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3D掃描儀

· Artec Space Spider

挑戰(zhàn)：拓片是用染料復(fù)制甲骨文表面文字和符號的傳統(tǒng)方式。但是，這種方法存在不少缺陷，比如過程中需要接觸甲骨，可能損壞價值連城的文物。

解決方案：Artec Space Spider, Artec Studio

效果：借助三維掃描科技，就能實(shí)現(xiàn)甲骨文的數(shù)字拓片，為甲骨表面的細(xì)節(jié)建立高清數(shù)字檔案。該過程對甲骨零危害，現(xiàn)在，研究人員可以輕松制作三維模型，并和朋友、同事隨時分享。同時，我們也能根據(jù)三維掃描建立AR/VR虛擬博物館，為大家?guī)ヨ蜩蛉缟臄?shù)字展覽。

殷墟國家考古遺址公園

早在公元前1400年的中國商王朝（如今河南安陽小屯殷墟）都城生活的王室成員使用龜甲獸骨記錄占卜和重大事件──這些經(jīng)過整治﹑鉆鑿﹑燒灼﹑刻辭的龜腹甲﹑背甲和肩胛骨載體，因文字契刻于其之上﹐故稱甲骨文。

鑿刻甲骨文——出自央視紀(jì)錄片《甲骨王朝》

殷墟甲骨文是現(xiàn)今所見中國最早的具有完備體系的文字﹐也是現(xiàn)今所見中國最早的時王記實(shí)文辭﹐因而成為語言文字學(xué)﹑歷史學(xué)﹑民族學(xué)﹑天文學(xué)﹑氣象學(xué)﹑農(nóng)學(xué)﹑醫(yī)學(xué)﹑歷史地理學(xué)﹑考古學(xué)等多種學(xué)科的重要原始資料。殷墟甲骨的發(fā)現(xiàn)是近代學(xué)術(shù)史上重要的發(fā)現(xiàn)之一。

制作拓片——出自央視紀(jì)錄片《甲骨王朝》

然而龜甲獸骨無法記錄大量信息、易損且不易攜帶。當(dāng)紙張被發(fā)明后，中國古人發(fā)明了拓片法，通過染料復(fù)制硬物表面上的文字、圖符等標(biāo)記在輕便易于隨身攜帶、翻閱的紙張上。

拓片的制作需要把不同紙料覆蓋在甲骨文表面，使用毛刷等工具對之進(jìn)行輕輕捶打，揭去干燥紙料。等待濕潤紙料稍干后用撲子蘸取適量染料，輕輕拍打濕潤紙料進(jìn)行復(fù)刻。等待完全曬干或風(fēng)干后取下，才完成整道工序。

北京大學(xué)收藏有4000多片甲骨文，李宗焜博士是北京大學(xué)人文講席教授、博士生導(dǎo)師。他主要從事甲骨學(xué)與古文字學(xué)教學(xué)與研究工作并言傳身教給學(xué)生拓片技巧。由于拓片需要接觸對象、受實(shí)際情況的影響。在一次偶然的機(jī)會下，他打算嘗試用三維掃描的方法來記錄甲骨文。

北京大學(xué)

掃描對象：刻辭卜骨

這次的掃描對象是一塊北京大學(xué)考古文博學(xué)院舊藏的刻辭卜骨，產(chǎn)于商晚期距今3000多年，長31.1cmx 寬16.1 cm

這片文物正面刻有四十五字，背面殘存一字，是商代甲骨文書法的代表。并可與現(xiàn)藏于國家圖書館的另一小片骨（《甲骨文合集》編號11574）拼合。卜骨上面兩條卜辭均與戰(zhàn)爭有關(guān)。

李教授與朝日三維工程師——出自央視紀(jì)錄片《甲骨王朝》

朝日三維選擇Artec Space Spider來捕獲這塊殷墟甲骨文的正反面。朝日三維技術(shù)總監(jiān)焦春亮表示，“Artec Space Spider是一款很出色的3D掃描儀，在我們多次重要掃描任務(wù)中擔(dān)當(dāng)主力，不用貼點(diǎn)和準(zhǔn)備就可以實(shí)現(xiàn)高精度采集，制作出逼真的數(shù)字作品。真正做到零接觸采集文物數(shù)據(jù)。可以靠它完成小型物體的逆向工程，從清朝早期的景泰藍(lán)花瓶，到三星堆雕像掃描，Space Spider完成了很多精彩案例。”

Artec Space Spider掃描骨片——出自央視紀(jì)錄片《甲骨王朝》

朝日三維使用Space Spider對準(zhǔn)被掃描的骨片，無需貼標(biāo)記點(diǎn)，保持離對象約20到30厘米的距離，一鍵開啟工作。工程師順著甲骨的表面來回移動設(shè)備,數(shù)據(jù)同時動態(tài)顯示在電腦屏幕中。

當(dāng)掃描完畢骨片的正面之后，會把骨片翻轉(zhuǎn)，繼續(xù)掃描對象的背面，整個過程約在幾分鐘內(nèi)完成。

Artec Space Spider掃描骨片——出自央視紀(jì)錄片《甲骨王朝》

接下來工程師把數(shù)據(jù)導(dǎo)入Artec Studio刪除噪點(diǎn)后將正反面采集的數(shù)據(jù)拼接，合并成完整的一個數(shù)模。接下來可以使用Studio中的整體配準(zhǔn)功能、融合運(yùn)算得到一個完整的網(wǎng)格模型。

甲骨文表面擁有大量信息，對紋理貼圖質(zhì)量提出很高要求。Artec Studio的貼圖模塊完全符合客戶的要求，在其中可完成數(shù)據(jù)的貼色還原，并支持第三方攝影測量設(shè)備（如單反相機(jī)）采集的高清像素紋理，做自動化貼圖替換。至此一個完整的甲骨文模型出現(xiàn)在我們的視野中。

局部放大彩色模型

在Artec Studio處理完畢后可以按需把3D模型導(dǎo)出至Geomagic或ZBrush等第三方軟件中進(jìn)一步處理。在掃描甲骨文之后，按照李教授的要求，工程師嘗試基于掃描數(shù)據(jù)生成可用的數(shù)字化拓片展現(xiàn)完整的骨片表面信息。

數(shù)字化拓片（左），Artec Space Spider掃描數(shù)據(jù)（右）

由于整個采集流程有別于傳統(tǒng)方式，三維掃描數(shù)字化拓片無疑是一種極具潛力的數(shù)字存檔和展現(xiàn)形式。

總結(jié)：

Space Spider的掃描不需要對甲骨文貼點(diǎn)或噴涂，避免了風(fēng)險，采集過程只花費(fèi)了幾分鐘。Space Spider的數(shù)據(jù)很干凈，結(jié)合高效的采集算法文件體積也較小，這樣有利于縮短后期處理的時間，掃描結(jié)束后得到了高分辨率得彩色3D模型。

對于3D掃描在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，使用者表示，“3D掃描技術(shù)如今能夠滿足對文物數(shù)字化的需求，在存檔和修復(fù)珍貴歷史文物時提供一種可靠的技術(shù)手段，也啟發(fā)了一些嶄新的思路和辦法。對我們來說是值得持續(xù)關(guān)注的創(chuàng)新方向。”