吳鑫宇

摘 要：文物是寶貴的人類財(cái)富，理應(yīng)得到更好的保護(hù)。文物在被發(fā)現(xiàn)之前以及被發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，會(huì)不可避免地受到損傷。為此，文物修復(fù)工作顯得尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)已被更多的應(yīng)用到文物保護(hù)、文物修復(fù)工作中，并逐漸發(fā)揮出更大的效能。文章主要以此為背景，研究了計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的背景、優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：文物修復(fù);計(jì)算機(jī)輔助;殘片提取;問(wèn)題探討;技術(shù)應(yīng)用

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2022.06.050

文物的損傷是千差萬(wàn)別的①，不同的材質(zhì)、不同的顏料、不同的破損程度等，都為文物修復(fù)工作增加了難度，讓這項(xiàng)工作成了技術(shù)難度高、準(zhǔn)備工作復(fù)雜、人員精準(zhǔn)度要求高的工作，也成為文物保護(hù)工作中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，價(jià)值巨大。當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)成了人類研究科研的好幫手，在文物修復(fù)、復(fù)原領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)也越來(lái)越多地參與到輔助工作的開展進(jìn)程中，利用其自身的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多地幫助科研人員和手工匠人減輕了工作負(fù)擔(dān)，也從一定程度上降低了文物修復(fù)工作的難度。

1 文物修復(fù)與計(jì)算機(jī)輔助

在研究本文的核心內(nèi)容時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)明確何為文物修復(fù)。文物修復(fù)，從字面上理解就是對(duì)文物丟失、損毀、被破壞、自然消弭等問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)的過(guò)程。而在此過(guò)程中，修復(fù)者需要兼具傳統(tǒng)技藝與科學(xué)技術(shù)手段，運(yùn)用這些直接對(duì)文物進(jìn)行物理的和化學(xué)的修復(fù)措施，通過(guò)這樣的修復(fù)措施以延續(xù)文物生命，更便于保存文物、認(rèn)識(shí)文物完整的藝術(shù)與歷史樣貌。通過(guò)文物修復(fù)，文物本身也可以減輕或者緩解本身已有的病害，確保未來(lái)長(zhǎng)期存續(xù)，安全保存。因此，文物修復(fù)是文物保護(hù)工作的重要環(huán)節(jié)與不可或缺的組成部分。

計(jì)算機(jī)輔助顧名思義就是利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)的技術(shù)和強(qiáng)大的功能進(jìn)行輔助。計(jì)算機(jī)有著圖形描繪、圖像勾勒、虛擬輔助等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)、復(fù)原，在計(jì)算方面也能節(jié)省更多的人力，速度快并且效率高。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一大成果，也為文物修復(fù)工作減輕了部分負(fù)擔(dān)。

2 計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的背景與優(yōu)勢(shì)

文物修復(fù)是直接在文物本體上展開的，在很大程度上會(huì)改變文物。雖然現(xiàn)代匠人都有著極高的天賦與高超的技藝，但是也難免會(huì)出現(xiàn)修復(fù)過(guò)程中對(duì)文物的損傷和對(duì)原有樣貌的影響，稍有不慎，就容易造成文物的不可逆?zhèn)?。究竟如何打破文物修?fù)的這種困局呢？在計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)后，這樣的問(wèn)題就得到了明顯的改善。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包括對(duì)被修復(fù)文物缺失部分、損傷部分以及病害的數(shù)據(jù)分析，也包括對(duì)虛擬成像技術(shù)的應(yīng)用，能通過(guò)文物的虛擬復(fù)原來(lái)避免直接在文物本體上進(jìn)行操作對(duì)文物本身可能造成的影響。同時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)，能夠代替人力做大量的前期工作和數(shù)據(jù)整理歸類，讓人力解放出來(lái)，將更多的精力投入到文物修復(fù)的具體實(shí)施工作當(dāng)中。

在這樣的背景下，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)被更多的應(yīng)用到了文物修復(fù)工作中。具體來(lái)看，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的優(yōu)勢(shì)包括以下幾方面：

