基于服装数字化技术的尼雅“万世如意”锦袍复原
丝绸之路古代服饰是物质与精神的统一,是文化交流与融合的历史鉴证,具有丰富的文化内涵。目前出土服饰研究多在相关科研院所和博物馆之间展开,由于年代久远,服饰文物不易保存,多被收藏在文博单位中。部分高校基于数字化技术建立了传统服饰线上博物馆,但其内容多以二维实物图片为主,对服饰文物的三维展示还略显不足。随着信息技术的发展,三维服装虚拟软件因其可快速实现参数化人体建模、衣片制作调整、虚拟试衣、面料仿真等功能,受到服装企业和科研院所的青睐。在服饰史研究和古代服饰文化传承领域,将三维数字化技术与出土服饰文物研究相结合不失为一个新的选择。基于此,本文尝试使用一种三维数字化复原方法来实现出土服饰的虚拟复原,以期为传统服饰文化保护与传承提供新的思路。
尼雅遗址是汉代丝绸之路上精绝国故地,其中出土了多件保存完整、色彩艳丽的汉晋时期服饰,对人们认识汉代服饰风格、探求汉代纺织技艺、了解丝绸之路文化交流具有重要意义。出土的“万世如意”锦袍是其中的典型代表,其色彩丰富、纹样精美、图案绚丽、造型独特、寓意深刻,同时具有中原与西域服饰文化因素,为此本文在分析考古材料的基础上,利用数字化服装软件绘制出衣片结构,还原出纹样图案及色彩,并基于CLO3D软件实现其虚拟复原,最后对复原效果进行模糊综合评价。本文研究的目的是使服饰文物得到保护的同时弘扬传统服饰文化,让更多的人了解中国汉代丝织技艺,增强民族文化自信。
1 服饰文物分析
1.1 形 制
《史书》中对精绝国的记载很少,关于服饰的描述更是寥寥无几,对该锦袍的形制探析主要参考同墓葬和同时期其他遗址出土的服饰。从汉代马王堆出土服饰来看,西汉初期袍服多为交领、右衽、窄袖、分曲裾和直裾,至东汉时期,多流行直裾袍[1]。不同于中原地区袍服,西域袍服具有鲜明的特色,左衽、袖子紧窄、下摆宽大,部分侧缝开衩,与该锦袍款式类似的上装在扎滚鲁克二期文化墓地与苏贝希墓地均有出土。扎滚鲁克墓葬中的此款上装有套头和开襟两种,套头式由布料对折后,留出圆领口,在侧摆增加三角形布料缝制而成,如图1(a)所示;开襟式则在前面开襟,并在襟边下部各增加一块三角型面料,如图1(b)所示[2]。苏贝希墓葬中M10:8上装款式与该锦袍较为相似,对襟、立领、长袖,裁剪时将两倍衣长面料对折,前片开襟,同时左右腋下各加缝一片三角形面料增加下摆,如图2所示[3]。这种加缝三角形面料增大下摆宽度应该是当时常用的一种方法,尽管这些上装结构不同、材质各异,但都采相同的方法增大下摆。在穿着搭配上,这种上衣通常与裤装搭配,古代文献中常称作“袴褶”,行动方便,利于进行骑射迁徙,适合当地游牧民族的生活方式[4]。参考尼雅遗址其他墓葬出土的袍服,发现其腋下多存在插片,如95MNIM1:43(图3)。由于袖子窄小,限制了袖子的活动量,而插片不仅保证了窄袖活动的便利,又增加了胸部的围度。
图1 扎滚鲁克出土插角上装
Fig.1 Gusset-insert tops unearthed from Zakunluke
图2 苏贝希出土插角上装
Fig.2 Gusset-insert tops unearthed from Subeixi
图3 尼雅出土袍服
Fig.3 Robe unearthed from Niya
“万世如意”铭文锦袍衣身整体长122.5 cm、袖口宽17 cm、通袖长174 cm、下摆宽142 cm[5],其衣领为直领,左衽[6],两衣袖平直较窄,下摆宽大,如图4所示。通过对文物图片和同期类似服饰的研究,分析其腋下应拼缝有三角形裁片,用来增加胸围和袖笼围度,使得穿脱更加方便。从袖笼至袖口处宽度逐渐减小,受布幅限制,袖肘部有明显缝线痕迹,下摆呈弧形,左下摆边缘缝缀一片“延年益寿大宜子孙”矩形织锦,同时在两侧各加缝两片三角锥形插片增加下摆宽度,以方便下肢活动。根据考古材料绘制出该文物基本款式,如图5所示。
