博物館頻道

3D，數位典藏的未來！？

關於數位典藏

數位典藏指的是「數位典藏品以數位形式典藏的過程，更精確的解釋為數位典藏品長期的儲存、維護及檢索取得（accessibility）。數位典藏品有些是原生的，本就是數位資料媒體（born digital media），有些則因典藏而改變成數位化格式的物件。數位典藏的主要目的是確保數位資料的可用性、持久性，及智慧整合性。」（王新民等2002：iii）本文所談數位典藏指涉將文化資產數位化處理後，加上後設資料亦或是詮釋資料的描述，以數位檔案方式儲存，其檔案品質皆有一定的規範標準。

目前，數位典藏已是各博物館進行文物典藏作業基本且必要的工作項目之一，但其中最重要的影像資料絕大部分是以數位相機拍攝之平面影像，想藉之瞭解文物的實際模貌，仍需經由後設資料的描述才得以進一步掌握文物實際情況。隨著科技的進步，近年來臺灣的博物館開始嘗試利用3D技術於展示及保存維護上，並以建立3D數位典藏為目標，累積高精度文物3D模型。除了可提供學術研究及保存維護之外，還可讓民眾在網路上觀看館藏文物，拉近博物館與民眾的距離，並透過展示互動的應用，讓逛博物館不再是「靜態」活動。

本文將透過3D數位化作業與史前館3D數位典藏的成果，來分析3D技術在傳統數位典藏作業中能扮演何種角色。

3D數位化與相關應用作業

目前國內針對文化資產進行3D數位化所採用之技術，主要可分為影像式建模與3D掃描儀建模，後者可細分為地載光達、雷射掃描儀、結構光掃描儀與顯微3D等。一般而言，在文物3D數位化過程中，影像式建模所完成3D模型之特徵完整度，需取決於照相設備的解析度、運算軟體與設備等級，相較於光學掃描儀所完成的模型通常特徵較不明顯，但其特點在於藉由貼附材質產生彩色3D模型，由於大多以高階數位相機進行，故在色彩品質上多數優於光學掃描儀的成果（蔡育林等2015）。

在掃描儀建模部分，不同的掃描儀設備大多應用於不同類型的文化資產種類。地載光達使用於大型建築物件、古蹟或遺址等，具有掃描距離長、作業速度快等優點，但掃描過程易受干擾產生雜點，解析度與精準度通常在cm等級。雷射掃描儀與結構光掃描儀基本上可再區分為手持式或立架式，通常小型文物會採用立架式掃描儀以取得μm等級的解析度與精準度，此雖可詳細記錄文物表面細節，但通常掃描範圍較小。手持式掃描儀攜帶方便，因使用時可任意旋轉較不易有掃描死角，可取得較完整3D模型，解析度與精準度通常為mm等級。顯微掃描通常針對表面極細微特徵進行使用，如列隙、礦物結晶、織品纖維等（張舜孔等2013）。

手持式掃描儀操作情形。

立架式結構光掃描儀操作。

藉由3D數位典藏之成果，文物3D模型能以虛擬典藏庫呈現，若透過數位媒介如頭戴式VR眼鏡，更可如同實際進入典藏庫中檢索、觀看及進行典藏文物選件；或實際進入典藏庫利用行動裝置，掃描實景即可觀看文物3D模型及數位典藏資料，確認文物狀態減少文物拿取觀察次數。針對重要文物，能比對文物不同時期3D掃描檔案，進行文物保存方式調整及維護需求評估；還可使用AR技術（擴增實境）與展示空間的真實文物或景象，虛實結合創造不同感官體驗。推廣教育上可利用VR技術（虛擬實境）或模擬立體成像之數位展櫃進行主題式文物展示，連結文物相關影片或故事，呈現數位典藏最重要的核心「詮釋資料」。

史前館的3D數位典藏

「考古文物3D資料庫」是史前館3D數位典藏的主要成果之一，大致上如同傳統的數位典藏資料庫，使用者可檢索不同的典藏品與後設資料，但不同處在於可以直接觀看文物3D模型，並且提供重點標註、尺寸量測、光線調整與動畫播放等功能，相較於傳統數位典藏更能掌握文物的全貌與細節。

