饶鉴 王珊

摘要：古陶瓷是我国不可再生也不可永生的珍贵文化资源，也是我国非物质文化遗产保护的重要项目，但是受时代变迁与外在因素的影响，很多古陶瓷文物不仅没有得到合理的保护，而且与其相关的修复技术也没有得到合理的应用。虚拟仿真技术能突破传统古陶瓷保护方法的局限性，帮助工作人员掌握先进的修复技术，增强修复体验感，让古陶瓷展示效果立体化、科学化、数字化，保证古陶瓷修复结果的高保真度等。独有的古陶瓷修复步骤，能使工作人员在不损伤古陶瓷的前提下积累修复经验，提高古陶瓷的还原度，使古陶瓷在继承中得到有效的保护和利用，因此我们要实现虚拟仿真技术与古陶瓷修复技术的紧密结合。

关键词：虚拟仿真技术;古陶瓷修复;文物保护

中图分类号：K876.3 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）09-0-02

1 我国古陶瓷文物存留及修复现状

我国是陶瓷的发源地，也是世界著名的陶瓷古国，从新石器时代的陶片到隋唐五代的彩陶、花釉瓷器，再到明清时期装饰丰富、款式精美、色彩绚丽的成熟陶瓷，中国的陶瓷业经历了漫长的岁月，打造出了一批影响范围广、使用价值高、品种丰富、数量巨大的陶瓷产品。目前最常见的古陶瓷有青花瓷器、雕塑瓷器、三彩陶瓷、青瓷、汝瓷、钧瓷、建盏、紫砂器等，其不仅能够反映出各朝各代的政治、经济、贸易往来等变迁，也将中华民族文化发展的灿烂历史呈现得淋漓尽致。因此，对古陶瓷进行专业合理的修复显得尤为重要。

在修复过程中，古陶瓷类别的多样性、修复过程的复杂性，以及修复材料和工具的独特性，让古陶瓷的修复与复制工作变得更具挑战性。修复人员不仅要掌握修复各类古陶瓷的基础知识和制作工艺，还要结合科学的技术保护古陶瓷，灵活运用各种古文物的修复方法和技术[1]。目前，传统的古陶瓷修复工作主要包括两个方面： 一是清除古陶瓷上的杂质、泥土等附着物;二是通过粘接、补缺、打磨、打底、上色、做旧等修补古陶瓷残缺部分，其目的是恢复破损古陶瓷器原有的形、胎、釉、彩，以及消除老化痕迹，从而体现出所修古陶瓷的历史价值。

虽然，陶瓷是由各种无机物原料经过高温烧制而成，具有一定的硬度和耐腐蚀性，但是在修复过程中，陶瓷过低的韧性使它经不起撞击甚至磕碰，任何修复人员也不能保证古陶瓷在修复过程中不会遭到二次破坏，因此古陶瓷修复在古代文物修复工作中处于特殊位置。古陶瓷修复的行业现状如下：第一，由于当代社会发展较快，很多古建筑、古遗址及其周边的环境遭到破坏，大量古陶瓷文物受到影响;第二，古陶瓷文物受损数量与古陶瓷文物修复人员的数量不对等，专业修复人员极度紧缺;第三，古陶瓷修复人员进入传统文物修复行业后，必须经过长时间的学习和实践，才能取得工作成效和经济回报，因此此行业内人才流失的情况严重;第四，由于古陶瓷所处的年代具有特殊性，很多现代修复材料无法与其契合，因此盲目修复会对古陶瓷造成二次破坏;第五，由于古陶瓷修复使用的试剂常具有易燃性、腐蚀性和毒性，保管需要花费很大的精力，修复成本费用较高;第六，大件的古陶瓷因体积和受损面积较大，不易修复。基于此，我们不得不借助先进技术来应对古陶瓷修复过程中的困难与挑战[2]。

2 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术也被称为仿真技术或模拟技术，是计算机技术、电子技术、图像处理技术等技术的综合产物，也是用一个系统模拟另一个真实存在系统的技术。虚拟仿真技术可以在多维信息空间上创建一个新的虚拟信息场景，具有三大特点。第一，沉浸性。用户可以通过虚拟仿真技术突破現实中无法操作的种种限制，使触觉、听觉、视觉等得到身临其境的感受和体验，让自身成为整个虚拟世界的直接参与者。第二，交互性。用户可以操作、控制模拟环境中的物体，物体接到指令后，也会及时向用户反馈信息。第三，构想性。虚拟仿真技术具备广阔的想象空间，能在一定范围内扩宽用户群体的认知，不仅可以模拟真实存在的环境，也可以构思出客观世界不存在或者不可能出现的环境[3]。

