张晓 王乙惠 马蓉青

摘 要：山西临汾乔泽庙戏台是我国现存12座元代戏台中规模最大的一座，是珍贵的“物质”与“非物质”双遗产。文章旨在利用数字测绘与重建技术，研究乔泽庙戏台三维扫描、点云处理、模型构建的方法，探究如何利用数字化技术对古戏台进行数字化保护，将其历史、艺术、科学价值永久保存并传承。

关键词：乔泽庙戏台;数字测绘;文化遗产

山西地处华北地区黄河东侧、太行之右，是中华文化的重要发祥地之一。本区域古代戏曲文化十分丰富，被誉为“中国戏曲的摇篮”。戏曲文化的发展促进了戏场建筑的产生，山西境内现存的元、明、清戏台建筑1000余座，位居全国首位。全国现存元代戏台建筑12座，乔泽庙戏台是目前中国所发现的面积最大的元代戏台，具有较高的文物价值，2006年被列为第六批全国重点文物保护单位。

1 乔泽庙戏台现状及研究价值

乔泽庙戏台位于山西省临汾市翼城县南3.5千米处的武池村内，是乔泽庙内现存的唯一一座元代建筑。乔泽庙为水神庙，该庙创建于元泰定元年（1324），其功能主要用于祭祀。据城县庙宇碑刻资料记载：“今南梁村之东约二里，有一泉，其源奋涌，清泠可爱。因其泉而有庙貌焉，亦甚严洁，凡有水旱疾疫之灾，祷之无不应者，福荫万室，泽润一方……下迄于宋大观四年间，县宰王君迩会合邑人，愿集神前后响应之实以闻朝廷。至五年，赐号曰乔泽庙。”①每年三月初八武池村的庙会都举办“行幡”的活动，在戏台脊顶上临时增加两层“山棚”，一层用于唱戏，二层用于表演琴书，三层用于表演木偶，场面异常热闹。依据翼城古戏台调查，乔泽庙原本规模宏伟、气势非凡，布局也十分严谨，然而后来由于战乱，乔泽庙内的大殿、献殿、廊坊、山门等建筑都遭受毁坏，只有乔泽庙戏台幸免于难，屹立不倒，保存至今。②从戏台梁架的题记可知，乔泽庙戏台创建于大元国泰定元年（1324）十二月十七日，曾先后于清康熙三十二年（1693）、清乾隆十一年（1746）、清道光三年（1823）重修，戏台的形制由三面观向一面观转化，现存的乔泽庙戏台是经过修整后恢复的原本式样。现存乔泽庙戏台坐南朝北，平面基本呈正方形，砖砌台基，屋顶样式为单檐歇山顶。戏台可三面观看，三面敞开格局的戏台可以在一定程度上扩大观众的角度视野，也提高了戏台场地的利用率，提升观众的观戏效果。台内无前后场之分，沿袭了我国宋金时期舞亭建筑的固有格局。戏台的四角设有立柱，两面山墙前端各设一根辅柱，后檐设有两根平柱立于墙内。四根角柱上设有“丁”字形雀替，额枋上施斗拱，上承抹角梁，抹角梁中间施“十”字形雀替，上承第二层框架施斗拱，再设八边形框架施斗拱汇合于中心，形成八字形藻井。乔泽庙戏台整体结构造型美观，严谨规整，构思巧妙。

乔泽庙戏台作为现存元代戏台中面積、规模最大的一座，其承载着重要的戏曲文化、历史文化等价值，但由于戏台坐落于偏僻的乡间、村落之中，交通极为不便，人们只能止步于大脑的想象与理解中，无法身临其境地感受戏台文化遗产的价值魅力。本文通过数字测绘重建乔泽庙戏台，研究其蕴含的历史、艺术与科学价值，通过数字化方式使人们更好地理解与传承其复杂的结构理论，展示元代戏台深厚的文化底蕴，也为古戏台等文化遗产的数字化研究提供一个参考。

2 文化遗产数字化保护研究现状

随着科技高速发展，数字化保护已成为文化遗产保护的重要研究领域，三维激光扫描、近景摄影测量、三维建模等数字测绘与重建也成为数字化保护技术的重要组成部分。1992年，联合国教科文组织实施“世界的记忆”，开启对世界文化遗产的数字化保护。近30年，数字化保护技术有了突飞猛进的发展，涉及三维扫描、近景摄影测量、遥感测绘、GIS、三维建模、数字图像、大数据、云计算等技术。在欧美国家，美国斯坦福大学的数字米开朗①、瑞士日内瓦大学的虚拟圣索菲亚大教堂②等。国内，莫高窟三维数字化保护技术③、敦煌石窟壁画数字化保护与修复④、三维激光扫描在故宫测绘中的应用⑤、三维扫描在古建修缮中的应用⑥等一系列研究，引领文物数字测绘与重建的发展，促进文化遗产数字化保护与利用的快速增长。例如，敦煌研究院的“数字敦煌”，不但实现莫高窟的三维扫描、数字存储、数字修复、数字复原等数字化保护，还将数字成果利用VR/AR、全息投影、三维沉浸等方式进行文化传承，真正实现文化遗产的保护利用。⑦此外，故宫博物院的“数字故宫”、云冈石窟3D打印一比一复原第12窟、天龙山石窟数字复原流失海外100余造像等都堪称数字化保护的典范。

古戏台作为古建筑，由于建筑体量小、分散于偏远村落，数字化保护较弱，但近年也有发展，如乐平古戏台的数字化保护与传承等。2018年，课题组对山西古戏台数字化保护与传承进行研究，本文以临汾乔泽庙戏台为例，解读数字化保护中如何对古戏台进行数字测绘与重建。

