the protection over Zeng Guofan’s home, and leads to the feasibility and innovation for the furniture protection of digitalized virtual technique.

traditional furniture, spatial form, digitalized, home

2015-06-20

★：本文為湖南省哲學(xué)社會科學(xué)基金項目“中國傳統(tǒng)民間家具形態(tài)的數(shù)字化保護研究”(項目編號：13YBA222)的階段成果之一

范麗媛(1990- )，女，在讀碩士

1009-6825(2015)25-0218-02

TU237

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