Spark作为整个系统最上层部分,同时也是最重要的部分,主要包括了对数据预处理、特征转换与特征提取、行为分类模型训练和最终的结果预测。其中数据预处理会通过相似度判别过滤失真数据,接着根据行为表示的定义方法对关节点数据进行特征转换与特征提取并写入到RDD中。在以上基础上,利用行为分类器对数据进行训练。当需要对未知行为进行预测时,从HDFS中提取已有持久化的分类器模型完成行为数据的最终分类并将结果持久化到HDFS中。
图4 “万事如意”铭文锦袍
Fig.4 'Wan Shi Ru Yi' inscription brocade robe
图5 锦袍款式
Fig.5 Style of brocade robe
1.2 面料分析
1.2.1 材 质
尼雅出土“万世如意”铭文锦袍由织锦制成,锦是丝织品中十分珍贵的品种,是一种使用彩色丝线,在织机上完成织造,质地复杂厚实、花纹丰富多彩的织物,根据显花方式的不同可分为经锦和纬锦,经锦起源于周代,在汉代发展迅速,风格多变。该锦袍即是一件经线显花的经重组织经锦,采用汉锦织造工艺对锦面分区,每一区中都使用绛、白两色经线,不同区域第三色经线分别为绛紫、淡蓝、油绿,纬线的“明纬”和“暗纬”交替出现,整个幅面就会呈现绛、白、油绿、淡蓝、绛紫五彩花纹[7]。其面料虽是汉代典型的织锦,而其款式却呈现“胡服”特征,这主要与丝绸之路上中西方贸易往来有关。张骞出使西域后,汉王朝与西域各国之间的联系日益密切,当时西域各国统治者都比较喜欢锦绣华衣,每年运到西域地区的锦绣织品达成千上万匹,作为礼品馈赠或商品交换[8]。同时西域民族的服饰有其独特的精神文化内涵,随着丝绸之路进一步开通,中原与西域地区交流日渐频繁,具有汉文化特色的织锦和服饰也传到西域,受到当地居民的喜爱,中原和西域服饰之间不可避免地相互吸收借鉴[9]。因此,该锦袍可能是来自中原的丝绸运到西域后在当地裁剪缝制而成,亦或是由中原地区专门制作作为汉朝对西域各国的礼品馈赠。
1.2.2 纹 样
锦袍中的纹样主要是云气纹,线条飘逸灵动、回旋激荡、动感十足,弥漫出一种雾气缭绕的仙境氛围。每个循环单元中云纹骨架从左至右以Z形、倒C形、半U形、U形进行纬向分布排列,不同骨架或连续或间断,弯曲部分外侧常连接如意状图案,弯曲部分内侧多与穗状云纹相连。汉隶“万世如意”四字铭文位于云气纹下方,从右向左排列在锦袍上,与云气纹一起进行经向循环沿纬向分布,如图6所示。汉代是云气纹发展的繁盛时期,云气风格多变、造型各异,其云头多呈涡卷状,造型自由随意,涡卷部分常连接其他带有吉祥寓意的纹样,云躯身形多变繁杂,走向弯曲绵延,云尾不再是简单的线条,被赋予丰富的内涵[10]。该锦袍中云头涡卷处则连接着不同走向的穗状云气和如意纹,云躯走向变化多端,与“万世如意”铭文共同体现了对穿着者的美好祈愿。
图6 “万世如意”锦纹样
Fig.6 'Wan Shi Ru Yi' brocade pattern
1.2.3 色 彩
锦袍共有绛、白、淡蓝、油绿、绛紫五种不同的颜色[11]。按照三色汉锦织法沿经向分区织造,绛作为织物地色,根据纹样需要显色,区域交界处会形成明显的颜色变化[7]。织物中的五彩用色与汉代流行的五行学说有关,五行学说是古代的一种哲学观念,最早指春、夏、季夏、秋、冬五种节气的运行,描述天地间阴阳变幻的规律。人们根据五行相生相克原理调制出五色中的其他颜色,并利用五行属性对色彩进行合理搭配。《考工记》记载:“画绘之事杂五色。东方谓之青,南方谓之赤,西方谓之白,北方谓之黑,天谓之玄,地谓之黄,五彩备谓之绣。”[12]由于当时对五色使用没有明确要求,五色中的黑、青常用蓝、绿替代,该锦袍中用淡蓝取代黑、油绿取代青,五色杂陈,这种五彩皆备的配色便是五色与五行学说结合后形成的一种审美标准。
2 三维数字化复原
2.1 人体模型建立
发掘报告记载,“万世如意”锦袍穿着者身高170 cm,挺鼻宽下巴[6]。由于尸体年代久远,只能获取身高尺寸,其余人体尺寸不详,在CLO3D软件中人体其余部位尺寸可根据身高变化自动调整,因此,将人模身高设定为170 cm,为方便后续虚拟试穿,调整人模姿势使其手臂伸平。
2.2 服装建模
2.2.1 衣片绘制