一是，更符合文物修復(fù)的最少干預(yù)原則。在文物修復(fù)的幾大原則中，最基礎(chǔ)的一條原則就是對(duì)文物進(jìn)行最少的干預(yù)，盡可能讓文物保持出土?xí)r的原貌。計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)可以通過(guò)對(duì)文物數(shù)據(jù)的采集與可能的修復(fù)方案比對(duì)，先行形成文物修復(fù)的虛擬圖像，通過(guò)3D打印技術(shù)和虛擬成像技術(shù)等，脫離開文物本身，形成一個(gè)與文物本身等比例縮放或同樣大小的被修復(fù)文物樣本，這樣既能夠修復(fù)文物，又不會(huì)過(guò)多的干預(yù)文物本身，遵循了最少干預(yù)原則。②

二是，避免對(duì)文物造成不可逆損傷。在文物人工修復(fù)的過(guò)程中，各種不可控的因素與千差萬(wàn)別的文物病害、損傷造成的修復(fù)難度，都有可能造成文物修復(fù)的不可逆?zhèn)Γ@將造成巨大的文物價(jià)值縮減，并令許多人扼腕嘆息。如果合理運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)，就可以將文物可能在修復(fù)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行提前預(yù)判與演練，制定合理的解決方案，就能極大程度避免文物修復(fù)帶給文物的不可逆?zhèn)Γ裱丝赡嫘栽瓌t。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)，能夠優(yōu)先利用計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)完成多個(gè)方案的修復(fù)成像，進(jìn)行科學(xué)對(duì)比，為今后的再修復(fù)、可逆化修復(fù)工作進(jìn)行更充足的儲(chǔ)備。

三是，綜合對(duì)比修復(fù)所用的各類原材料，尋找到最佳匹配。對(duì)于一些文物修復(fù)中顏料褪色、剝落、病害問(wèn)題導(dǎo)致的文物損傷修復(fù)，就需要想到一切可能，尋找到更匹配原文物的原材料，才有可能達(dá)到與文物協(xié)調(diào)統(tǒng)一的美感與藝術(shù)性。但是材料、色彩的搭配組合有許多可能性，如果通過(guò)人力一一尋找并逐個(gè)比對(duì)嘗試，將會(huì)耗損巨大的原材料，工作人員需要付出的艱辛與工作量也是不可估量的。運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)，就可以提取各類原材料的樣本參數(shù)，通過(guò)虛擬匹配調(diào)整可能的配比和方案，顏色的敏感度更高，配比也更為嚴(yán)謹(jǐn)，多次的試錯(cuò)也能避免原材料的浪費(fèi)，大大縮減了人力損耗的同時(shí)，更能快速篩選出最佳方案。通過(guò)最終的方案虛擬比對(duì)，能更好地評(píng)估所選材料和配比是否符合原文物的基礎(chǔ)樣貌，更能夠幫助文物復(fù)原更好地與文物本體融為一體，保持原有的美感與藝術(shù)性，不顯得突兀，更不刻意為之。

四是，保持文物的可識(shí)別性和保存的耐久性。文物本身的價(jià)值包括可識(shí)別性、紋路、尺寸、光澤配色、印章刻字等，在修復(fù)的過(guò)程中必須遵循保持其可識(shí)別性的原則。而這些可識(shí)別性往往有著極高的敏感度，稍有不慎就會(huì)造成識(shí)別性降低、破壞的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)能夠用更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪\(yùn)算和模型比對(duì)來(lái)形成可識(shí)別性的最佳保留，比人眼有著更強(qiáng)的敏感度。而對(duì)于修復(fù)過(guò)程中選料、操作都十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈奈锾幹?，還應(yīng)當(dāng)有后續(xù)持久性的測(cè)試。鑒于文物本身的脆弱、易損傷，更應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)，對(duì)后續(xù)的可耐久度和持續(xù)性進(jìn)行測(cè)試，避免日后對(duì)文物已修復(fù)部分的反復(fù)修改與重復(fù)勞動(dòng)。

