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摘要： 为更好地传承保护出土服饰文物，解决服饰文物复原工作中研究制作周期长等问题，文章提出一种基于数字化技术进行考古服饰虚拟复原的方法。首先，应充分分析出土服装的形制、纹样、色彩等详细信息，在此基础上，利用三维数字化软件完成衣片绘制、裁剪，纹样图案复原、纹理效果制作等工序，然后基于CLO3D软件实现服饰文物虚拟试穿展示，最后对复原好的服装进行复原效果模糊综合评价。结果表明，该方法可以有效还原出服饰形貌，完成出土服饰复原工作，为服饰文物保护修复及艺术考古研究提供新的研究方法。
关键词： 3D服装技术;尼雅遗址;出土服饰;虚拟复原;文物保护;艺术考古
中图分类号： TS941.26
文献标志码： A
文章编号： 1001-7003（2021）09-0073-07
引用页码： 091112
DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.09.012（篇序）
Restoration of "Wan Shi Ru Yi" brocade robe unearthed from Niya Relicsby virtue of clothing digital technology
ZHANG Hui1， XIN Xiaoyu1， KANG Xiaojing2， ZHOU Man1， MERZAT·Mardan1
（1.College of Textiles and Clothing， Xinjiang University， Urumqi 830046， China; 2.Xinjiang Institute of Cultural Relics and Archaeology，Urumqi 830011， China）
Abstract： For better inheritance and protection of unearthed costume cultural relics， and settlement of long research and production cycle when restoring costume cultural relics， a method for virtual restoration of archaeological costume based on digital technology is proposed. First of all， the shape， pattern， color and other detailed information of the unearthed clothing should be analyzed sufficiently. On this basis， the clothing piece drawing， cutting， pattern restoration， texture effect production and other processes are completed using threedimensional digital software. Then， the virtual fitting and display of clothing relics are implemented using CLO3D software. Finally， a fuzzy comprehensive evaluation of the restoration effect of the restored clothing is conducted. The results reveal that this method can effectively restore the appearance of clothing， complete the restoration of unearthed clothing， and provide a new research method for the protection and restoration of clothing cultural relics and art archaeology research.
Key words： 3D clothing technology; Niya Relics; unearthed clothing; virtual restoration; preservation of cultural relics; art archaeology
收稿日期： 20210412;
修回日期： 20210819
基金項目： 新疆维吾尔自治区高校科研计划项目（XJEDU2018SY013）;新疆维吾尔自治区人文社科基金项目（20BYS144）
作者简介： 张辉（1996），男，硕士研究生，研究方向为服装设计与工程。通信作者：信晓瑜，副教授，479790302@qq.com。
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、了解丝綢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。
“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。
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。
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。
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。
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，經多次试验后，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。
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。
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。
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。
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。
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。
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：
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。
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X20.025（3）=9.35。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。
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）。 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。
由表4可得评价矩阵：
R=000.070.480.45000.490.450.06000.550.190.26000.180.590.23
3.5计算综合效果评价
采用公式B=A·R计算：
B=0.360.300.170.17·000.070.480.45000.490.450.06000.550.190.26000.180.590.23
=000.300.440.26
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。
参考文献：
[1]赵波. 秦汉袍服研究[J]. 服饰导刊， 2014， 3（4）： 29-35.
ZHAO Bo. Research on Qin and Han gowns[J]. Clothing Guide， 2014， 3（4）： 29-35.
[2]王博， 鲁礼鹏， 徐辉鸿， 等. 新疆且末扎滚鲁克一号墓地发掘报告[J]. 考古学报， 2003（1）： 89136， 161-176.
WANG Bo， LU Lipeng， XU Huihong， et al. Excavation report on the No. 1 Cemetery of Zhagunluke in Xinjiang[J]. Acta Archaeology， 2003（1）： 89 136， 161-176.
[3]吕恩国， 郑渤秋. 新疆鄯善县苏贝希遗址及墓地[J]. 考古， 2002（6）： 4257， 100-101.
L Enguo， ZHENG Boqiu. Subeixi site and cemetery in Shanshan county， Xinjiang[J]. Archaeology， 2002（6）： 4257， 100-101.
[4]信晓瑜， 康晓静， 马叶桢. 丝绸之路早期裤装考略： 以新疆出土汉代以前的早期裤装为素材[J]. 艺术设计研究， 2019（2）： 36-41.
