3D打印技術(shù)在非遺保護(hù)中的路徑探索

楊金廣　吳華華　冉琴

摘要：“都勻八景”本是黔南州都勻市最具有代表性的喀斯特地形地貌，由于其不可移動性和歷史變遷等原因?qū)е略矒p毀殆盡，不可復(fù)原，“都勻八景”非物質(zhì)文化遺產(chǎn)亟須建立數(shù)字資源庫進(jìn)行保護(hù)。本文主要通過三維建模技術(shù)和無人機(jī)航拍技術(shù)等還原“都勻八景”的原貌，利用3D打印技術(shù)復(fù)制出“都勻八景”并建立數(shù)字資源庫，列入博物館珍藏并為現(xiàn)代媒體的宣傳提供資料。

關(guān)鍵詞：3D打印;非遺保護(hù);三維建模;都勻八景

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)是指各種各樣以非物質(zhì)形式存在的、與人們的生活密切相關(guān)、一代又一代傳承下來的民間文化，包括鄉(xiāng)村民間表演藝術(shù)、各種村寨祭祀節(jié)日儀式、民間傳統(tǒng)知識和實(shí)踐以及傳統(tǒng)少數(shù)民族手工藝制作技能等[8]?！岸紕虬司啊笔乔现荻紕蚴凶罹哂写硇缘目ㄋ固氐孛卜俏镔|(zhì)文化遺產(chǎn)，由于其不可移動性和歷史變遷等原因，“都勻八景”亟需建立數(shù)字資源庫進(jìn)行保護(hù)。本文主要通過三維建模技術(shù)和無人機(jī)航拍技術(shù)等還原“都勻八景”的原貌，利用3D打印技術(shù)復(fù)制出“都勻八景”并建立數(shù)字資源庫，列入博物館珍藏并為現(xiàn)代媒體的宣傳提供資料。本文的技術(shù)路線圖如下：

1 3D打印與都勻八景現(xiàn)狀

1.1 3D打印現(xiàn)狀

3D打?。?DP）是快速成型技術(shù)的一種，通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支等領(lǐng)域都有所應(yīng)用。近日，一座長15.25米、寬3.8米、重約6噸的異形曲面樹脂材料景觀橋，依托沈陽機(jī)床獨(dú)創(chuàng)的大型龍門式3D打印裝備和i5技術(shù)，被成功打印出來，即將在上海投入使用[9]。

1.2 “都勻八景”現(xiàn)狀

“都勻八景”指的是：東山曉日、西峰縷云、南樓夜月、北嶺七星、夢遇觀瀾、靈巖雨花、龍?zhí)洞簼q和魚石朝宗。據(jù)《都勻市志》記載，明崇禎十一年（1638年）徐霞客旅游到都勻，所寫《徐霞客游記》中提到都勻郡志“載都八景”，說明“都勻八景”已有300多年的歷史。

東山曉日，又稱東山曉鐘，為“都勻八景”之冠，位于東山公園，為都勻天際線上最高的古建筑，始建于明洪武二十七年（1394年），清嘉慶庚申年（1800年）改為鐘鼓樓，名為“奎星閣”，閣內(nèi)置銅鑄巨鐘大鼓。

西峰縷云，西山崇崗蜿蜒如龍舞，白云飄飛山峰間，“西峰縷云”位于今蟒山;北嶺七星，城北4公里，7座山峰卓立，形如天上北斗七星，位于今七星城后面;龍?zhí)洞簼q，劍江自北向南環(huán)城而過，至馬鞍山下文峰塔前瀠洄形成，潭深碧萬丈，相傳潭中有龍，故稱龍?zhí)?，位于今文峰公園旁。