五是，更便于開展不可移動(dòng)文物的就地保護(hù)與修復(fù)。文物中，有些可移動(dòng)，有些則不可移動(dòng)，按照不可移動(dòng)文物的保護(hù)原則，應(yīng)當(dāng)遵循原址保護(hù)的原則。那么，這些無(wú)法移動(dòng)的文物在修復(fù)的過(guò)程中就產(chǎn)生了更多的空間障礙，操作環(huán)境也較復(fù)雜，戶外研究無(wú)法等同于室內(nèi)研究，各項(xiàng)工作都有可能受阻。如果運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)工作，就可以利用計(jì)算機(jī)與戶外高精度攝影、攝像設(shè)備的結(jié)合，更好地遠(yuǎn)程采集文物數(shù)據(jù)，讓科學(xué)家打破時(shí)間、空間的阻礙，遠(yuǎn)程操作文物修復(fù)影像。既避免了移動(dòng)原文物，減少了傷害，又為科研創(chuàng)造了更加便捷的環(huán)境。同時(shí)可以利用遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)文物周邊的環(huán)境和氣候等條件因素，為科研準(zhǔn)備充足的數(shù)據(jù)參考，讓文物修復(fù)工作少走彎路，效率更高。

3 計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)技術(shù)在現(xiàn)階段已經(jīng)廣泛應(yīng)用到文物修復(fù)、復(fù)原工作中。在其間，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯而易見，但是相對(duì)比脆弱敏感的文物，以及千年傳承的人工文物修復(fù)技術(shù)而言，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)技術(shù)仍然“年輕”，在應(yīng)用的過(guò)程中必然會(huì)存在一些問(wèn)題需要解決。通過(guò)總結(jié)，本文將計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)當(dāng)中常見的問(wèn)題歸納如下。

①計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)數(shù)據(jù)的采集與保存。計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)最基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)就是其快速的數(shù)據(jù)提取與保存，尤其是超高速的運(yùn)算加工能力，更是令人自嘆不如。然而計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的數(shù)據(jù)采集工作前期仍然以人力為主導(dǎo)，需要先確定采集的內(nèi)容、采集的區(qū)域、采集的角度等，計(jì)算機(jī)歸根結(jié)底是依靠人來(lái)操作完成的，無(wú)論是數(shù)據(jù)運(yùn)算也好，或者是信息分類也好，都需要人給予計(jì)算機(jī)詳細(xì)的算法規(guī)則與分類思路，并制定好日后更便于開展文物修復(fù)后續(xù)工作的開展思路，才能更高效地利用好計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，來(lái)輔助文物修復(fù)工作的展開。因此在計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的數(shù)據(jù)采集與保存過(guò)程中，科研人員與修復(fù)團(tuán)隊(duì)一定要全程參與其中，合理規(guī)劃好計(jì)算機(jī)參與其中的運(yùn)行軌跡，避免因?yàn)槿狈σ?guī)劃和統(tǒng)籌安排造成數(shù)據(jù)采集的缺失。后期的數(shù)據(jù)補(bǔ)采又需要對(duì)計(jì)算機(jī)本身進(jìn)行新的程序編寫，錄入的過(guò)程也有可能出現(xiàn)錯(cuò)漏，這些都是嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)前期工作進(jìn)度的問(wèn)題。在數(shù)據(jù)采集后，工作人員還必須按照文物修復(fù)所需的邏輯思維來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和保存，便于日后調(diào)閱信息，以作為佐證與參考。同時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的資料采集與保存還應(yīng)當(dāng)考慮到與博物館、鑒定所、展覽館、圖書館等相關(guān)資料存儲(chǔ)、展出、鑒定等社會(huì)部門的聯(lián)動(dòng)，形成長(zhǎng)期可優(yōu)化維護(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，避免數(shù)據(jù)因年代久遠(yuǎn)而遺失、損壞等等。必要的存檔備份，也是必不可少的。

