数字技术在黄石矿冶文化遗产保护中的运用

【来源】《湖北理工学院学报(人文社会科学版)》 2016年第3期

[摘　要]黄石地区具有丰厚的矿冶文化底蕴，积存了大量的矿冶文化遗产。如何保护、利用这份经过几千年沉淀下来的文化精髓，成为黄石人亟待解决的问题。文章对黄石矿冶文化遗产的数字化信息采集与数据库的建立，以及相关数字技术的开发进行了阐述，提出了建立黄石矿冶文化遗产数字博物馆的设计方案。

黄石市地处湖北省东南部，与江西省和安徽省交界，历史上处于楚头吴尾的重要位置，从商代中期便开始了铜的开采和冶炼，经过西周、春秋、战国，一直延续到汉代。时至今日，黄石地区冶炼的炉火也从未停息过。根据史料记载，春秋时期这一地区生产了楚国半数左右的青铜器，为楚王成就“问鼎中原，饮马黄河”的霸业奠定了物质基础。随着铁器的推广与流行，从汉代到清朝前期，许多帝王将相都在这里留下了冶炼的足迹，如吴王孙权、隋炀帝杨广、南宋爱国将领岳飞，等。清朝晚期，著名洋务派代表人物湖广总督张之洞在这里开采铁矿供应汉阳铁厂，至此，黄石成为了我国近代冶金工业的摇篮。经过几千年的开采与发掘，黄石地区积存了丰厚的矿冶文化遗产，面对这份宝贵的文化资源，如何去保护？如何去利用？成为黄石人亟待解决的问题。

进入21世纪，数字技术的日新月异使得整个世界都进入了一个全新的数字化信息社会。随着数字技术在各行各业的开发和应用，文化遗产的数字化保护也成为文化遗产保护的新手段，逐渐受到人们的关注和青睐。所谓数字化保护，就是借助数字影像、三维建模、虚拟现实、GIS、多媒体等数字技术，将文化遗产的基本信息建立一个综合型数字系统，实现对文化遗产的宣传、保护和运用。利用数字技术信息传播快、存取方便的优势，对黄石地区的矿冶文化遗产进行搜集和整理，制作成数字资料，并以互联网作为载体向世人进行展示和宣传，是新的历史时期文博事业与时俱进的具体表现，也可以带动黄石地区的旅游业和其他相关产业的发展，为城市和企业的转型提供新思路，为地方文化发展和繁荣带来新的契机。

一、采集数字信息，建立黄石矿冶文化遗产数据库

(一)利用数字技术进行信息采集与存档

文化遗产的数字化信息采集与存档，其核心就是数字信息的获取。文字记录、图片保留、录音带、录像带这些传统的技术手段，在过去曾发挥了重要的记录和存储作用，为文化遗产的保护做出了很大的贡献。随着数字技术的发展，文本的数字化输入和存储问题早已解决，图形图像的扫描和拍摄的精度不断提高，数字化录音和录像的软硬件设备不断提高和升级，三维数字化建模和图像处理技术不断完善，实现了三维实体扫描和高精度纹理获取，通过图像处理和展UV贴图就可以将三维模型与获取的高清纹理充分结合，完成实体文物的数字化复原与存档。这些技术的不断突破与完善，为文化遗产的数字化存储与修复、信息资源共享、文化研究与考古、文化遗产展示与开发，提供了有力的支持。

利用数字技术对黄石地区矿冶文化遗产进行搜集和整理是一项繁杂而系统的工程。首先，要对现有的资源进行数字化整理；将现有的文本资料重新输入转变成数字信息进行存储；对现有的图片资料进行高精度扫描和修复，以数字的方式进行保存；对现有的录音和录像资料要进行信息转换；将光磁信息转化为数字信息，为数据库的建立提供基础的数字信息文件。其次，就是对残缺不全的原始资料信息进行补充和完善，这需要到现场调研和采样，尽可能的采用录音笔、数码相机和DV等数字设备取得最珍贵的第一手原始数字资料，为以后的整理和研究打下基础。最后，对黄石地区的矿冶文化遗产进行全面的调研，形成一个完整清晰的遗产脉络，再分门别类的进行查漏补缺，充分发挥数字技术优势，增强资料的实用性和丰富性，完成基础数据信息的采集和保存，以期形成一个较为全面的、内容详实的、数字化的黄石矿冶遗产资料基础信息库，为黄石矿冶文化遗产数据库的建立打下基础。

