以数控技术代替手工的加工方式既实现了对传统家具艺术形 式的传承,又赋予了这门古老手艺以新的技术内涵。如这款最初原 型来自古斯塔夫•艾克《中国花梨家具图考》一书中的“带底足瓜 棱形鼓凳”,就是利用了扫描建模与数控加工技术相结合,通过非 手工制作的方式完美再现了经典器物,其表面精度误差控制在了 0.1mm以内,如图5。
四、传统家具的数字化鉴定检测技术
(一) 传统家具的结构力学检测
3D传感技术通常可以分为很多种,其基本原理是通过将力学、 光学、磁学、热学等信号通过传感元件将采集到的信息转换成电信 号,再经过相关技术转换,成为便于处理、控制、记录和显示的有用 数据。前文所述的三维激光和摄影测量技术都是基于光学测量的一 种传感器技术,而力学传感技术则可用于传统家具结构力学方面的研 究。日本的武藏野美术大学通过人与家具的交流所形成的触觉反馈, 研究家具本身的结构设计能否给予人体最舒适的体感,以此来指导设 计者对家具进行改良和调整。国内目前在古建筑领域已有关于建筑构 架及榫卯结点力学性能方面的测试分析,但在传统家具的相关领域还 鲜有应用,但其作为一种研究手段仍有其现实指导意义。我们可以通 过此技术采集传统家具在某些结构点上的受力参数,以供设计人员参 考,做出更加人性化的设计,还可以对各种类型的家具榫卯展开力学 性能测试,以确认其是否符合强度要求,进而为榫卯结构的优化设计 提供技术参数。
(二) 传统家具用材的树种检测
古代家具是非常珍贵和具有历史意义的收藏品,影响这类藏品 的价值除了款式、工艺和年代外,木材树种也是一个很重要的因素, 对古代家具材质的检测鉴定,还有利于总结一些家具用材的规律性、 地域性以及家具背后所反应的相关历史、地理、环境信息等,在这方 面主要以博物馆或考古科研单位的检测为主,如鲁荒王木器材质的鉴 定,而新古典红木家具用材更是影响家具价值的重要因素。
手持显微镜是当前红木家具木种无损检测中最便捷实用的重要 数字设备。目前红木家具市场上的用材五花八门,且同一类别下的木 材有时差别很小,用肉眼难以区分,如下表中常见的两种木材微凹黄 檀和交趾黄檀,从图中可以看出他们在颜色与纹理上比较近似,但是 价格相差数倍,普通人难以用肉眼区分,尤其从弦切与径切面来看,两 者肉眼差别并不大,故存在冒充现象。而通过手持显微镜则可以对其 进行明确区分。从显微镜下的横切面来看,微凹黄檀管孔较少,交趾 黄檀管孔细密且数量较多;微凹黄檀轴向薄壁组织呈现为翼状和星散 聚合状,交趾黄檀是翼状与傍管带状,如表2。
(三)家具表面漆膜及彩绘颜料的成分检测 由于髹漆手法和漆膜表面颜料的使用具有时代特征和地域特点, 因此对不同时期和地域的漆饰家具进行漆膜及其表面彩绘颜料成分 的检测,其结果能为家具的鉴定、辨伪、断代、产地、价值评估、髹漆 工艺以及时间演变等提供科学数据,为其保护和修复提供重要参考 依据。漆膜的检测包括对漆膜样品的漆灰填料、色漆层及填加物、颜 料层等物质的物相、色相、元素成分、显微结构等不同物理或者化学 的解析,这一检测过程不能单靠某一检测手段独立完成,而需要多种 技术进行联合测试,综合分析最后才能得出最终的结果。
我们参考湖南省博物馆近年来对马王堆汉墓出土彩绘漆器所进 行的色彩鉴定,可知其综合运用了各种技术手段同时结合考古类型 学、文化因素分析法、自然科学检测法,以及与历史文献相结合的跨 学科综合研究方法,在漆工艺史等多个独特领域迈出了新的一步,这 也为我们对古代漆木家具的研究提供了可兹参考的范例。该馆通过X 射线衍射(XRD)与拉曼光谱(Raman)这两项技术的联合检测,得岀 了彩绘漆器表面白色颜料的组成成分为大自然中存在的天然矿物, 确认了它们来自人工开采和物理研磨而非人工冶炼合成。还通过潘通 Pantone RM200-PT01 色彩检测仪对马王堆岀土的大量漆器进行了色 彩匹配,建立了对器物色彩的数据档案库。这项技术同样也可用于监 测传统漆木家具表面的漆色变化,进而推测造成颜色变化的原因是否 与其所处环境中的光线、温度、湿度的变化有关,为后续的保护工作 提供参考依据。
扫描电镜能谱仪(SEM—EDX)是一种将扫描电子显微镜(SEM) 和X射线能谱仪(EDX)集成的仪器。它既可以观察到漆膜的分层结 构,测岀分层厚度,漆膜中填料的外观特征,还可以检测岀样品的元素 成分。傅里叶红外光谱仪(FTIR),则可反映岀被检测化合物所含官能 团的种类,通过官能团的比对可以判断被测样本中包含何种化合物。