②計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的科研基礎(chǔ)與科研人員。對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的應(yīng)用而言，計(jì)算機(jī)的使用操作固然重要，但是再?gòu)?qiáng)大的操作都應(yīng)當(dāng)以科學(xué)研究的成果與學(xué)術(shù)討論的成績(jī)?yōu)榛A(chǔ)。在我國(guó)，文物資源豐富，亟待發(fā)掘和已發(fā)掘需要修復(fù)的文物都不在少數(shù)。因此致力于文物保護(hù)研究的科研人員與參與相關(guān)學(xué)術(shù)討論的學(xué)者也頗多，他們?yōu)槲奈镄迯?fù)工作提供了可靠的科研依據(jù)和學(xué)術(shù)成果。然而，將計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)這一學(xué)術(shù)話題在我國(guó)學(xué)術(shù)界仍然屬于資源量較少、起步比較晚的課題，許多學(xué)者并不了解計(jì)算機(jī)技術(shù)，而了解計(jì)算機(jī)技術(shù)的人員又缺乏文物保護(hù)的相關(guān)背景知識(shí)，這使計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的科研基礎(chǔ)稍顯薄弱，相關(guān)的科研人員與計(jì)算機(jī)操作人員難以完全滿足計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)工作的開展需要。這就是當(dāng)前我國(guó)許多研究領(lǐng)域都存在的人才、學(xué)術(shù)研究、實(shí)際應(yīng)用三者之間的常見矛盾。要解決這一問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)定向培養(yǎng)一批專業(yè)從事計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的人才，讓他們兼具文物修復(fù)的基礎(chǔ)知識(shí)背景和計(jì)算機(jī)建模、運(yùn)算、操作、模擬成像等計(jì)算機(jī)技術(shù)。當(dāng)然，這是一個(gè)比較漫長(zhǎng)的過(guò)程，如果想要緩解、解決目前的問(wèn)題，也可以定期組織文物修復(fù)的科研人員進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)的定向培訓(xùn)，讓一批意識(shí)超前、關(guān)心文物保護(hù)的計(jì)算機(jī)從業(yè)人員多多涉獵文物修復(fù)方面的知識(shí)，促進(jìn)兩種不同方向的人才融合交匯，形成行業(yè)之間的互助，打破人才瓶頸。

③計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷擴(kuò)容。在計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的過(guò)程中，除了先期采集的數(shù)據(jù)之外，還會(huì)不斷地增加新的數(shù)據(jù)，這讓計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)不斷地被擴(kuò)容，現(xiàn)行的計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)容量雖然較2000年之前有了極大的改觀和容量的提升，但是如果計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)不斷地疊加，那么運(yùn)算的速率自然會(huì)被影響，研究的效率也會(huì)被限制。因此計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)不能僅僅依靠擴(kuò)容來(lái)解決數(shù)據(jù)的不斷存續(xù)問(wèn)題，而是應(yīng)當(dāng)做好更充分的分類保存工作，可以建立多個(gè)不同內(nèi)容的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，分類保存各個(gè)不同內(nèi)容的文物修復(fù)數(shù)據(jù)。如按照顏色分類儲(chǔ)存、按照年代分類儲(chǔ)存、按照文物類別分類儲(chǔ)存等，這些都是可以參考的儲(chǔ)存方式。但是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，還是應(yīng)當(dāng)建立綜合立體化的搜索方式與數(shù)據(jù)庫(kù)的多重?cái)?shù)據(jù)提取算法，讓計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)不僅僅是擴(kuò)容，而是有計(jì)劃、有方向地?cái)U(kuò)容，能夠更好地服務(wù)于計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)工作的展開。此外，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置專門的管理崗位，用以梳理長(zhǎng)期存續(xù)的數(shù)據(jù)資料，讓工作開展得更為科學(xué)、順暢。