(二)建立黄石矿冶文化遗产数据库

随着数字技术在文化遗产保护中运用的深入，数字技术的先进性和优越性不断显现，而传统保护手段的弊端也逐渐显露。一方面，由于保存条件的限制，文字记录和图片资料容易出现霉变，录音带和录像带也容易出现老化、失真的现象，这些都会对文化遗产保护造成无形的损失，有些损失甚至是无法弥补的；另一方面，传统的手工和实物记录的方式很难实现资源的协调管理和共享，使得文化的研究、展示和传播的效果大打折扣。比如，同一类甚至是同一个遗产项目的不同资料，有可能分别属于不同地域、不同类型的文博单位管理，使用者要进行调用和研究非常不便，致使有些文化遗产资源长期被束之高阁，无人问津，使得这些宝贵资源被遗忘或破坏。

因此，我们应认真理清黄石地区矿冶文化遗产的分布情况、数量种类和生存现状，调集人力物力，按照一定规格进行数字信息的采集、整理与加工，并统一进行编码分类和存储，建立较完备的矿冶文化遗产数据库系统。该数据库不仅内容大而全，还要结构细而精，应分门别类的设立小型子库，做到分档齐全，内容详实，对于目前无法查证和搜集的信息也应留有适当的分类，以保证数据库的可扩展性，同时也增强数据的丰富性和实用性。

二、运用数字技术开发数字化的黄石矿冶文化遗产保护平台

(一)开发黄石矿冶文化遗产的动态网页交互平台

动态网页交互展示技术的开发是以互联网为媒介和平台，运用图像和文字的编排、结构和版式的配合，并通过不同表格的交互进行信息传达；通过横向和纵向的延展达到形式的多样化，能够积极、有效地呈现记录对象，起到良好的导向性作用[1]。开发黄石矿冶文化遗产保护的动态网页是要将采集的数字信息成果制作成交互网页，便于直观的、合理地展示矿冶文化遗产。当然，对于纷繁复杂的数字资源进行科学规划和管理，也是一件非常复杂而且需要耐心的工作，要求设计人员不仅要熟练掌握文本和图片的编辑软件，还必须掌握网页和多媒体制作软件，在整体的把握上还需要具有设计美学和视觉传达设计原理的理论水平。图1所示是笔者用ASP技术制作的“黄石矿冶文化网”部分页面，该动态网页不仅有二维动态页面，还将三维场景的虚拟展示作为网站的入口。

(二)开发黄石矿冶文化遗产的电子杂志展示平台

数字技术的日新月异不仅表现在运算性能的速度提高和存储空间的不断增大，还体现在各类数字设备的不断涌现。在网络技术的推动下，智能手机、掌上电脑、PDA、MP4、PSP以及数字平板电视等网络终端设备的性能不断完善，成为人们日不离手的信息接收终端。借此开发出的一种融入了文字、图像、声音、视频、游戏等各种信息的信息传播程序，呈现给终端用户，使用户不受时空限制地随时获取信息[2]，这就是电子杂志。电子杂志，又称网络杂志、互动杂志，它改变了传统实体杂志的信息传播模式，也改变了人们接收信息的时间和空间概念。发展到今天，电子杂志仍以Flash为主要载体独立于网站存在，是一种非常好的媒体表现形式，它兼具了平面与互联网两者的特点，还拥有超链接和及时互动等网络元素，是一种方便快捷、让人很享受的阅读方式。将黄石矿冶文化遗产保护的数字信息制作成电子杂志，随着网络技术的发展，让它在各种传媒系统里出现，这样更适合现代人的生活习性。图2所示是利用Flash制作的《矿冶名城灵秀黄石》电子书，其中囊括了关于黄石矿冶文化发展的历史资料、人物信息以及相关的视频、音频和文字材料。

