3D掃描儀

· Artec Space Spider

挑戰：拓片是用染料復制甲骨文表面文字和符號的傳統方式。但是，這種方法存在不少缺陷，比如過(guò)程中需要接觸甲骨，可能損壞價(jià)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)現甲骨文的數字拓片，為甲骨表面的細節建立高清數字檔案。該過(guò)程對甲骨零危害，現在，研究人員可以輕松制作三維模型，并和朋友、同事隨時(shí)分享。同時(shí)，我們也能根據三維掃描建立AR/VR虛擬博物館，為大家帶去栩栩如生的數字展覽。

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(yáng)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(guò)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(chēng)甲骨文。

鑿刻甲骨文——出自央視紀錄片《甲骨王朝》

殷墟甲骨文是現今所見(jiàn)中國最早的具有完備體系的文字﹐也是現今所見(jiàn)中國最早的時(shí)王記實(shí)文辭﹐因而成為語(yǔ)言文字學(xué)﹑歷史學(xué)﹑民族學(xué)﹑天文學(xué)﹑氣象學(xué)﹑農學(xué)﹑醫學(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)現是近代學(xué)術(shù)史上重要的發(fā)現之一。

制作拓片——出自央視紀錄片《甲骨王朝》

然而龜甲獸骨無(wú)法記錄大量信息、易損且不易攜帶。當紙張被發(fā)明后，中國古人發(fā)明了拓片法，通過(guò)染料復制硬物表面上的文字、圖符等標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。在一次偶然的機會(huì )下，他打算嘗試用三維掃描的方法來(lái)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(cháng)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(shū)法的代表。并可與現藏于國家圖書(shū)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爭有關(guān)。

李教授與朝日三維工程師——出自央視紀錄片《甲骨王朝》

朝日三維選擇Artec Space Spider來(lái)捕獲這塊殷墟甲骨文的正反面。朝日三維技術(shù)總監焦春亮表示，“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)中擔當主力，不用貼點(diǎn)和準備就可以實(shí)現高精度采集，制作出逼真的數字作品。真正做到零接觸采集文物數據?？梢钥克瓿尚⌒臀矬w的逆向工程，從清朝早期的景泰藍花瓶，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——出自央視紀錄片《甲骨王朝》

朝日三維使用Space Spider對準被掃描的骨片，無(wú)需貼標記點(diǎn)，保持離對象約20到30厘米的距離，一鍵開(kāi)啟工作。工程師順著(zhù)甲骨的表面來(lái)回移動(dòng)設備,數據同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示在電腦屏幕中。

當掃描完畢骨片的正面之后，會(huì )把骨片翻轉，繼續掃描對象的背面，整個(gè)過(guò)程約在幾分鐘內完成。

Artec Space Spider掃描骨片——出自央視紀錄片《甲骨王朝》

接下來(lái)工程師把數據導入Artec Studio刪除噪點(diǎn)后將正反面采集的數據拼接，合并成完整的一個(gè)數模。接下來(lái)可以使用Studio中的整體配準功能、融合運算得到一個(gè)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(hù)的要求，在其中可完成數據的貼色還原，并支持第三方攝影測量設備（如單反相機）采集的高清像素紋理，做自動(dòng)化貼圖替換。至此一個(gè)完整的甲骨文模型出現在我們的視野中。

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據生成可用的數字化拓片展現完整的骨片表面信息。

數字化拓片（左），Artec Space Spider掃描數據（右）

由于整個(gè)采集流程有別于傳統方式，三維掃描數字化拓片無(wú)疑是一種極具潛力的數字存檔和展現形式。

總結：

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(guò)程只花費了幾分鐘。Space Spider的數據很干凈，結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(shí)間，掃描結束后得到了高分辨率得彩色3D模型。

對于3D掃描在文物保護領(lǐng)域的應用，使用者表示，“3D掃描技術(shù)如今能夠滿(mǎn)足對文物數字化的需求，在存檔和修復珍貴歷史文物時(shí)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(lái)說(shuō)是值得持續關(guān)注的創(chuàng )新方向。”