XIN Xiaoyu， KANG Xiaojing， MA Yezhen. A study on the early trousers on the Silk Road： based on the early trousers before Han dynasty unearthed in Xinjiang[J]. Art and Design Research， 2019（2）： 36-41.
[5]李遇春. 新疆民豐县北大沙漠中古遗址墓葬区东汉合葬墓清理简报[J]. 文物， 1960（6）： 912， 56.LI Yuchun. A brief report on the cleaning of the Eastern Han dynasty tombs in the Beida desert of Minfeng county， Xinjiang[J]. Cultural Relics， 1960（6）： 912， 56.
[6]李遇春. 尼雅遗址的重要发现[J]. 新疆社会科学， 1988（4）： 37-46.LI Yuchun. Important discovery of Niya site[J]. Social Sciences of Xinjiang， 1988（4）： 37-46.
[7]夏鼐. 新疆新发现的古代丝织品： 绮、锦和刺绣[J]. 考古学报， 1963（1）： 45-76.XIA Nai. New discovery of ancient silk fabrics in Xinjiang： Qi， Jin and embroidery[J]. Acta Archaeologica Sinica， 1963（1）： 45-76.
[8]沈从文. 中国古代服饰研究[M]. 北京： 商务印书馆， 2011： 233-234.SHEN Congwen. Research on Ancient Chinese Costume[M]. Beijing： Commercial Press， 2011： 233-234.
[9]郎樱. 论西域与中原文化交流[J]. 西域研究， 2001（4）： 70-75.
LANG Ying. Comment on the cultural exchange between the western regions and the central plains[J]. Western Region Studies， 2001（4）： 70-75. [10]吴卫， 廖琼. 汉代云气纹艺术符号探析[J]. 美苑， 2009， 157（3）： 82-84.
WU Wei， LIAO Qiong. An analysis of the artistic symbols of yunqi pattern in Han dynasty[J]. Mei Yuan， 2009， 157（3）： 8284.
[11]李肖冰. 中国西域民族服饰研究[M]. 乌鲁木齐： 新疆人民出版社， 1995： 72-73.
LI Xiaobing. A Study of Ethnic Costumes in Western Regions of China[M]. Urumqi： Volksverlag Xinjiang， 1995： 72-73.
[12]杨天宇. 周礼译注（十三经译注）[M]. 上海： 上海古籍版社， 2006： 640641.
YANG Tianyu. ZHOU Li’s Translation and Annotation[M]. Shanghai： Shanghai Ancient Books Publishing House， 2006： 640-641.
[13]刘瑞璞， 何鑫. 中华民族服饰结构图考[M]. 北京： 中国纺织出版社， 2013： 48-54.
LIU Ruipu， HE Xin. Research on the Structure of Chinese National Costume[M]. Beijing： China Textile Press， 2013： 48-54.
[14]中日日中共同尼雅遗迹学术考察队. 中日日中共同尼雅遗迹学术调查报告书[R]. 中日日中共同尼雅遗迹学术考察队， 1996： 99-100.
Academic Investigation Team of Sino Japanese Sino Japanese Common Niya Relics. Report on Academic Investigation of Sino Japanese Chinese Common Niya Relics[R]. Academic Investigation Team of Sino Japanese Chinese Common Niya Relics， 1996： 99100.
[15]曹秋玲， 王琳. 服裝舒适性的测试与评价[J]. 纺织科技进展， 2005（2）： 69-70.
CAO Qiuling， WANG Lin. Testing and appraising of clothing comfort[J]. Progress of Textile Science and Technology， 2005（2）： 69-70.
[16]田丙强， 徐增波， 胡守忠. 基于CLO3D虚拟试衣技术的着装合体性评估[J]. 东华大学学报（自然科学版）， 2018， 44（3）： 397-402.
TIAN Bingqiang， XU Zengbo， HU Shouzhong. Evaluation of dress fit based on CLO3D virtual fitting technique[J]. Journal of Donghua University（Natural Science Edition）， 2018， 44（3）： 397-402.
[17]林聪瑾. 中国古代乐舞服饰形制及数字化复原研究[D]. 杭州： 浙江理工大学， 2020.LIN Congjin. Research on the Shape and Digital Restoration of Ancient Chinese Music and Dance Costumes[D]. Hangzhou： Zhejiang SciTech University， 2020.
[18]KIM D E， LA T K. An exploratory study of users’ evaluations of the accuracy and fidelity of a threedimensional garment simulation[J]. Textile Research Journal， 2013， 83（2）： 171-184.