(三)开发黄石矿冶文化遗产的数字化三维复原与虚拟仿真展示技术

随着计算机三维运算能力的飞速提升，实时三维渲染的瓶颈逐步突破。三维虚拟仿真展示技术是将三维数字化建模技术和虚拟现实技术结合在一起的全新的数字展示手段，不仅具有交互功能，在硬件设备的帮助下还可以进行沉浸式体验。利用该技术，不仅可以对文物进行数字虚拟复原，保存文物的三维信息，还可以对文化遗产的场景进行虚拟还原和再现。通过三维数字化建模技术，生成逼真的虚拟场景；借助三维实时渲染技术进行交互操控，让观众在交互设备的作用下随意行走和观看，甚至可以随意改变时令季节，令人不仅有身临其境的感受，更有时空穿梭的意境。

黄石矿冶文化遗产的数字化三维复原与虚拟仿真展示技术的开发是一个很大的挑战。首先，如何将先进的数字技术与黄石矿冶文化进行结合存在技术上的难度，既需要懂得数字技术，又要了解矿冶文化的相关知识；其次，数字技术的掌握和运用也是一大难点，三维数字复原与虚拟仿真技术是非常先进而复杂的数字技术，需要熟练掌握一系列相关的软件理论和技术；最后，由于文化遗产的展示不仅是文化的普及教育，还需要带给人美的享受，用美的展示效果感染人，因此在多媒体制作上还需要有适当的设计美学鉴赏能力。黄石矿冶文化遗产的分布点多面广，可以重点选择大冶铜绿山古矿遗址这些有代表性的场景进行三维复原，经过虚拟引擎交互制作后，观众可以自由的在虚拟场景中漫游和浏览。黄石市铁山国家矿山公园的“天坑”则可以采用全景图片建模的方式构建场景，用自动漫游的方式进行展示。如，图3所示是对地下采矿巷道的虚拟仿真；图4所示是铁山国家矿山公园的自动漫游效果截图。

(四)开发黄石矿冶文化遗产的数字动画制作与展示

数字技术的不断进步使“CG”(计算机图形图像)技术得到了迅猛发展，也推动了数字动画技术的成熟。与传统手绘动画相比，数字动画的制作流程和艺术特色都有了显著变化，用计算机上色取代了手工上色，计算机合成取代了原来的摄影工序等，动画审核以及后期特效制作阶段的工作也通过计算机来完成。数字动画的画面干净透明，不会有灰尘和划痕，也不会因为光照而使影片褪色，其不仅能模仿手绘动画的技法，更超越了传统的“原画与动画”的观念，制作的动画效果丰富、细腻、流畅。数字动画的虚拟性、创造性和叙事性的特点非常适合用于文化遗产保护中关于技巧技法内容的复原与展示。对于黄石地区一些成就很高的古代冶炼技术和工序步骤，如果仅用文字和图片展示，显得枯燥乏味，也不容易看懂，很难提起人们的兴趣；如果用实物复原的方式，不仅费时费力、占用空间，也不便于广泛进行展示和传播；如果采用三维数字动画的方式，就完全可以解决所有的问题，不仅可以生动地表现，还可以反复播放演示，更能方便地在网络上进行交流和展示。还有一些矿冶文化故事和传说也可以通过数字动画的方式进行还原和展示，让人既学习了知识，又有美的享受。图5所示是笔者运用数字动画技术制作的有关黄石矿冶文化的传说故事《黄石传说之磁湖睡美人》截图。

三、整合数字资源，构建黄石矿冶文化遗产数字博物馆

作为数字时代一种全新意义的交流、展示、管理与宣传平台，黄石矿冶文化遗产数字博物馆的构建是对新技术、新概念的大胆尝试，也给黄石传统文博单位注入了新鲜血液。鉴于黄石文博单位的现状，我们提出了“基于现有文博设施的补充式矿冶文化遗产数字博物馆”和“基于互联网模式的完全式矿冶文化遗产数字博物馆”两种形式。

