背景知识
甲骨文,是中国以及东亚地区已知最早的成体系的文字,距今已有三千多年的历史。甲骨主要出土于河南安阳小屯村一带,这里曾是商代后期商王盘庚至帝辛的都城,史称为“殷”。甲骨文通常契刻在龟甲或兽骨之上,其内容绝大多数是殷商王室占卜之辞。
如今甲骨学已成为一门蔚为壮观的世界性学科。截至目前,已出土甲骨超过15万块,已辨识文字约2500个,未破解文字约2000个。从事甲骨文研究的中外学者有500多人,发表的专著、论文达3000多篇。甲骨学研究同时推动了语言文字学﹑历史学﹑民族学﹑天文学﹑气象学﹑农学﹑医学﹑历史地理学﹑考古学等多种学科的发展。
2017年12月26日,甲骨文成功入选联合国教科文组织《世界记忆名录》。
传统技法
自清朝光绪年间金石学家王懿荣发现甲骨文以来,甲骨文研究者和爱好者们始终面临着一个重要问题——如何转录、传播并共享甲骨上的文字信息,并同时不对甲骨本身造成损坏。
学界使用的主流传统技法是拓片法。拓印技术是我国一项古老的传统技艺。在现代技术诞生之前,拓印技术能最大限度地保留所拓对象的原貌和细节。加之重复拓印又可以获得多张同样的拓片,其作用堪比印刷术。故而,拓片制作是甲骨文研究者的必备技能。
制作拓片——出自央视纪录片《甲骨王朝》
制作拓片时,需要把浸湿的纸料敷在甲骨上,用刷子轻轻敲打,使纸入凹槽。待纸张稍干之时,均匀上墨。随后将纸揭下,即成一张黑白分明的拓片。
尽管拓片法是目前学界主流的转录技法,但其仍有不少局限。例如,制作拓片时必须接触甲骨,这可能会对甲骨造成损坏。另外,拓片制作效果可能受到温湿度条件以及操作者本身的技术水平影响。
三维扫描法
北京大学收藏有4000余片甲骨,是我国重要的甲骨文研究中心。北京大学人文讲席教授、博士生导师李宗焜教授主要从事甲骨学与古文字学教学与研究工作。在一次偶然的机会下,他打算尝试用三维扫描技术来记录甲骨文。
北京大学
作为Artec3D在中国的授权经销商,北京朝日三维与北京大学考古文博学院有着深度合作,经常为后者提供三维扫描解决方案。为了验证新方法的可行性,在一次扫描服务中,李教授要求北京朝日三维的工程师对北京大学馆藏甲骨进行三维扫描。
扫描对象:刻辞卜骨
本次扫描对象是北京大学考古文博学院馆藏的一块刻辞卜骨,长31.1cm,宽16.1cm,产于商晚期,距今已有三千多年。
这片甲骨正面刻有45字,背面残存一字,是商代甲骨文书法的代表作,并可与现藏于国家图书馆的另一小片甲骨(《甲骨文合集》编号11574)拼合。甲骨上有两条卜辞,均与战争有关。
李宗焜教授与朝日三维工程师——出自央视纪录片《甲骨王朝》
北京朝日三维使用Artec Space Spider扫描仪来捕获这块殷墟甲骨的正反面。工程师焦春亮表示:“Artec Space Spider是一款很出色的3D扫描仪,在我们多次重要扫描项目中担当主力。不用贴点,无需提前准备,即可实现最高精度,制作出逼真的数字作品。真正做到零接触采集文物数据。可以靠它完成小型物体的逆向工程。从清朝早期的景泰蓝花瓶,到三星堆雕像扫描,Space Spider在文物领域已完成诸多重磅项目。”
Space Spider扫描骨片——出自央视纪录片《甲骨王朝》
工程师将Space Spider对准被扫描的骨片,无需贴标记点,保持距骨片约20-30cm的距离,一键启动开始扫描。工程师顺着甲骨表面来回移动扫描仪,数据同时动态显示在电脑屏幕上。
当扫描完骨片的正面之后,工程师将骨片翻转,继续扫描背面,整个过程约在几分钟内完成。
接下来工程师把数据导入Artec Studio软件,将正反两面的数据对齐拼接,进行【整体配准】和【融合】操作,得到一个完整的网格模型。
甲骨文表面信息量巨大,因而对纹理贴图质量提出了非常高的要求。Artec Studio的贴图模块完全满足客户的需求,在软件中一键即可完成模型的贴色还原。另外,软件支持导入第三方摄影测量设备(如单反相机)采集的高清照片,可实现自动化贴图替换。
至此,一个完整的甲骨文模型出现在我们的视野中。
正面网格模型
正面彩色模型
局部放大彩色模型
在Artec Studio软件中处理完毕后,可以按需将3D模型导出至Geomagic或ZBrush等第三方软件中进一步处理。在扫描完成后,按照李教授的要求,工程师尝试着基于扫描数据生成可用的数字化拓片,展现完整的骨片表面信息。
左为数字化拓片,右为三维扫描数据
由于整个采集流程有别于传统方式,三维扫描数字化拓片无疑是一种极具潜力的数字化存档和展现形式。
总结
使用Space Spider进行扫描,不需要对甲骨文贴点或喷粉,完全避免了接触风险,采集过程只花费了几分钟。数据非常干净,结合高效的采集算法文件体积也较小,这样有利于缩短后期处理的时间。扫描结束后得到了高分辨率全彩3D模型。
对于3D扫描在文物保护领域的应用,用户表示:“3D扫描技术如今能够满足文物数字化领域的需求。在存档和修复珍贵历史文物时提供了一种可靠的技术手段,也启发了一些崭新的思路和方法。对我们来说是值得持续关注的创新方向。”
北京朝日三维技术总监焦春亮表示:“我们很荣幸能参与甲骨文的扫描,这是一种崭新的记录方式,对文物保护、数字化存档等具有重大意义。我们希望从技术角度确保整个过程是有效的,客户对结果是满意的。只要采集到完整的数据,也许就可以把甲骨文制作成VR或AR环境下的虚拟展品,让远在全国各地的学生近距离欣赏这些伟大的文化遗产。”
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