④計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)與其他先進(jìn)技術(shù)的輔助推進(jìn)。計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)從來(lái)都不只是依靠計(jì)算機(jī)本身就能完成的工作，它只是一個(gè)代名詞，其中必然要借助其他相關(guān)設(shè)施設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)的輔助與合作才能完成。就當(dāng)前來(lái)看，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)前期數(shù)據(jù)的采集與提取，就要依靠物聯(lián)網(wǎng)、高精度測(cè)量?jī)x器、高清晰度攝影攝像機(jī)、遠(yuǎn)程遙控的監(jiān)視設(shè)備以及自然環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器等眾多高科技設(shè)備。如果說(shuō)計(jì)算機(jī)是一個(gè)負(fù)責(zé)運(yùn)算處理的盒子，那么這些采集設(shè)備的作用就在于將更為精細(xì)化、準(zhǔn)確科學(xué)化的數(shù)據(jù)拿到手，最終交付給計(jì)算機(jī)，它們功不可沒(méi)。在文物修復(fù)的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)還需要與成像技術(shù)、3D建模技術(shù)、CAD出圖、平面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫等相關(guān)技術(shù)相互配合，才能繪制出文物修復(fù)、復(fù)原之后的影像，為文物修復(fù)工作提供可參考的依據(jù)。文物修復(fù)后期，計(jì)算機(jī)通過(guò)與線下流行的3D打印技術(shù)、人工穿戴設(shè)備、實(shí)景模擬器、立體全息投影等相互配合，就能夠更接近于真實(shí)的模擬已修復(fù)的文物，將其更加活靈活現(xiàn)地呈現(xiàn)在人們面前，讓文物煥發(fā)出新的生機(jī)與活力。因此，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)工作絕不僅僅是計(jì)算機(jī)參與而已，而是它與更多先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)科技相互作用的結(jié)果。

⑤計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的價(jià)值最大化。在許多人眼中，文物修復(fù)只是強(qiáng)行用人為的技術(shù)恢復(fù)了文物的外形，文物本身的價(jià)值和精髓并沒(méi)有得到質(zhì)的提升，一些修復(fù)之后的文物反而沒(méi)有了出土?xí)r的原始魅力，所以他們認(rèn)為文物修復(fù)是一項(xiàng)有違自然規(guī)律的工作。的確，昔日的文物修復(fù)必須要在文物本身上進(jìn)行，必然會(huì)對(duì)文物本身的樣貌發(fā)生一些改造，但這也是為了人們能夠更加全面地了解文物原始的完整形態(tài)，其功能不必深究。單就人們提出的質(zhì)疑而言，計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)就可以解決這一質(zhì)疑。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助文物復(fù)原圖像的呈現(xiàn)，人們可以在不改變文物出土原貌的基礎(chǔ)上，利用虛擬技術(shù)勾勒出復(fù)原后的文物圖像，再加以現(xiàn)代技術(shù)的輔助，這些被復(fù)原的文物可以代替原有文物本體進(jìn)行展出。并可以依靠立體成像和人工智能、體感等途徑，讓人們近距離與文物接觸，既打破了文物修復(fù)的自然悖逆論，又能夠進(jìn)一步發(fā)揮文物育人、文物親人的新的生機(jī)，讓越來(lái)越多已然不能被參觀、展出的文物重新走入人們的視野。現(xiàn)在還有許多人致力于文物的微縮展示以及虛擬游戲的開發(fā)，還在此基礎(chǔ)上推出了一些文物的周邊產(chǎn)品，包括三星堆雪糕、編鐘手辦、兵馬俑擺臺(tái)等。這些再創(chuàng)造其實(shí)都與計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)的推進(jìn)有著不可分割的關(guān)聯(lián)性。

無(wú)論是千古壁畫、千年編鐘，還是陶瓷藝術(shù)、黃楊木雕，中華民族的文物都承載了廣大勞動(dòng)人民的智慧與改造世界的力量，是祖國(guó)的驕傲，更是未來(lái)傳承和保護(hù)的重要對(duì)象。以計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和各項(xiàng)科研技術(shù)的進(jìn)展為基礎(chǔ)，相信在未來(lái)的文物保護(hù)工作當(dāng)中，文物能夠借助日新月異的科學(xué)技術(shù)煥發(fā)出往日的光輝，并注入新的生命力。也希望有越來(lái)越多的文物復(fù)原能夠呈現(xiàn)在廣大游客面前，讓神秘古老的文物更加貼近尋常百姓生活，利用計(jì)算機(jī)輔助文物修復(fù)，讓文物重現(xiàn)完整樣貌。

注釋

①李偉民.面向破損文物虛擬修復(fù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西北大學(xué)，2020.

②魏明強(qiáng)，陳紅華，孫楊杏，等.破損文物數(shù)字化修復(fù)：以中國(guó)出土青銅器為例[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2021（5）：789-797.