晋祠圣母殿彩塑的数字化采集
摘 要：晋祠圣母殿彩塑承载着大量的历史、艺术、科学等信息，要将这些信息保护、传承和利用，除传统的记录手段外，必须采用当前高科技数字化手段，将其信息全面、客观、准确地记录下来。这样既完整保存了文物现状信息，有利于其传承发展，又可实现文物的合理利用。
关键词：圣母殿彩塑 数字化 晋祠博物馆
25晋祠位于山西省太原市西南 公里的悬翁山麓。圣母殿是晋祠内重要建筑，坐西向东，位于中轴线终端。创建于北宋天圣年间（1023 年-1032年），崇宁元年（1102
年）重修，是中国宋代建筑的代表作。
圣母殿内的北宋侍女群像彩塑，是以西周时期武王之后，成王和叔虞的母亲、姜子牙的女
42儿——邑姜，奉侍她的 尊侍女、女官、宦官组
43成。殿内 尊彩绘塑像，除圣母像两侧小像是后补者外，其余都是宋初原塑。根据这批彩塑的发髻形状、服饰装束、面部表情、身体姿态和手执器物等，大致可以看出是当时皇宫六尚制度（即尚室、尚仪、尚膳、尚衣、尚宝和尚玺）以及歌舞伎方面的侍者。殿前廊南北两侧为二尊站殿将军像。圣母殿宋代彩塑具有极高的历史、艺术、科学以及社会和文化价值。
晋祠圣母殿彩塑数字化保护采用的核心三维数字化信息采集技术，具有非接触、快速、高保真还原等特点，可在最小干预的原则下全面采集彩塑的各项信息，建立晋祠圣母殿彩塑数字化信息数据库，在彩塑的保护、管理、修缮、展示及利用等多个方面发挥作用。
一、彩塑数字化采集的技术路线及方法
彩塑数字化采集的实施按照信息采集类别可分为五个主要部分：圣母殿三维空间信息、彩塑三维空间信息、彩塑色彩信息、彩塑本体病害信息和颜料成分与结构信息。
对圣母殿进行三维空间信息采集，采用了GPS
定位、全站仪整体误差控制和三维激光扫描 仪。数据采集完成后使用相关软件操作平台进行数据处理，最终获得圣母殿整体三维空间信息模型。在此模型的基础上，进行精密测绘，绘制出圣母殿的平立剖面图和圣母殿的正射影像图。
彩塑三维空间信息采用了三维结构光数据采集设备。数据采集完成后，使用专业逆向三维处理软件将原始数据进行完整补充，最终获得彩塑的完整三维空间信息模型。在此模型的基础上，使用专业三维渲染软件渲染出彩塑的正射影像图。
彩塑色彩信息主要采用了架设灯光组进行全局打灯光再使用高清数码相机拍摄的方法。数据采集完成后，使用专业图像建模软件，将采集的二维色彩信息变成三维空间色彩信息，再使用图像处理软件解决色彩信息的拼接和模糊问题，生成完整贴图数据。最后使用专业三维软件将完整贴图数据烘焙到彩塑三维空间信息上，实现高精度模型与高清贴图的完美结合。将色彩信息进行处理，渲染出正射影像图，来展示彩塑。
将该数据与圣母殿三维空间信息相结合，将彩塑在虚拟三维空间里放置回原来的位置，使用
VR
专业软件，制作出一套 虚拟展示系统。为便于数据快速展示，将该数据导入天远三维数据展示系统，实现了数据的快速浏览、分析等功能。
彩塑本体病害信息主要根据现场病害认定并绘制的手绘病害图和彩塑高分辨率正投影图像信息来绘制病害图件，根据不同病害种类、分布及程度等情况得出综合结论，并提出保护建议。彩塑颜料检测分析主要是现场采集彩塑脱落
X样品，再将样品整理编号，使用 射线荧光光谱、X
射线衍射、拉曼光谱和扫面电子显微镜及能谱
仪对样品进行分析。
二、数据采集应用
1.
彩塑本体病害应用对晋祠圣母殿彩塑本体病害进行了详细调查，并绘制病害示意图，计算病害面积。
病害信息勘察。在前期了解文献资料的基础上，在现场对彩塑本体进行详细调查，调查方法包括文字记录、图像记录、图形记录。文字记录通过对彩塑的观察，进行文字描述，同时，需进行拍照记录，拍照包括全景照片、彩塑局部照片、病害特写照片等。在后期处理时，以彩塑整体照片为底图
AUTOCAD使用绘制病害示意图。利用软件计算面积。
45晋祠圣母殿全部塑像 尊，神龛内两侧侍女
1950和前廊南侧塑像分别为明代和年补塑，其余均为宋代作品。后世维护和重修时在塑像的面部、手部、颈部和部分衣饰上等涂有白粉和色彩，有的部位经过数次重绘。
圣母殿彩塑保存基本完整。主要病害问题有颜料层脱落、点状脱落，龟裂和起甲尤为严重。每尊塑像衣饰等色彩上均存在不同程度的颜料层脱落、点状脱落，面部、颈部和手部所涂的白粉区域龟裂、起甲最为严重。受风尘影响，塑像表面几乎全部为尘土污染物覆盖。裂隙病害多存在塑像颈部。残缺和地仗脱落病害比较轻微。仅室外两尊将军像上存在划痕病害。颜料层脱落、点状脱落、龟裂、裂隙、起甲为活动病害。
依据文物保护法律法规和原则，需要进行污染病害清理，颜料脱落、点状脱落部位的加固保护，龟裂、起甲部位回贴加固，裂隙处理，暴露的木骨架防腐处理等保护修复工作。
建立彩塑检测系统，采取摄影对比等手段对 彩塑变化长期监测。
目前圣母殿彩塑表面尘土覆盖严重，应当考虑采取防尘措施，减少粉尘对彩塑的影响。
2. 数字化陈展（1）圣母殿整体三维空间数据三维激光扫描数据经过专业处理，会形成以离散点为基元带有三维坐标的三维模型。其中点
5数约亿个。该数据可以很方便地实现多分辨率重采样，可以利用空间数据建立层次结构来实现绘制或者快速计算。
利用专业三维建模软件，将完整点云数据重新构面，并构建出一个完整的三维模型。它是以三角面形式，维持整个大殿的拓扑关系和纹理坐标，便于后期测绘、出图和修改等。（2）圣母殿彩塑三维空间模型数据将单尊彩塑数据经过专业处理，会生成整套45 43尊彩塑的完整模型。其中，圣母殿内的尊彩
42塑中除了圣母像，其余尊彩塑模型三角面数为1500 3000万左右，圣母殿模型三角面数约为万， 4500殿外两尊天王像模型三角面数约为万。
随着三维数据采集工作的推展和数字化新技术的发展与完善，获取的三维数据信息会更加精细、准确，三维数据资源应用也必定会有更大的发展空间。在接下来的工作中，晋祠博物馆将构建文物、古建筑三维模型数据库；建立完善的虚拟修复科研体系；利用三维数据资源丰富晋祠网展的展示形式、构建虚拟社区；将三维数据资源植入智能手机和个人移动设备。让公众摆脱时间和空间的限制，随时随地浏览参观他们感兴趣的文物、古建信息。
（作者工作单位：太原市晋祠博物馆）