[19]程书肖. 教育评价中诸因素权重的确定[J]. 教育理论与实践， 1989（6）： 31-32.
CHEGN Shuxiao. Determination of the weights of various factors in educational evaluation[J]. Educational Theory and Practice， 1989（6）： 31-32.
关键词： 3D服装技术;尼雅遗址;出土服饰;虚拟复原;文物保护;艺术考古
中图分类号： TS941.26
文献标志码： A
文章编号： 1001-7003（2021）09-0073-07
引用页码： 091112
DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.09.012（篇序）
Restoration of "Wan Shi Ru Yi" brocade robe unearthed from Niya Relicsby virtue of clothing digital technology
ZHANG Hui1， XIN Xiaoyu1， KANG Xiaojing2， ZHOU Man1， MERZAT·Mardan1
（1.College of Textiles and Clothing， Xinjiang University， Urumqi 830046， China; 2.Xinjiang Institute of Cultural Relics and Archaeology，Urumqi 830011， China）
Abstract： For better inheritance and protection of unearthed costume cultural relics， and settlement of long research and production cycle when restoring costume cultural relics， a method for virtual restoration of archaeological costume based on digital technology is proposed. First of all， the shape， pattern， color and other detailed information of the unearthed clothing should be analyzed sufficiently. On this basis， the clothing piece drawing， cutting， pattern restoration， texture effect production and other processes are completed using threedimensional digital software. Then， the virtual fitting and display of clothing relics are implemented using CLO3D software. Finally， a fuzzy comprehensive evaluation of the restoration effect of the restored clothing is conducted. The results reveal that this method can effectively restore the appearance of clothing， complete the restoration of unearthed clothing， and provide a new research method for the protection and restoration of clothing cultural relics and art archaeology research.
Key words： 3D clothing technology; Niya Relics; unearthed clothing; virtual restoration; preservation of cultural relics; art archaeology
收稿日期： 20210412;
修回日期： 20210819
基金項目： 新疆维吾尔自治区高校科研计划项目（XJEDU2018SY013）;新疆维吾尔自治区人文社科基金项目（20BYS144）
作者简介： 张辉（1996），男，硕士研究生，研究方向为服装设计与工程。通信作者：信晓瑜，副教授，479790302@qq.com。
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、了解丝綢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。
“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。
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。
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。
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。
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，經多次试验后，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。
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。
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。
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。
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。
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。
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：
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。
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X20.025（3）=9.35。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。
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）。 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。
由表4可得评价矩阵：
R=000.070.480.45000.490.450.06000.550.190.26000.180.590.23
3.5计算综合效果评价
采用公式B=A·R计算：
B=0.360.300.170.17·000.070.480.45000.490.450.06000.550.190.26000.180.590.23
=000.300.440.26
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。
参考文献：
[1]赵波. 秦汉袍服研究[J]. 服饰导刊， 2014， 3（4）： 29-35.
ZHAO Bo. Research on Qin and Han gowns[J]. Clothing Guide， 2014， 3（4）： 29-35.
[2]王博， 鲁礼鹏， 徐辉鸿， 等. 新疆且末扎滚鲁克一号墓地发掘报告[J]. 考古学报， 2003（1）： 89136， 161-176.
WANG Bo， LU Lipeng， XU Huihong， et al. Excavation report on the No. 1 Cemetery of Zhagunluke in Xinjiang[J]. Acta Archaeology， 2003（1）： 89 136， 161-176.
[3]吕恩国， 郑渤秋. 新疆鄯善县苏贝希遗址及墓地[J]. 考古， 2002（6）： 4257， 100-101.
L Enguo， ZHENG Boqiu. Subeixi site and cemetery in Shanshan county， Xinjiang[J]. Archaeology， 2002（6）： 4257， 100-101.
[4]信晓瑜， 康晓静， 马叶桢. 丝绸之路早期裤装考略： 以新疆出土汉代以前的早期裤装为素材[J]. 艺术设计研究， 2019（2）： 36-41.
XIN Xiaoyu， KANG Xiaojing， MA Yezhen. A study on the early trousers on the Silk Road： based on the early trousers before Han dynasty unearthed in Xinjiang[J]. Art and Design Research， 2019（2）： 36-41.
