低模与高模：3D数据中的建设发展与文物保护

文物3D数字化信息采集是文物数字化管理、数字化保护、数字化展示和数字化传播等一切新技术应用的起点，是一项非常重要的基础性工作，信息采集不仅应满足文物展示的需要，更应满足文物保护方式、修复技术、修复材料的研究，以及文物复制、文创产品开发的需要，是抵御随时可能发生的自然或人为灾害，以及岁月对文物侵袭的重要方式。所以精准性是三维采集工作的重点，是构建可用于3D打印的精细化数字模型的质量保障。

这里就引申出一个问题：构建什么精度的模型才能终身受益，才能成为文物的“备胎”？

从文物信息采集到成果输出，文物数字化保护的技术和质量标准都需达到测量记录的最高标准，构建的文物数字模型必须能用于文物高清三维数字化复原及辅助修复和3D打印复制等，因此必须构建高精度的数字模型，即高模。

从文物信息采集到成果输出，文物数字化展示需要满足多平台展示性，其构建的数字模型应顺畅地用于PC端及社交平台文物的3D展示，文物的物理细节信息被大量抹去，因此只需要构建低精度的数字模型，即低模。

人们通常采集的数字模型有高模和低模之分。那么，高模和低模具体指什么呢？

高模是高精度模型的简称，保存了文物真实、翔实的三维模型数据，可用于藏品管理系统数据存储备份和文物的数字化保护、研究等。其优点是细节丰富、尺寸精准、颜色信息多；缺点是文件体积大，对处理设备要求高。高模的获取方式是通过精细高精度激光扫描，近景测量，以及高精度结构光扫描等。其尺寸精度普遍要求不大于0.01毫米，分辨率在0.01毫米以下，模型面数不少于100万面，如附带色彩纹理贴图，分辨率为4K或4K以上。

低模是低精度模型的简称，主要用于多平台顺畅展示，其优点是文件体积小、对处理设备要求低（如手机、平板、低配置电脑等），但缺点是90%以上的文物物理细节信息需要被抹去。低模的获取方式是，通过一般激光扫描，近景测量，以普通结构光扫描等获取；普遍要求精度不大于0.1毫米，分辨率在1毫米以上，模型面数在5万—30万面，如附带纹理贴图，分辨率在4K以下。这两者的技术要求显然不在一个量级上。高模可以经过后期制作，转化成低模，而低模不可逆向转化为高模。博物馆行业正在制定的馆藏文物三维数据采集的相关技术标准中，扫描精度误差为小于或等于0.2毫米；对扫描精度误差的要求明显过低，导致白模细节缺失较多，纹饰细部丢失严重，不能满足文物复制、3D打印要求；采用这种精度要求采集出来的数据，很显然是一个“低模”。而《中华民族文化基因库数据采集标准（试用稿）》，对数据采集的要求比博物馆行业正在制定的标准要高一个台阶，但就是这样一个标准，也不是真正意义上的“高模”，或者说按照这个标准操作采集出来的三维数据，最多也只是介于低模和高模之间的“中模”。(https://www.xing528.com)

数字化保护与数字化展示在文物信息采集方面的技术要求和质量标准存在巨大差异。

采集设备不同：不是一种设备就能达到采集要求。文物的材质不同、反光度不同、纹理深度不同，融合技术才能将其整合成一个可以用于文物保护和研究的高模。

建模精度要求不同：建模精度有低模与高模之分。高模减面可以变成低模，而低模却不能通过增面变成高模。这就像人们日常使用的相机一样，用手机或卡片机拍摄的图像平日里看着没有什么区别，但能与专业相机拍摄的图片相比吗？很显然，专业相机的图片，经过压缩、裁剪后，变为普通的图片，而卡片机拍摄的图片却永远也不可能达到专业相机拍摄的图像质量。由于照相技术已经普及了上百年，一般大家都知道这个道理，然而，很多人并不了解3D数据采集的设备情况，更不清楚后期数据建模的要求，往往看见灯光布置炫目，摄影箱、高级相机都用上了，甚至4K、8K等摄像机也用上了，感觉应该没有问题；对显示屏上演示的效果也感觉不错，但恰恰忘记了“木桶效应”，其中的一个短板，就已经决定了数字信息采集的精度不会高。

建模用途不同：低模具有多平台展示性，用于PC端及社交平台文物的3D展示；高模具有复用性，用于文物高清三维数字化复原及辅助修复或3D打印。输出文件数据的大小也不同，低模展示用为3—10MB；而高模为300—500MB。另外，在管理要求和架构设计方面两者也存在着本质的不同，建立集运营管理为一体的高效运行的文物保护数字化管理系统，实现文物保护全过程的管理，让文物“活”起来而不仅仅是“动”起来，这才是文物数字化保护的核心所在。

以数字化技术为基础，集合人工智能图形分割算法、多模态影像融合、3DWEB渲染技术、3D数据传输优化技术，并结合3D打印技术，对甄选出的馆藏珍贵文物进行精准的数字化采集，构建可用于陈列展示、文物保护及3D打印的精细化模型，是文物保护方式、修复技术、修复材料的研究及文物复仿制，文创产品的开发，数字博物馆的建设等的基础，也是数字化信息采集追求的质量目标。在文物数字化信息采集时，更应注重对文物的每一个细节、纹饰的精准采集和还原，采集质量应当秉承“就高不就低”原则，做“加法”不做“减法”，做到“一次采集，终身受益”，避免因应用技术进步带来的多次采集浪费。