3D数字技术对文化遗产的保护

文/石火赛，万吉欣

摘要：随着社会经济的发展，国家对文化遗的保护越来越受到重视，但传统的保护方法存在着许许多多的局限性，这不得不利用新技术的保护措施，来更好的全方位保护文化遗产。本文主要是介绍了3D数字技术对文化遗产起到了保护作用，首先是通过对3D数字技术的介绍，然后再到3D数字技术在文化遗产中的成功应用案例进行分析，再进一步探讨文化遗产的保护与发展需要运用到高新技术的辅助作用，从而更好的为文化艺术创新提供新的途径。

关键词：3D数字技术；文化遗产保护；文化发展

随着时间的推移，一些古代的文化遗产面临着自然的侵蚀以及老化，许多文物及文化遗迹等物质文化遗产难以得到有效的保护，这也不得不让人感到担忧。但庆幸的是，随着科学技术的发展，目前3D数字技术也相当成熟，它已经应用于很多行业领域，如航天航空，医疗器械等等一些领域。在文化遗产保护方面，不妨应用这种新的方法和途径，也为保护具体造型的文化遗产增加了另一种思维方式，也为各种器物提供了新的可能性。

1 3D数字技术

随着5G时代的到来，科学技术进一步发展，人类对社会科学的了解程度也会一步一步的加深，面对新的技术的到来，往往会促进各行各业的发展，目前中国文化遗产保护面临的一些困境，新的技术也将会提供新的解决办法。在这个大数据的时代中，物只是真实世界的一个载体，而对应虚拟世界，所谓的物只是一串数据而已。而这些数据也将对现阶段难以保护文化遗产，提供新的存在形式。

1.1 3D扫描

3D扫描技术是通过3D扫描设备，利用激光测距的原理，获得扫描物体形成点云数据坐标，然后通过数据的生成，形成物体的模型数据，但由于目前技术的不够成熟，有些地方会存在着数据采集的死角，仍需要人工手动的去修复，这也是3D设备未来需要解决的技术难题。目前3D扫描技术还存在很多的技术问题，比如扫描数据的部分丢失以及扫描物体数据的缺失等等问题，都将是未来需要解决的技术问题，但不得不说3D扫描技术将会对传统的行业将产生巨大的影响。

1.2 3D打印

“3D打印技术是借助计算机、数控 加工、材料科学等新技术，利用打印材料逐层堆积方式直接生成数字模型的实体模型技术，相比较于传统减材制造方式，3D打印技术能够降低材料的消耗量，节约制造成本，已成为研究和应用的热点。”3D打印技术已经在各行各业开始蔓延开来，他的主要优势就是无需模具，一体成型，大大的节约了产品开发的成本与周期，给各行业造成猛烈的冲击。3D打印的产品应用范围广泛，例如汽车的零配件、医疗器械、以及艺术作品等等领域都有得到很好的利用，但目前还存在着许多问题，比如成本高，打印的精度不够，形体受高温的影响等等一些技术问题，都是未来需要解决的。

2 3D数字技术在文化遗产保护中的应用

近年来，国家对文化遗产的保护力度加大，促使文化遗产保护有了新的突破。一些高科技产品也大量的投入到文化遗产保护的当中，如全息投影、VR、AR等等一些技术的使用，使得一些文化遗产得到了很好的展示。其中一些古建筑由于年代的久远，自然环境的侵蚀，使得保护难度越来越大，这时新技术的应用，可以更好的解决保护的一些问题，可以利用3D扫描技术对古建筑进行全方位的扫描，记录下古建筑的内部结构和外部结构的造型，从而建立古建筑模型数据库，为以后的人们留下不变的数据模型。另外，还可以利用X射线技术，对整体古建筑进行病虫害的检查，方便对古建筑进行修缮工作。对于古建筑进行数据采集的工作的工作流程：第一步是专业的工作人员，通过对古建筑的实地考察，进行合理的布

点，然后通过专业的采集设备，进行全方位的数据收集（如图一图二示），这个阶段需要耗费很长的时间，需要耐心的采集等待。等到第一阶段的工作完成时，第二阶段便要生成数据，这个过程是把扫描设备采集的点云数据进行模型的再现，如图三所示。最后一阶段就是对数据进行档案的管理，进行该阶段现状有效的保护。还可以根据现有的数据模型，导入在专业设备上进行模拟恢复残缺部分，从而达到一定的修复参考价值。

另外对于一些考古器物的修复，3D扫描对此有很多大的辅助作用，通过对原有数据的采集，进行数据的分析，可以对碎片化器物进行模拟重组以及通过形体的曲率来模拟计算残缺部分（如图四图五所示），这对考古工作有很大的帮助作用。

3 文化遗产的保护与发展

随着社会的发展，文化遗产的保护仅靠简单的去保护已有的文化遗产样式是不够的，文化要想流传下来，不仅要靠保护，而且还需要文化的创新，需要把已有的文化进行一个当代文化环境的创作，这样也就给文化注入了活的灵魂，使其永远的发展壮大下去。

3.1 保护

首先在文化遗产保护方面，往往采取的是文字记录、拍照记录、视频记录和通过3D扫描对文化遗产进行造型的扫描存档等形式，如对一些历史文物进行全方位的数据采集，如上文所讲到的，对器物造型进行数字化的记录，构建文化遗产的数字档案库，为后续研究保留材料。通过现代科学技术的力量，把保存的数据进行最合理的利用，创新的去构建虚拟真实的文化遗产场景，让观众有一种身临其境的感受，也为人们了解文化遗产的现状与环境提供了很好的参考作用。不过要使这一切都能达到预计的效果，不仅需要个人的努力，最大的还是需要国家对文化遗产的重视，加大文化遗产的保护力度，对文化遗产保护进行人员的培训，成立相关的研究机构，招收相关的专业人员，开设文化遗产保护的相关课程，动员全社会参与其中。

3.2 发展

文化遗产仅靠保护还是不够的，文化遗产要想经久不衰，还需要进行文化创新。前面有谈到文化保护需要国家加大保护力度，对文化保护加大人力和资金的投入。文化的发展需要注入新的活力，它的传播形式也需要与时俱进，深挖文化遗产背后的文化底蕴，用现代大家喜闻乐见的形式进行传播，如开发表情包、游戏场景和人物设计以及开发文创小公仔等等一些形式，并加大对文化遗产的宣传力度，以及定期开展文化遗产的相关活动，使人们在寓教于乐中学习了解文化遗产的知识，也弘扬和发展了文化。

4 结语

综上所述，文化遗产的保护既要积极的运用新的科学技术进行保护，又要充分利用科学技术，用新的思维方式去理解和讲述文化，从而使得文化遗产进一步发展壮大。新技术的在各个领域应用，从而也拓宽科学技术的在某些陌生领域的深度，也加快了科学技术的发展。随着5G时代的到来，科学技术也将加快进步的步伐，从而也会促进文化的传播能力。3D数字技术只是现阶段科技对文化传播保护的一个途径，在未来，会有更好更全面的传播技术的出现，将会更好的传承文化的魅力所在。

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基金项目：福建省教育科学规划课题“闽台地区城市雕塑的育人功能研究”立项批准号（编号：FJJKCGZ18-784）。

作者简介：石火赛（1993—），男，安徽安庆人，硕士在读，主要从事雕塑研究方向；万吉欣（1978—），男，山东青岛人，硕士导师，主要从事雕塑研究方向。

（作者单位：福州大学厦门工艺美术学院）