[5]李遇春. 新疆民豐县北大沙漠中古遗址墓葬区东汉合葬墓清理简报[J]. 文物， 1960（6）： 912， 56.LI Yuchun. A brief report on the cleaning of the Eastern Han dynasty tombs in the Beida desert of Minfeng county， Xinjiang[J]. Cultural Relics， 1960（6）： 912， 56.
[6]李遇春. 尼雅遗址的重要发现[J]. 新疆社会科学， 1988（4）： 37-46.LI Yuchun. Important discovery of Niya site[J]. Social Sciences of Xinjiang， 1988（4）： 37-46.
[7]夏鼐. 新疆新发现的古代丝织品： 绮、锦和刺绣[J]. 考古学报， 1963（1）： 45-76.XIA Nai. New discovery of ancient silk fabrics in Xinjiang： Qi， Jin and embroidery[J]. Acta Archaeologica Sinica， 1963（1）： 45-76.
[8]沈从文. 中国古代服饰研究[M]. 北京： 商务印书馆， 2011： 233-234.SHEN Congwen. Research on Ancient Chinese Costume[M]. Beijing： Commercial Press， 2011： 233-234.
[9]郎樱. 论西域与中原文化交流[J]. 西域研究， 2001（4）： 70-75.
LANG Ying. Comment on the cultural exchange between the western regions and the central plains[J]. Western Region Studies， 2001（4）： 70-75. [10]吴卫， 廖琼. 汉代云气纹艺术符号探析[J]. 美苑， 2009， 157（3）： 82-84.
WU Wei， LIAO Qiong. An analysis of the artistic symbols of yunqi pattern in Han dynasty[J]. Mei Yuan， 2009， 157（3）： 8284.
[11]李肖冰. 中国西域民族服饰研究[M]. 乌鲁木齐： 新疆人民出版社， 1995： 72-73.
LI Xiaobing. A Study of Ethnic Costumes in Western Regions of China[M]. Urumqi： Volksverlag Xinjiang， 1995： 72-73.
[12]杨天宇. 周礼译注（十三经译注）[M]. 上海： 上海古籍版社， 2006： 640641.
YANG Tianyu. ZHOU Li’s Translation and Annotation[M]. Shanghai： Shanghai Ancient Books Publishing House， 2006： 640-641.
[13]刘瑞璞， 何鑫. 中华民族服饰结构图考[M]. 北京： 中国纺织出版社， 2013： 48-54.
LIU Ruipu， HE Xin. Research on the Structure of Chinese National Costume[M]. Beijing： China Textile Press， 2013： 48-54.
[14]中日日中共同尼雅遗迹学术考察队. 中日日中共同尼雅遗迹学术调查报告书[R]. 中日日中共同尼雅遗迹学术考察队， 1996： 99-100.
Academic Investigation Team of Sino Japanese Sino Japanese Common Niya Relics. Report on Academic Investigation of Sino Japanese Chinese Common Niya Relics[R]. Academic Investigation Team of Sino Japanese Chinese Common Niya Relics， 1996： 99100.
[15]曹秋玲， 王琳. 服裝舒适性的测试与评价[J]. 纺织科技进展， 2005（2）： 69-70.
CAO Qiuling， WANG Lin. Testing and appraising of clothing comfort[J]. Progress of Textile Science and Technology， 2005（2）： 69-70.
[16]田丙强， 徐增波， 胡守忠. 基于CLO3D虚拟试衣技术的着装合体性评估[J]. 东华大学学报（自然科学版）， 2018， 44（3）： 397-402.
TIAN Bingqiang， XU Zengbo， HU Shouzhong. Evaluation of dress fit based on CLO3D virtual fitting technique[J]. Journal of Donghua University（Natural Science Edition）， 2018， 44（3）： 397-402.
[17]林聪瑾. 中国古代乐舞服饰形制及数字化复原研究[D]. 杭州： 浙江理工大学， 2020.LIN Congjin. Research on the Shape and Digital Restoration of Ancient Chinese Music and Dance Costumes[D]. Hangzhou： Zhejiang SciTech University， 2020.
[18]KIM D E， LA T K. An exploratory study of users’ evaluations of the accuracy and fidelity of a threedimensional garment simulation[J]. Textile Research Journal， 2013， 83（2）： 171-184.
[19]程书肖. 教育评价中诸因素权重的确定[J]. 教育理论与实践， 1989（6）： 31-32.
CHEGN Shuxiao. Determination of the weights of various factors in educational evaluation[J]. Educational Theory and Practice， 1989（6）： 31-32.