首先根据发掘报告提供的尺寸等信息,确定该锦袍衣片尺寸和裁剪方式。中国传统服饰主要使用平面十字裁剪方式,西域民族的裁剪方式虽有一定地域性,但也与中原有着异曲同工之妙,呈现十字型结构。在面料幅宽受到限制的情况下,中原汉民族充分利用布料幅宽进行拼接,得到成衣的衣袖和衣身在接缝处没有确定的界限,而西域服饰衣身与袖的界限是清晰确定的,即位于袖子接缝位置[13]。考古报告中记录了该锦袍的衣长、通袖长、袖口宽、腰宽、下摆宽等尺寸,如表1所示。根据报告中提供的图片和比例尺[14]推算出锦袍侧摆高约65 cm,衣领长约20 cm、宽约6 cm,拼缀衣片宽约10 cm、高约35 cm。
表1 “万世如意”锦袍各部位尺寸
Tab.1 The size of each part of 'Wan Shi Ru Yi' brocade robe
名称尺寸/cm衣长122.5通袖长174.0袖口宽 17.0腰围118.0下摆宽142.0
确定好尺寸后,使用富怡CAD软件绘制并裁剪确定好的衣片,得到衣身2片、袖4片、侧摆4片、腋下插片4片、衣领1片、拼缀衣片1片,如图7所示,并将其以“.dxf”文件格式保存。
图7 衣片尺寸与裁剪示意
Fig.7 Garment piece size and cutting diagram
2.2.2 衣片安排与缝合
衣片安排关系着模拟时间和效果,若衣片未被正确合理安排,可能产生缝线错误、穿模等影响。根据前期研究分析,该锦袍应是传统“十字型”结构,上下连属,衣身与袖片分裁,前后身一体,在CLO3D软件中进行样片安排时,前、后、袖片需在各自的平面内,存在一定局限,经多次试验后,最终确定衣片安排方法。首先安排好其余衣片位置并将其冷冻,拖拽衣身和袖片分别在人模肩部与手臂上方,模拟状态下使衣身和袖片自然下落至人模肩部和手臂,如图8(b)所示,保证锦袍衣片结构的完整性;接着按照缝合关系完成锦袍的缝制,最后对穿着不理想的部分及时调整,缝合好的锦袍如图8(c)所示。
图8 数字化复原过程
Fig.8 Process of digital restoration
2.3 面料仿真
2.3.1 纹样复原
基于前文对纹样图案、色彩的分析,在此基础上,使用Coreldraw软件完成“万世如意”锦袍纹样的复原。为了使复原效果更加真实,在Photoshop软件中对复原好的纹样图片制作织锦纹理效果,复原过程如图9所示。“延年益寿大宜子孙”锦纹样在锦袍上仅部分出现,因此复原部分即可,本文采取上述同样方法得到其纹样图案。
图9 纹样复原局部
Fig.9 Part of the restored pattern
2.3.2 面料模拟
面料模拟主要模拟织物的材质和部分物理属性。该锦袍是汉代典型的丝织物,具有组织结构细致紧密、质地厚实、表面光滑柔软等性能。由于不能进行实物测量,只能调节属性编辑器中面料的物理属性,包括纱线强度、对角线张力、弯曲强度、变形率、变形率强度、密度、摩擦系数、厚度等,通过变换这些物理属性的数值提高面料模拟的真实程度,同时添加制作好的面料纹样。用同样的方法添加“延年益寿大宜子孙”面料,将设定好的面料应用到对应的衣片上,调整纹理位置使其和锦袍上纹样相对应,如图10所示。
最后是用典手法的使用。此处的典故使用主要还在“先天下/后天下/黄金屋/颜如玉”一句上，具体分析见上文。另一处并不很明显，主要是通过提取“沽”和“酒”二字反应，此处当是“沽酒当垆”之典故的运用。运用卓文君、司马相如当街卖酒的典故可以说是具有反讽味道的，更显现出秀才的逃避与对妻子的不公。
图10 “万世如意”锦袍复原效果
Fig.10 Restoration effect of 'Wan Shi Ru Yi' brocade robe
2.4 试穿效果
虚拟缝合后的锦袍较为宽松,色彩丰富、纹样精美、图案绚丽,下摆宽大自然下垂形成褶皱。汉隶铭文与云气纹相得益彰,表达对穿着者的美好祝福,经纬线交织纹理虽错综复杂却井然有序,呈现典型中原经锦的工艺特色。调整锦袍为半透明状态,由于人模为站立姿势,锦袍与人体除肩部及手臂紧密接触外,其余部位间隙较大,在美观保暖的前提下为穿着者提供更大的活动空间,如图11所示。
