室内传统家具空间形态的数字化保护研究★

范 丽 媛

(湖南师范大学，湖南 长沙 423000)

·装饰与装潢·

室内传统家具空间形态的数字化保护研究★

范 丽 媛

(湖南师范大学，湖南 长沙 423000)

通过多方位调研，论证了大多数名人故居家具传统保护的单一性最终导致家具损毁的弊端，总结分析了现有数字化保护手段和方法，并以曾国藩故居的家具数字化保护为例进行了多角度分析，引出了数字化虚拟现实技术对故居家具保护的可行性和创新性。

传统家具，空间形态，数字化，故居

1 传统家具的现状

继承与发展中国传统家具的设计精华，是当代中国家具产业的重要课题。调查发现全国故居中名人曾使用过的家具一般按照历史真实原貌陈列其中，以曾国藩故居为例，其中家具在室内中呈混乱摆放陈列，出现氧化掉漆、潮湿起霉、虫咬虫蛀、热胀冷缩后开裂的现象，且这些家具某些部件早已脱落不见，整体来说家具损毁程度较高，不得不常常翻修。而时下数字化热潮在全球不断升温，深刻影响着传统文物的保护、修复与开发，并逐渐成为文化传承创新的重要途径。因此借助数字化技术，将传统家具经典设计信息转换成数字形式，手段上利用最有效、最便捷，与过去截然不同的方式去保护传统家具形态势在必行。

2 现有的数字化保护手段和方法

传统物质形态数字化包括数字采集、数字处理、数字考古、数字修复、数字保存、数字管理、数字集成、虚拟现实、数字传播、数字出版等，其中虚拟现实技术是传统物质形态数字化保护极为重要的手段，目前主要有以下几个保护性手段。

2.1 虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统，主要由输入系统、虚拟环境数据库、虚拟现实软件、输出系统构成。输入系统主要包括数据手套、自由度鼠标、跟踪定位器、语音输入设备，所用到的关键技术是交互技术和立体视听技术；虚拟环境数据库是用来存放虚拟环境中各方面信息，包括虚拟物体及其属性；虚拟现实软件是用来构建用户在虚拟环境中遇到的景和物的虚拟环境的软件，建模软件有AutoCAD，Multigen等，虚拟现实软件有Vega，VRT等；输出系统主要包括三维图像生成与显示、三维声音处理、触觉反馈，用到的关键技术是触力反馈技术、环境建模技术、系统集成技术、立体视听技术。

虚拟现实技术可以高精度地将物质文化形态虚拟出来，通过三维激光扫描，获取物质文化形态表面的三维坐标数据，与直接测量法和摄影测量法相比较，三维激光扫描法的数据采集更易上手，采集到的数据信息也更加精准。三维激光扫描的每一个数据(点)带有X，Y，Z坐标数值或色彩数据(R，G，B)，将这些数据(点)集合并在软件中绘制出来，就形成点云(Point Cloud)，点云图就是物质文化形态的表面特征；再利用环境建模技术、立体视听技术等制造一个“数字化体验型博物馆”，将声、光、电等产生的效果植入，最终得到全方位、多视角、立体性空间复原，使观众更加全面地体验到物质文化形态本身的形式美及其所处环境的意境美，避免了物质文化形态陈列于博物馆中，脱离了它原始的环境，造成了其原始环境整体性的分离破坏的现象。

2.2 三维快速成型技术(3D打印技术)

近年来物质文化形态修复研究已由基于轮廓线的方法转向基于断面生成的研究，即通过断面的识别、特征提取、邻接碎片的特征匹配和多个碎片之间的匹配来生成物质文化初始形态。3D打印技术是最新的文物保护以及产品生产手段，打印原理与虚拟修复技术原理相似，它借助计算机、数控加工、材料科学等新技术，分层分析处理目标模型的三维数据，在软件中生成目标模型的横断面。将打印粉末平铺到3D打印机的打印区域，打印机喷头在模型横截面定位，喷出石膏或者塑料等凝结剂，重复这个过程逐层打印，最终完成整个模型的打印，获得仿制文物。

2.3 建立三维数据库

三维数据库的建立需要依托Revit软件，过程相当复杂。首先是信息采集和后期数据整理，设定好数据库的基本框架和关系结构，运用API接口进行开发。这样不仅充分利用了Revit软件强大的三维建模功能，而且又为Revit软件平台的文件管理提供便捷合理的存储方式。三维数据库可以收录古典家具的造型结构特点、装饰图案种类、技术特征、榫卯结构的大小等诸多数字化的信息，最终实现三维动态浏览。用户根据需要还可将数据导出，进行逆向设计。建立古典家具的三维数据库不仅有利于家具企业对设计文件进行查阅和管理，而且方便设计人员或学术上共享和调用设计文件。