史前館自2016年開始建置立架式結構光掃描儀進行文物3D數位化，近年來亦發展整合影像式建模與手持式掃描儀作業來強化整體3D建模之能力，同時亦開始進行場景3D數位化作業，於2018年正式成立「3D實驗室」，可獨自進行文物3D逆向工程之整體作業。

有關文物3D數位化技術可參考史前館第378期電子報〈3D工作坊系列－考古文物高精度3D建模技術應用〉。雖然3D技術可提供數位典藏作業上新觀點，然而在實際操作上仍有限制，除了設備與技術的門檻高於過去傳統攝影作業外，受限於光學原理，針對光線無法有效進行反射的高亮、透明或全黑材質亦不易取得3D資料。文物內部或被遮蔽部位亦屬於一般掃描設備無法擷取3D資料的範疇，也可能受限如文物的外形而不易取得最真實的3D模型，特別是許多轉角處或較薄部分的成像，觀看時需考量到3D建模的解析能力。

3D掃描針對高亮及透明材質文物如玉器等，可能無法有效擷取資料。

容器內部因受遮蔽，無法進行資料擷取。

石器刃線處較薄，故點雲資料無法有效擷取及套疊。

整體而言，3D數位典藏已是史前館近年來持續發展且例行性的作業項目，除了藉由資料庫進行文物數位典藏外，亦開發如數位展示櫃、VR與AR應用、影片與多媒體呈現、文物逆向輸出展示以及數位修復等面向，亦展現出3D技術給博物館觀眾帶來新的體驗角度。如在剛結束的臺灣文博會中，史前館於現場架設了數位展櫃及3D列印成品展示，民眾對於操作文物可任意翻轉及近距離觀察觸摸文物的反應非常熱烈。

3D，數位典藏的未來

博物館運用3D技術的主要目的是為了能精準保存文化資產的三維資料，讓研究者能透過3D模型去進行量測、數位修復、復原等研究，一方面可減少文物被使用次數而降低受損可能性，一方面又能夠藉由3D掃描保存文物最原始的數據資料，發展跨媒材的多元應用。

不論是去年巴西國家博物館或是不久前聖母院的受創，都燒痛了所有關心文化人的心，災後媒體報導過去有幸因遊戲製作而針對聖母院建築進行3D掃描，且保有10億點以上的點雲資料，得以精確呈現災前的樣貌。然而在多數人都認為3D掃描是作為數位保存的重大技術，爭相討論3D數化對博物館重要性的當下，法國已有團隊開始對聖母院進行災後3D掃描！其實3D技術不僅可用於空間資訊的保存，更可利用不同時間所取得之掃描點雲資料差異，來進行比對，以掌握更明確的災損或結構受創情形，讓人不得不再次佩服法國在文資護衛上的用心與先進！

現今文化資產所遭遇的「三高」問題：高齡化、高變異、高風險，是每個文化資產保存機關最頭痛的問題。如果能以3D掃描技術在非接觸的情況下，掃描記錄當下的文物資料，建置高精度模型，對於文化資產保存維護來說是必要且刻不容緩的（劉明興、陳俊宇 2016：81）。因此，數位典藏能夠利用3D技術完整記錄文物立體資料，讓典藏資料能直接應用至保存、研究、展示、推廣教育等各項博物館工作上，活化文物典藏資料，3D數位典藏建置將會是博物館接下來最重要的工作之一。

參考資料

王新民等
2002《數位典藏技術彙編》。臺北：數位典藏國家型科技計畫。

張舜孔、邵慶旺、蔡育林、陳俊宇
2013〈3D掃描技術應用於文化資產之適用性討論〉，《文化資產保存學刊》26：63-78。

劉明興、陳俊宇
2016〈運用3D科技，解決文化資產「三高」問題〉，《文化資產保存學刊》26：81-83。

蔡育林、葉長庚、姚良居、張舜孔
2015〈3D掃描技術於史前陶片紋飾記錄之應用─以文物保存科學觀點〉，《國立臺灣博物館學刊》68（3）：49-70。

 （本文作者為史前館研究典藏組3D實驗室成員）