虚拟仿真技术因其特点，具备极大的发展优势和广阔的发展前景。目前，虚拟仿真技术不仅广泛应用于计算机相关行业，也在其他行业得到应用，如城市规划、楼盘配套设施模拟、室内装修、医学工程、电子竞技、实验教学设备以及文物修复等等。随着5G、云储存、数字化等技术的迅速发展，虚拟仿真技术势必会引领各行各业的发展，成为新媒体领域的发展趋势。

3 虚拟仿真技术在古陶瓷修复中的优势

在虚拟仿真技术得到快速发展以及古陶瓷修复行业面临困难的两大前提下，利用虚拟仿真技术修复古陶瓷十分必要，可以将古陶瓷修复与保护工作提高到一个新的高度。虚拟仿真技术在古陶瓷修复中的优势可概括为五点。

3.1 突破传统古陶瓷保存方法的局限性

传统的古陶瓷修复，一般通过二维图像、文字描述、摄影图片、影像记录等方式保存，这种方式极易受到外界的影响。运用虚拟仿真技术，不仅可以将古陶瓷的文字、照片、视频等快速整合，实现信息的数字化存储，方便观众观看，而且能够突破时间、空间的限制，使任何人都能获取最新的文物数据与资源，帮助馆藏人员、修复人员等快速搜索全球古文物资料，促进古陶瓷文化的继承与传播[4]。

3.2 帮助工作人员掌握先进修复技术

在古文物修复过程中，由于文物具有一定的特殊性、复杂性、保密性、不可再生性，且知识内容表述抽象、晦涩难懂，使用的修复试剂常具有易燃、腐蚀性和毒性，大批修复人员难以反复实践和练习。但虚拟仿真技术为古陶瓷修复工作提供了极大的便利，它不仅能在不损伤古陶瓷的前提下，帮助修复人员积累修复经验，提高古陶瓷修复的还原度，而且能帮助修复人员更好地掌握先进的修复技术，缩短修复工期，节省修复成本。

3.3 增强修复人员的参与感与体验感

相比传统古陶瓷修复的单一体验感，利用虚拟仿真技术，可以根据文物完整的数据构建虚拟的修复场景，从而使修复人员在虚拟修复的过程中利用720°全景呈现技术、三维建模技术、画面处理技术以及视频音效技术，营造出更高清、更稳定、更有立体感的视觉效果，进一步获得听觉、视觉等多种感官体验，以此拉近古陶瓷与修复人员之间的距离，更好地达到保护文物、修复文物的目的。

3.4 让古陶瓷展示效果立体化、科学化、数字化

古陶瓷文物是历史的沉淀，是中华传统文化的瑰宝，传统的古陶瓷大多采用展柜、橱窗的形式在博物馆展出，如果湿度、温度、光线不合适，将使古陶瓷文物遭到二次破坏。虚拟仿真技术可以将古陶瓷的内涵、文化和立体的画面、动听的音乐、描述性文字相结合，高效、快速、生动地向观众展现古陶瓷文物，而且能让观众沉浸在虚拟的数字博物馆及文物展馆中，通过亲身感受，发挥想象力，在寓教于乐的过程中深入了解古陶瓷文物的文化内涵和历史意义。

3.5 保证古陶瓷修复结果具有高保真度

在传统的人工修复工作中，免不了加入个人主观想法，导致古陶瓷失去原本的意义与价值。但是虚拟仿真技术可以将古陶瓷的色彩、图案、质地等细节处理得更好，使其更接近原作，在保证古陶瓷修复结果具有高保真度的同时，给观者带来最真实的体验。

4 利用虚拟仿真技术修复古陶瓷的基本步骤

古陶瓷作为中国历史文化的“手工化石”，见证着人类历史文明的变迁。在陶瓷发展历程中，有幸遗留至今的古陶瓷大多呈碎片状，因此古陶瓷修复是研究者最关注、最艰巨、最重要的工作项目。如今，大部分博物馆开始利用虚拟仿真技术修复、展示古陶瓷，这主要通过八个步骤来实现。

第一，清理碎片。古陶瓷文物外部常常存在损坏之处，因此在利用虚拟仿真技术进行修复的过程中，修复人员首先要对古陶瓷文物进行彻底的清理。先整理好古陶瓷文物的碎片，按照陶瓷类别进行分类，并为其添加编号。然后，按照编号顺序对古陶瓷文物的碎片进行清洗，在保证陶瓷表面纹理不受损坏的基础上，洗净陶瓷碎片边缘的泥沙与灰尘[5]。