1.3 3D打印在非遺保護(hù)中的研究現(xiàn)狀

普麗春[1]在云南省少數(shù)民族文化保護(hù)調(diào)查中指出很多少數(shù)民族語言、手工藝和民族服飾面臨斷代的窘境，在“全球化”的今天，作者呼吁利用創(chuàng)新的手段傳承和保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn);黃誠[2]從民族文化藝術(shù)的數(shù)字化復(fù)原角度提出了用虛擬現(xiàn)實(shí)和3D打印技術(shù)建立超越實(shí)物的數(shù)字化展示館的思路，為非遺保護(hù)指明了方向;劉雅輝[3]將3D打印和CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用到文物保護(hù)中，對一定尺寸范圍內(nèi)的文物進(jìn)行打印后永久性存儲，并且可以用于文物的快速再生，為文物保護(hù)提供有效途徑;雷曼[4]將逆向工程、CAD/CAM、3D打印技術(shù)應(yīng)用于曲面復(fù)雜的工藝品保護(hù)與開發(fā)，為民族工藝品的數(shù)字化保護(hù)與開發(fā)提供了新途徑;郭歡磊[5]通過三維掃描儀和3D打印技術(shù)，將非遺產(chǎn)品“漢代陶罐”復(fù)制了出來，對珍貴文物、壁畫等的保護(hù)提供了借鑒。

以上文獻(xiàn)只是利用三維掃描儀對一定尺寸的文物掃描以后再利用逆向工程方法建立三維模型，最后再用三維打印技術(shù)復(fù)制文物，對于不能掃描的大尺寸非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，如“都勻八景”等，不能用掃描儀掃描外形尺寸的物品，不適用于上述研究。本文將提出具有前瞻性的、創(chuàng)新的科學(xué)技術(shù)手段對大尺寸非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)，不讓其消失，為3D打印技術(shù)應(yīng)用和非遺保護(hù)提供借鑒。

2 3D打印技術(shù)在“都勻八景”研究中的難點(diǎn)

“都勻八景”均為自然遺產(chǎn)，要么為山、要么為水、要么為云，而且隨著時(shí)間的變遷，有些老景點(diǎn)已經(jīng)不復(fù)存在，僅留下文字描述，而且自然遺產(chǎn)尺寸大，無法用測繪的方法建模。故只用現(xiàn)有的3D打印技術(shù)打印“都勻八景”存在一系列的難點(diǎn)。

2.1 景點(diǎn)改變難鑒定

據(jù)《都勻市志》記載，“南樓夜月”“夢遇觀瀾”“靈巖雨花”“魚石朝宗”等由于山林被伐，溪水枯竭，現(xiàn)代建筑填滿溪谷，已不存在。需要從了解“都勻八景”的都勻老人口中了解逝去的都勻八景原貌，大大增加了工作量，也增加了鑒定真?zhèn)蔚碾y度。

2.2 尺寸較大難打印

“都勻八景”始于明代，流行于清代、民國。有些是日出，有些是潮水，有些是云朵，風(fēng)景各異且均為自然之景，尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了3D打印能打印的范圍。3D打印最大尺寸為15米高的建筑，而北嶺七星由七個(gè)山峰組成，尺寸超過了建筑物的百倍，打印原景不現(xiàn)實(shí)。

2.3 三維建模難測量

“都勻八景”的原始尺寸難獲得，自然遺產(chǎn)不僅面積大，而且沒有明顯的邊界，用人工的測量方法不可行，即使測量出來了，尺寸亦不精確，山里面沒法進(jìn)入，所以這些尺寸更是難以測量，所以給三維建模帶來了很大的不便。

2.4 以文學(xué)作品為依據(jù)，還原細(xì)節(jié)難

“都勻八景”多以文字記載居多，如詩詞、文言文等，很多老八景的原景和圖片已經(jīng)不復(fù)存在，故逆向建模時(shí)細(xì)節(jié)很難繪制。

3 3D打印“都勻八景”自然遺產(chǎn)的建議

3D打印技術(shù)打印“都勻八景”自然遺產(chǎn)不僅要考慮自然遺產(chǎn)的逆向建模問題，而且還要考慮模型的打印尺寸、模型的真實(shí)性和模型數(shù)據(jù)庫的建立等問題。因此，3D打印“都勻八景”需要將傳統(tǒng)的方法與先進(jìn)的技術(shù)手段相結(jié)合。