3 乔泽庙戏台数字测绘与重建

乔泽庙戏台的数字测绘与重建分为数据采集、数据处理、模型构建和纹理映射四部分实现。

3.1 数据采集

数据采集包括三维激光扫描、高清图像拍摄和无人机拍摄三部分，分别获取戏台的几何特征、纹理特征，2019年课题组对临汾市翼城县乔泽庙戏台进行现场考察和数字测绘。三维激光扫描用Leica三维激光扫描仪多站点围绕戏台扫描，获取戏台内部和周边相关区域的高精度彩色点云，扫描结果为带有RGB信息的点云数据，用于戏台模型构建。图1为数据扫描现场。高清图像拍摄采用佳能5D4相机，拍摄戏台整体或局部图像和用于贴图的纹理高清图像，戏台高处采用架梯拍摄。图2为图像拍摄现场。乔泽庙整体空间布局和戏台顶部图像通过无人机拍摄完成，并保证图像色彩的最大还原，为后期模型构建和纹理映射提供重要参考。

3.2 数据处理

在数据采集完成之后，需要将原始数据进行处理。数据处理包括点云和图像两个部分。点云处理采用Leica cyclone软件对戏台整体点云分别进行预处理、配准、融合等操作，得到一个完整、精简且无多余点云的戏台整体（图3）。图像处理采用Photoshop软件。由于拍摄过程中环境和光线的问题，图像之间会存在一定的偏色或色差，因此需要对部分图像进行整体或局部的处理（图4），其目的是为之后的纹理映射提供前期基础。

3.3 模型构建

模型构建分为CAD图绘制和三维建模。依据扫描数据，首先绘制古戏台的三视图，将DXF格式点云导入CAD，把点云切换至前视图角度，分别从下往上测量戏台各个构件的尺寸，完成古戏台前视图的制作。以此类推，完成戏台的平面、立面、剖面图及结构详图。图5为CAD图绘制。对于细节部分，特別是戏台斗拱结构复杂，需对应点云数据以及拍摄照片自下多角度精细测量，逐层（铺）向上，测量每个斗、拱、昂的尺寸及解析它们之间榫卯穿插关系。戏台建筑极具特色，建筑工艺精良，绘制的CAD图纸为戏台的修复提供了最真实的第一手数据。三维构建采用3DS MAX等建模软件，根据CAD图按照戏台原址现状尺寸1∶1建模。图6为模型构建，得到一个精准完整的戏台素模。

3.4 纹理映射

在完成数据处理和模型构建的基础上，对乔泽庙戏台模型进行纹理映射，即将三维模型与二维图像数据进行融合。戏台模型的纹理映射有多种方法可以完成，如利用Photoshop软件先将图像进行拼合，然后在3DS MAX软件下赋予模型UVW贴图材质;或直接利用Substance Painter软件进行纹理贴图的操作。纹理映射过程中要特别注重模型材质的真实感，最大限度地还原戏台本身的纹理与质感，体现出戏台固有的历史陈旧感、厚重感。图7为模型纹理映射。

通过以上四个步骤完成乔泽庙戏台的数字测绘与重建工作。图8为数字模型渲染图。数字模型将戏台数据精准保存，同时还可结合戏曲文化、戏台历史等人文信息，通过AR/VR、动画视频、全息投影、三维沉浸等多种方式将戏台数字展陈，传承戏台蕴含的优秀文化。

4 总结

基于文化遗产数字化保护的研究视角，本文详细阐述乔泽庙戏台的数字测绘与重建的方法，为戏台数字化保护提供了一条技术路线，也是数字化技术与戏台建筑遗产的一次碰撞融合，将促进测绘学、文物保护与建筑学的交叉融合。同时，利用数字测绘与重建古戏台数字模型，为戏台文化传承提供有力的技术支撑和数据资源。■

【作者简介】张晓，女，博士，太原理工大学副教授、硕士生导师，主要研究方向：文化遗产数字化、数字媒体艺术。

王乙惠，女，硕士研究生，主要研究方向：文化遗产数字化、数字媒体艺术。

马蓉青，女，硕士研究生，主要研究方向：文化遗产数字化，数字媒体艺术。

【基金项目】山西省重点研发（社发）项目“基于GIS的山西古戏台数字化保护与文化旅游服务平台研发与示范”（201903D321042）;山西省艺术规划项目“山西省古戏台数字博物馆研究”（2019F23）;山西省软科学研究计划项目“山西文化遗产数字化保护与旅游开发融合发展的研究”（2018041015-5）。

①赵宝金.翼城县志[M].太原：山西人民出版社，2007.

②原博.翼城古戏台调查报告[D].临汾：山西师范大学，2013.

①Levoy M.The digital Michelangelo project：3D scanning of large statues[J].SIGGRAPH2000，2000.

②Foni A，Papagiannakis G，Magnenat-Thalmann N.Virtual Restitution of Endangered Sacred Heritage Sites[C]//Virtual Restitution of Endangered Sacred Heritage Sites.2002.

③刘刚，张俊，刁常宇.敦煌莫高窟石窟三维数字化技术研究[J].敦煌研究，2005（4）：104-109.

④潘云鹏，鲁东明.古代敦煌壁画的数字化保护与修复[J].系统仿真学报，2003，15（3）：310-314.

⑤王莫.三维激光扫描技术在故宫古建筑测绘中的应用研究[C]//中国紫禁城学会.中国紫禁城学会论文集（第七辑）.北京：故宫出版社，2012.

⑥周立，李明，毛晨佳，等.三维激光扫描技术在古建筑修缮测绘中的应用[J].文物，2011（8）：84-89.

⑦于天歌.文化遗产的数字化保护利用研究—以敦煌莫高窟为例[J].文化产业，2020，172（27）：29-30.