第二，扫描碎片，保存数据。陶瓷碎片清洗晾干之后，修复人员再使用三维测量仪和激光扫描仪对其进行扫描，并对扫描得出的数据结果进行保存。在此过程中，为了防止古陶瓷发生二次损坏或者产生其他有害反应，工作人员还需避免扫描仪的灯光直接照射古陶瓷碎片的表面。

第三，图片预处理。工作人员还需要对古陶瓷扫描图片的反光位置与噪点位置进行预处理，并利用数字化技术手段对古陶瓷表面进行平整度和锐化效果的处理，以此保证扫描图片的清晰度和真实度。

第四，数据分析。将古陶瓷碎片扫描所收集的纹理、色彩、材质、形状等信息进行分析和比对，提取和归纳整理后的图像数据，并对其进行合理的优化处理，最终获得完整清晰的古陶瓷图像。

第五，绘制模型。完成对古陶瓷数据的收集和分析后，利用CAD、3D等电脑软件绘制陶瓷表面模型，并基于计算机软件，进行3D重建，增强模型的立体感，完成古陶瓷的三维模型，将所有古陶瓷碎片在模型基础上进行粘接与补配。在建模过程中，还需对古陶瓷模型进行打底、随色和纹饰细节等处理，以此保证模型的真实度[6]。

第六，搭建模拟场景。为了保证古陶瓷模型的色彩效果，增强模拟场景的真实感和立体感，需要对模型的摆放位置、打灯方向、原有颜色，以及环境的灯光强度等信息进行多次确认，再通过逆向计算的方法，去除环境光照对古陶瓷文物模型的明暗、高光、反光和色彩的影响。基于此，利用渲染软件增强背景效果，让整个古陶瓷模型得到合理渲染。

第七，导出虚拟图像信息。工作人员搭建完场景后，就可以将模型图导入VRP软件中，创造360°的全景观赏效果了。将VRP软件生成的模型图像导出FLSH控件，把绘制的古陶瓷文物模型添加到文物博物馆数据库，然后通过动态网站、H5、手机APP展示所修复古陶瓷的具体信息[7]。

第八，数字化展示。为了增强观者的体验感，可以将模拟修复得出的古陶瓷图像应用到博物馆、展览馆等虚拟场景中，并搭配音乐、灯光、文字等效果，营造一个立体化且互动性强的虚拟空间，让观众近距离感受古陶瓷文物的魅力。

至此，我们就成功利用虚拟仿真技术完成了古陶瓷的修复和展示工作，因为该技术能够有效保护古陶瓷文物，所以已在博物馆、展览馆得到广泛应用。

5 结语

虚拟仿真技术通过清理碎片、保存数据、图片预处理、数据分析、绘制模型、搭建模拟场景、导出虚拟信息等步骤，对古陶瓷进行精准修复，通过数字技术对古陶瓷进行立体化展示，无疑将古陶瓷的修复和展示提升到了一个新的高度。

虚拟仿真技术在古陶瓷修復中的应用，是新的科技手段帮助传统的技术发展的范例，也是跨学科领域合作的典型。这项应用具体表现在修复破损古陶瓷和创新古陶瓷展示方式上，一方面可以保证古陶瓷修复工作的顺利进行，带动我国陶瓷事业与文物保护的发展，另一方面可以促进虚拟仿真技术及新媒体技术行业的发展。随着科技的不断进步，虚拟仿真技术研究将得到更多的关注，为中国的文化建设添砖加瓦。

参考文献：

[1] 闫洪森.试论中小博物馆文物保护与修复[J].文物修复与研究，2016（00）：636-639.

[2] 包为跃，张弘. VR全息文物修复[J].艺术科技，2016，29（06）：66.

[3] 双勇强.论人的空间能力在虚拟环境中的映射与建构[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[4] 洪秋月.探讨VR技术在文物保护工作方面的应用[J].中国民族博览，2019（07）：228-229.

[5] 罗俊雄.古陶瓷文物技术支持工作中VR技术的应用可行性[J].科技风，2016（12）：120，122.

[6] 毛梦思，石卉. VR技术对古陶瓷展示的研究和运用[J].信息与电脑（理版），2019（15）：126-128.

[7] 曾玉成. VR技术对古陶瓷修复和展示的研究和运用[J].科技传播，2016，8（10）：148，157.

作者简介：饶鉴（1980—），男，湖北武汉人，博士，教授，研究方向：视觉传达设计。