从表3可以看出，扣除投入的复合肥后产值处理B最高，为38 951元/hm2，处理E产值排名第二，为37 341元/hm2，处理C产值排名第三，为37 000元/hm2，处理A产值排名第四，为36 741元/hm2，处理D产值最低，为36 280元/hm2。从节本增效的目的出发，应选择处理B所用的偷着乐复合肥。
图11 “万世如意”锦袍复原半透明示意
Fig.11 Translucent diagram of 'Wan Shi Ru Yi' brocade robe restoration
在服装舒适性的指标中,压力舒适性是其中一项重要影响因素,传统服装压力舒适性需要成衣后找穿着者进行主观评价,与穿着者的主观感受有很大关系,同时压力舒适性也受到服装材料弹性、拉伸性能的影响[15]。CLO3D软件完成虚拟缝合后,3D窗口不仅可以观察服装穿着舒适程度,对服装及时进行调整,还可以直观看到服装穿着在人体上的压力状态与接触点分布[16]。该锦袍试穿在双手抬平的人模上时,压力主要分布在手臂、颈部、前胸上方和后背上方,如图12所示。其余位置压力点分布较少,观察这些部位的压力分布,不同颜色表示不同的压力程度,红色表示面料受到拉伸强度越高,该部位压力越大;蓝色表示面料受到的拉伸强度弱,该部位压力越小,如图13所示,人模压力点分布位置压力都为蓝色,选取压力点集中部位测试其压力值(表2),背高点(左)压力值最大,为2.57 kPa,因此锦袍穿着时不会对人体产生较大压迫感。
图12 压力点示意
Fig.12 Diagram of pressure points
图13 压力图
Fig.13 Pressure graph
表2 人体压力点密集处压力值
Tab.2 Pressure values in the location of human body with dense pressure points kPa
手臂肘部左右前胸左右肩端点左右背高点左右颈椎点0.290.201.921.902.072.062.572.152.47
3 复原效果模糊综合评价
3.1 确定评价项目集
服饰虚拟复原效果的评价目前还没有统一的标准,查阅相关文献后[17-18],根据复原服装特点确定复原效果评价项目指标U,U=(u1,u2,u3,u4)=(整体形制,细部结构,面料质感,纹样色彩)。
3.2 确定评价尺度
采用五级尺度标准,V=(v1,v2,v3,v4,v5)=(非常差,差,一般,好,非常好)。
3.3 确定评价项目权重
采用秩和运算法[19]确定评价项目集中各项目权重,由6位了解服装数字化技术、专业为服装设计与工程方向的硕士研究生组成评委,对复原效果4项指标进行重要度排序,得到的结果如表3所示。
高速的退场，已能看出相关逻辑所在。那么为何选择西王？为何将打造了多年的“准冠军”球队转让给一家民营企业——西王集团？
表3 复原效果指标重要度排序
Tab.3 Priority ranking of restoration effect indicators
秩整体形制细部结构面料质感纹样色彩P11243P22134P31234P42143P51243P61423秩和(Rj)812 20 20
计算权重前,需要对评委排序结果进行一致性检验,假设6位评委对4项复原效果指标的重要度意见不一致,需计算统计量:
翻转课堂，也有研究者将其称作翻转学习、翻转教学、颠倒课堂等。翻转课堂有以下几个特征：知识传递发生在课前，学习者在课前已经利用充分的时间学习了所要传递的知识，或对所要传递的知识有所掌握；知识内化发生在课中，“教师—学生”“学生—学生”面对面互动、交流、探究发生在课中；知识应用发生在课后，考核评价贯穿教学的始终。微课最早在20世纪90年代由美国的McGrew教授和英国的Kee教授提出。
X2=m(n-1)w
(1)
w=S/[(12)-1m2(n3-n)]
(2)
S=∑Rj2-(∑Rj)2/n
(3)
式中:X2为统计量,Rj为第j个指标的秩和(j=1,2,3,4),m为评委个数,n为指标个数。