3 曾国藩故居家具形态的数字化保护的运用

家具形态保护在纪录上，不仅要有二维形式的装饰图案、色彩、材质等的图片存储，还应该有家具形态造型结构、家具所处空间环境等的整体再展现。这就涉及到家具空间形态的保护层面。以数字作为表达载体，从空间形态的角度如实反映家具所在场景，并用三维技术再现显得尤为重要，这就要用到虚拟现实中的环境建模技术，可以避免记录过程中的误差，能更加精准地保护家具形态的原貌。

1)曾国藩故居虚拟现实博物馆的建立。利用三维激光扫描技术与多角度拍照技术等相结合，对曾国藩书房与卧室进行扫描，就能获得物质形态的X，Y，Z坐标数值或R，G，B色彩数据，将这些数据输入电脑软件，就能形成物质形态表面的全局特征，电脑根据输入的点云数据，利用环境建模技术进行模型的建模，得到八仙桌、官帽椅、衣柜、床以及墙体等的模型，使得曾国藩原本生活场景再现。在虚拟现实博物馆中用户可以用数字手套、自由度鼠标等设备，直接接触到虚拟的家具和墙体的反作用力，从而产生身临其境的感觉。人们还可以通过HMD头盔漫游到八仙桌位置，带上特殊的耳机后可以听到曾国藩与妻子的家常之谈；加入人造光以达到室内通亮或晚上点灯的效果。借助虚拟现实博物馆，人们可以任意时间、任意视角地观看和体验曾国藩故居家具形态，避免了传统展陈手段单一的弊端。

2)曾国藩故居家具的3D打印。首先对采集到的曾国藩故居中家具部件的数据进行整理、输入、建模、分层，生成家具部件的横断面，将打印粉末平铺到打印机的打印区域，定位家具部件横截面，喷出石膏凝结剂，多次重复这个过程完成模型的打印，最后清理残余的打印粉末获得仿制的曾国藩故居中的家具。弥补了过去保护家具的单一性，使得名人故居中家具的模型再现和传承。这一技术还可以打印家具的残损部件，例如曾宝荪卧室的盆架的一个盆托丢失损毁，我们可以通过其他几个盆托模型的横断面逐层打印，复制出一个相同的盆托，安装在盆架上，弥补和修复了盆架。3D打印技术使得家具修复工作更加轻松和准确。

3)曾国藩故居家具数据库。我们对曾国藩故居中的家具进行实地测量后得到丰富的家具数据，传统意义上的家具数据保护就是建立纸质档案保存，这样存在很多弊端，比如虫蛀、起霉、火灾等，现在我们可以建立曾国藩故居家具数据库，比如曾国藩卧室的床的大小、颜色、材料、雕花样式以及在室内摆放的方位等都有相应的测量数据，将这些数据整理成表格，上传至相应的故居保护网站或者云盘进行永久性保存，便于研究者查阅和下载使用。

4 结语

传统家具形态在数字化保护上我们应该坚持原真性和整体性保护原则；传统家具形态的修复是高度专业性的工作，我们应该尽量保持古家具原貌；利用数字化虚拟建模技术和3D打印技术，重现家具形态及其所在的室内场景，让观众近距离接触古代名人所用家具类型，起到对青少年教育启发的作用，对研究和传播传统文化也起到非常便捷的作用。

[1] 范 伟,彭曲云.传统家具形态的数字化保护与创新[J].家具与室内装饰,2011(11)：32.

[2] 林 海,吴剑锋.基于数字化技术的中国古典家具研究[J].家具与室内装饰,2014(1)：46.

[3] 范 伟,彭曲云.形态创新的空间表达[J].家具与室内装饰,2012(4)：99-100.

[4] 胡景初,戴向东.家具设计概论[M].北京:中国林业出版社,1999.

[5] 林秀云.家具设计中的“空间语言”研究[D].长沙：中南林业科技大学,2009.

[6] 范 伟,彭曲云.空间语境中的形与意[J].家具与室内装饰,2011(11)：266-268.

Research of digitalized protection of indoor traditional furniture spatial forms★

an Liyuan

(HunanNormalUniversity,Changsha423000,China)

According to the investigation from many aspects, the paper indicates the singular protection for furniture of former homes of celebrities and its damages, sums up the digitalized approaches and methods, analyzes according to the protection over Zeng Guofan’s home, and leads to the feasibility and innovation for the furniture protection of digitalized virtual technique.

traditional furniture, spatial form, digitalized, home

2015-06-20

★：本文为湖南省哲学社会科学基金项目“中国传统民间家具形态的数字化保护研究”(项目编号：13YBA222)的阶段成果之一

范丽媛(1990- )，女，在读硕士

1009-6825(2015)25-0218-02

TU237

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