3.1 利用無人機(jī)航拍技術(shù)結(jié)合史料記載繪制三維模型

720全景是視角超過人的正常視角的圖像。顧名思義就是給人以三維立體感覺的實(shí)景360度全方位圖像。全景實(shí)際上只是一種對周圍景象以某種幾何關(guān)系進(jìn)行映射生成的平面圖片，只有通過全景播放器的矯正處理才能成為三維全景。

無人機(jī)航拍技術(shù)不僅能拍攝二維平面圖，而且能通過Drone Pan等軟件自動將720°全景劃分為不同區(qū)域，分別對不同區(qū)域拍攝二維圖，再利用Kolor Autopano Giga等全景圖合成軟件合成720°全景圖，最后通過增加天空背景和利用Photoshop等修圖軟件對合成照片進(jìn)行調(diào)整，最終建立起實(shí)物的三維模型。

3.2 按比例縮放打印“都勻八景”

720°航拍的“都勻八景”通過軟件建立三維模型，模型能按照比例縮小后打印，3D打印能打印出人類能想出來和設(shè)計(jì)出來的任何形狀。這無疑提供給“都勻八景”自然遺產(chǎn)保護(hù)方法途徑，將無人機(jī)航拍建模得到的三維模型按照比列縮放到3D打印機(jī)能打印的范圍，3D打印機(jī)方能打印。

3.3 德爾菲法改善模型

如何辨別逆向建模和打印的三維產(chǎn)品是都勻八景的“原貌”呢？利用德爾菲法能夠更精確地繪制出都勻八景的原貌。德爾菲法，也稱專家調(diào)查法，1946年由美國蘭德公司創(chuàng)始實(shí)行。該方法是由企業(yè)組成一個(gè)專門的預(yù)測機(jī)構(gòu)，其中包括若干專家和企業(yè)預(yù)測組織者，按照規(guī)定的程序，背靠背地征詢專家對未來市場的意見或者判斷，然后進(jìn)行預(yù)測的方法。利用德爾菲法將打印好的都勻八景分別寄送給不同的調(diào)查對象，征求調(diào)查對象對老“都勻八景”的看法和細(xì)節(jié)修改問題。按照調(diào)查對象的建議，將修改過的都勻八景模型再寄送到不同的調(diào)查對象，如此反復(fù)，直到模型達(dá)到80%以上被調(diào)查者都認(rèn)為合適為止。至此，真實(shí)的老“都勻八景”就能得到復(fù)原。

3.4 建立永久“都勻八景”數(shù)字媒體

老“都勻八景”是自然遺產(chǎn)，是自然饋贈給都勻人民的財(cái)富，更是饋贈給貴州人民的財(cái)富。若能將老“都勻八景”打造為都勻的一張旅游名片，并且將一套“都勻八景“的3D打印模型作為禮品贈送給客人，那么不僅僅是在宣傳都勻八景，而是在宣傳整個(gè)都勻和整個(gè)貴州省。而且，通過數(shù)字媒體，如電子報(bào)刊、電視、微信公眾號、斗音等更能在90后、00后人群中傳播，不僅吸引了旅游資源，帶動旅游發(fā)展，而且為自然資產(chǎn)的保護(hù)提供了一種創(chuàng)新的思路。

4 結(jié)語

本文主要通過三維建模技術(shù)和無人機(jī)航拍技術(shù)等還原“都勻八景”的原貌，利用3D打印技術(shù)復(fù)制出“都勻八景”并建立數(shù)字資源庫?！岸紕虬司啊眱H僅是黔南州都勻市最具有代表性的喀斯特非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一，為了讓非遺文化淵源流長，我們需要采用當(dāng)下最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對非遺進(jìn)行保護(hù)，為博物館和現(xiàn)代媒體提供宣傳資料，也為子孫后代留下文獻(xiàn)資料。

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作者簡介：楊金廣（1989—），男，漢族，貴州威寧人，碩士研究生，講師，研究方向：三維設(shè)計(jì)與3D打印。