漆酚是天然生漆的主要成分,桐油也是家具表面漆层中的常用的物 质,二者都属于化合物,但官能团不同,通过红外光谱分析我们可以 推断漆中是否添加过桐油,以及漆层之上的彩绘使用的是油彩还是漆 彩,从而对家具的髹漆材料和工艺做出相应推断。以山东博物馆对明 鲁王墓出土的朱漆酒桌所进行的检测为例,经过以上技术的联合检测 再进行综合判断可知此件酒桌采用了一麻多灰的漆工艺,主要步骤: 上通灰T披麻T上细灰T打底漆T上面漆;红色漆膜的面漆和底漆呈 色颜料都是硫化汞,是自然界矿物颜料朱砂的主要成分,也是中国古 代漆工艺中常用的一种添加颜料;漆膜中存有大量钙长石成分,应为 与朱砂伴生的矿物夹杂所致;面漆由生漆和朱砂调和,未掺入桐油, 灰层中添加的纤维属于麻纤维。
有关数字检测技术的不同功用与特点,经分析归纳如表3所示: 总结
随着大数据产业的蓬勃发展,数字技术在传统家具领域的应用也 越来越广泛。当传统家具的图像资料、数字模型信息以及被检测的样 品信息等形成庞大的数据积累后,大数据的分析优势将越来越明显。 对于目标用户尤其是学术研究人员和教育机构而言可以进行实时的 动态浏览和搜索,从数据库中调用和采集有关家具的尺寸、结体、纹 样、榫卯结构、装饰工艺等诸多相关信息,各取所需;还可以借助大数 据的分析对传统家具进行更加系统化的研究,如对某一类家具或者同 一类构件、构件组合、工艺特征、装饰题材和手法等进行检索和筛选, 再用类型学研究方法,通过排比和比对分析等手段揭示传统家具一些 内在的仍不为人所知的规律性特征或工艺特性;有了庞大的数据作支 撑,还可以就有关传统家具的地域性分布问题做更为细致的研究和剖 析,进而探讨家具背后的某些历史成因以及可能与之相关的社会学问 题;数据库的建立还可以为古代家具的修复与复原提供样式依据和数 据参考;可为从事古典家具设计和室内设计行业的人员提供设计参考 和模型调用、降低工作量、提高工作效率;同时还可以为数字媒体诸 如VR、AR等技术的应用提供相应的素材。总之,昔助以上相关数字技 术在传统家具的图形采集、模型构建、图像学、力学、材料学、人机工 程学、设计学、形态学等领域的相关研究和应用,再结合以大数据的 整合与量化分析,便可以对传统家具展开综合式、交叉式的跨学科研 究,这势必拓展我们的研究视角和研究手段,为传统家具的研究注入 新的活力,带来新的启迪与发现。■
参考文献
[1] 杨道陵,邢明,毛红.广式古家具的逆向点云数据采集研究 [J] . 包装工程,2016,37(16) : 120-124.
[2] 付航,李鹏,陶毓博3D打印技术在圈椅模型开发中的应用[J].木材工业,2017⑵:53-56.
[3] 周乾,闫维明. 中国古建筑木结构榫卯节点力学性能研究 [J] . 中国紫禁城学会论文集(第七辑 ),2010.
[4] 山东文物考古研究所/山东博物馆 编. 鲁荒王墓 [M] . 北京:文物出版社2014( 11):381.
[5] 刘勇,徐军平. 明鲁王墓出土红漆木桌的髹漆工艺分析 山东博物馆 [J] . 科技视界,2015( 1):396-397 .
[6] 李春郁,武莹莹 . 基于数字化技术对中国传统家具设计影响初探 [J] . 工业设计,2016( 9):92-93.
[7] 马宏毓,赵新三维激光扫描技术及BIM技术在古建筑保护测绘中的应用[J],岩土工程技术,2019⑷:222-225.
[8] 范丽媛室内传统家具空间形态的数字化保护研究[J],山西建筑,2015, 41 (25) : 218-219
[9] 毛红,杨道陵,胡玉田.基于三维数据扫描的传统硬木家具的现代设计方法[J],包装工程,2019, 40⑻:224-22&
[10] 邓格求,余鸿发,吕叶香,等.手持显微镜在红木家具木种无损检测中的应用 [J] . 家具与室内装饰, 2016 (9) : 16-19.
[11] 王琛,有E舒兰,刘玮.3D打印技术在古典家具模型开发中的应用[J].中国科技信息,2015 (18) : 73.
[12] 李重根,等榫卯结构破坏特征及其抗拉强度的试验[J],华南农业大学学报,2007, 28⑷:108-111.
[13] Taking the Seat on the Masterpiece [M] . 武藏野美术大学美术资料图书馆:大日本印刷株式会社, 1998:16-17.
[14] 陈建明,聂菲. 马王堆汉墓漆器整理与研究 [M] . 湖南省博物馆:中华书局, 2017:329-402.
[15] Kim hee soo,金三基,Korean Wooden Furniture [M].韩国民俗博物馆,大原社,2004: 276, 508.