(一)基于现有文博设施的补充式矿冶遗产数字博物馆

这种构建方式是利用现有场馆资源，对馆藏文物进行有选择性的数字化信息采集和存储，根据需要对矿冶文化遗产的实体文物和场景进行数字虚拟和还原，再利用现有场馆资源配合数字设备进行展示。黄石地区的矿冶技术水平很高，然而，时代的久远和生活方式的转变让现代人对矿冶文化有距离感和陌生感，古代先进的技术和设备已经很难引起今天人们关注的兴趣。如果仅仅是文字和图片展示，其中涉及到的很多专业名词普通人难以理解，更无法感受文化遗产的独特魅力；基于现有文博设施的补充式矿冶遗产数字博物馆，配合现有的文博设施进行演示、操作和体验，就能起到虚实相应、相得益彰的特殊效果。我们可以在现有实体场馆或者某些特定的公共场所设置一定量的数字硬件设备，让观众通过多种交互设备体验虚拟场景的真实效果，还可以开发出一定的矿冶文化宣传交互游戏，让观众在游戏中获取知识和信息，提高对黄石矿冶文化的认识和对展示方式的认同感。

(二)基于互联网模式的完全式矿冶文化遗产数字博物馆

基于互联网模式的完全式矿冶文化遗产数字博物馆是一种不需要依赖其它现有设施，设备和展品相对独立的展示解决方案。通过将数字化信息采集建立的矿冶文化遗产数据库和利用数字技术开发的各种黄石矿冶文化遗产保护数字展示平台进行全方位整合，开发出一套完整的数字后台就可以实现文物资源的互动展示、信息共享和科学管理[3]。图6所示是黄石矿冶文化遗产数字博物馆建设的框架；图7所示是基于互联网模式的完全式黄石矿冶文化遗产数字博物馆的结构。

基于互联网模式的完全式矿冶文化遗产数字博物馆的构建以数字化的方式重新设计构建，由于使用了虚拟现实技术进行展示，使展示的视觉语言有了纵深的扩展性，有效地弥补了传统展示设计被动观察的缺陷[4]。基于互联网模式的完全式矿冶文化遗产数字博物馆通过存储文物的各种数据和信息，“可以在空间和时间维度上不断积累，既是一部文物存世的生命档案，又可以是逼真的文物立体图景，还可以是历史场景的虚拟再现，它能够将不同地域的文物关联起来，以智能化的手段集中展示。”[5]基于互联网模式的完全式黄石矿冶文化遗产数字博物馆充分利用互联网以及GIS、虚拟现实、数据仓储等最新的数字技术，对矿冶文化遗产进行全方位、多层次的互动性展示和宣传，这是传统博物馆无法企及的。

目前，黄石已成功举办了两届矿冶文化旅游节，矿冶文化论坛都是其中的重头戏，会上，专家们对利用数字技术保护和利用矿冶文化遗产，建立黄石矿冶文化数字博物馆一直都非常重视也非常期待。对此，湖北理工学院长江中游矿冶文化与经济社会发展研究中心专门成立专班进行研究和建设，还积极争取中央财政支持地方高校项目的经费支持，如今已经取得了一定的成绩，但是，由于数字技术的先进性和前沿性，在软硬件的技术研究和协调等方面还需要进一步加强。对黄石矿冶文化遗产进行保护只是基础，发扬和利用才是目的。通过数字技术的开发和运用，不仅可以提高文博单位的展示和宣传效果，也更加贴近数字时代人们的生活习性，是文化事业与时俱进、不断创新的必然结果。

[1]李朵朵.数字化工作方式下的非物质文化遗产活态记录与传播研究[D]:[硕士论文].南京：南京艺术学院， 2012.

[2]杜娟.信息资源数字化对社会的影响[J].经济研究导刊, 2010(11)：196-197.

[3]李勋祥.黄石矿冶文化虚拟博物馆的构建理念及其意义[J].黄石理工学院学报(人文社会科学版), 2008(5)：1-3.

[4]黄胜达.移动智能平台改变博物馆[J].经济研究参考， 2013(34)：61-64.