2000年，按照水利部统一部署，组织开展黄河流域水功能区划，流域各省（自治区）政府相继批复行政辖区内水功能区划。2011年年底国务院批复 《全国重要江河湖泊水功能区划》，其中黄河流域重要水功能区346个。
现如今国内的电力企业使用监测系统时结合自动化技术具有重要的影响作用，合理使用自动化在线检测，可以及时找出设备运行期间的故障，并可对设备运行的安全性起到保障作用，进而实现供电系统中的数据采集工作。通常情况下，国内的自动化监测系统在监测技术研究领域一直使用到大量的人力、物力，且监测技术的开发和利用更是为实现电力系统的自动化管理，并在减少成本的同时还可以有效提升我国电力企业的经济效益和运行效率。
本文提出并分析了空间调制的两种球形译码的性能和计算复杂度.在与ML检测具有相同误比特率的情况下，本文提出的算法相对于经典球形译码检测算法的计算复杂度显著降低；仿真结果证明ESD和MSD都能够达到ML最优检测的性能，且ESD具有最低的相对计算复杂度.
计算权重如下式所示:
aj=2[m(1+n)-Rj]/[mn(1+n)]
(4)
由式(4)计算得各项指标权重a1=0.36,a2=0.30,a3=0.17,a4=0.17,得各项指标权重A=(0.36,0.30,0.17,0.17)。
（b）I borrowed the book from the libraryI can keep for a week.
3.4 构建评价矩阵
确定好评价项目、评价尺度和评价项目权重后,采取线上线下方式进行问卷调查。调查对象为18～25岁对虚拟服装有相关了解的大学生,共收回问卷77份,有效问卷72份,有效率93.5%。对收集的问卷结果进行统计,结果如表4所示。
表4 复原效果评价数据统计
Tab.4 Data statistics of restoration effect evaluation
评价指标非常差差一般好非常好整体形制000.070.480.45细部结构000.490.450.06面料质感000.550.190.26纹样色彩000.180.590.23
由表4可得评价矩阵:
作为农村的一所独立高级中学，学校除了坚持提高教育教学质量之外，还努力发展校园文化建设。校园社团是学生课余时间施展才华、展示风采的大舞台，是提高学生自我管理能力的重要载体，是学校课堂的有益补充和延伸。学校社团在丰富学生学习生活的同时，也推动了学校的文化建设的发展，也成为了校园文化的一道亮丽的风景线。
3.5 计算综合效果评价
采用公式B=A·R计算:
B
=[0 0 0.30 0.44 0.26]
将(2)(3)代入(1)式计算得X2=10.8,取显著性水平α=0.025,自由度df=3,查表得
因为X2=10.8>9.35,所以可以认为6位评委的意见是显著一致的。
综合评价结果表明,30%的评价人员认为复原效果“一般”,44%的评价人员认为复原效果“好”,26%的评价人员认为复原效果“非常好”。根据最大隶属度原则,该锦袍复原效果为“好”。
4 结 语
本文提出一种基于三维服装数字化技术的出土服饰复原方法,该方法将数字化技术与出土服饰文物复原工作相结合,实现服装样板绘制、调整、安排、虚拟缝制等流程,最终实现服饰文物穿着效果的虚拟仿真。从试穿效果和复原效果模糊综合评价结果来看,利用数字化技术复原出的虚拟服饰能基本还原出土服饰的结构、纹样、色彩等信息,还能较逼真地还原古代服饰穿着方式,实现多角度观察,有利于相关文物的深入研究。丝绸之路古代服饰文物是中华优秀服饰文化的瑰宝,是人们了解当时社会、经济、文化、艺术必不可少的文物资料,使用数字化技术对其进行虚拟复原,可有效避免纺织品文物陈展和研究过程中可能对文物造成的二次伤害。复原后的虚拟服饰文物可对其进行后期数字渲染并在网络平台加以展示,使观者更直观地了解服饰文物的特征,从而实现对纺织品服饰文物的有效保护与传承。
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