行业内目前比较主流的三维重建软件有3DF Zephyr、Agisoft Metashape、Pix4Dmapper、Bentley ContextCapture Master（简称ContextCapture）等。由于上述四款软件对于照片拍摄的要求基本相同，我们将带盖铜鼎器身的多角度照片数据在四款软件中分别计算，比较其结果（图1；图2；表1）。

本次拍摄所用相机型号为Nikon D7500，照片共计178张，每张大小7M左右，分辨率为4176×2784像素。所用计算机的中央处理器型号为AMD Ryzen5900，显卡型号为NVIDIA RTX3090，内存大小为32G。由于不同的建模软件在参数设定方面稍有差异，为了最大程度控制变量以保证对比结果的客观性，我们在使用各软件“中等”运算精度的基础上，将纹理贴图尺寸皆设置为“8K”。

表1、图1及图2分别从计算时间、模型精度、贴图质量等方面对四款软件的计算结果进行了比对。可以明显看出，相比于其他软件，Bentley公司开发的ContextCapture能够在相对较少的时间内，生成器形准确、细节丰富、面数合理的三维模型。可见，其算法在器物精细建模方面有着诸多优势，更适合用于文物的三维模型重建。

在三维模型处理环节，我们选用的软件是Blender，它是一款开源免费的三维图形图像软件，相比Autodesk 3D Studio Max、Autodesk Maya、Maxon Cinema 4D等，Blender具有成本低、体量小、易掌握、扩展插件丰富等特点，可以满足考古行业日常需求。

三维重建分为照片拍摄、模型计算两个阶段。

第一阶段，照片拍摄。

为了高效获取三维重建所需的照片，我们搭建了专门的摄影工作台（图3）。该工作台由转盘、三脚架、黑背景布、闪光灯、灯箱组成。转盘和三脚架能够提高拍照效率，黑背景可以去除被摄主体外的干扰因素，闪光灯或灯箱可以保证器物表面光照均匀。拍摄时应注意如下几点：使用较小的光圈，以便获得更大景深；尽量不要频繁变换焦距；两张相邻角度照片的重复部分不少于二分之一；合理规划每张照片的拍摄角度，对器物信息的记录要做到既不遗漏，也不重复；在拍摄表面转折角度较大的区域（如内外壁结合处、片状物体边缘）、整体以外的附加结构（如器耳、器足等）时，可以适当增加照片数量。

第二阶段，模型计算。

第一步，在ContextCapture内新建工程后，进入照片（Photos）面板，导入照片并输入相关数据（图4，1），工程文件中会生成Block_1。此时可进入测量（Surveys）面板，添加用于控制模型尺寸的约束点（tie points）（图4，2）。

 第二步，点击Block_1综合（General）面板右上角的“提交空中三角测量（submit aerotriangulation）”按钮，软件随即进行对齐照片、计算点云的运算，成功后工程文件中会生成Block_1-AT。点击Block_1-AT综合（General）面板右下角的“新重建（new reconstruction）”按钮，软件生成Reconstruction_1。完成上述步骤过程中，有如下两点需要注意。其一，完成空中三角测量后，在Block_1-AT的3D视图（3Dview）面板中可以看到各照片的空间位置以及点云分布，这有助于我们在进行下一步操作前，预估模型生成结果（图5，1）。若出现点云整体形态扭曲或者分布严重不均匀、大量照片未能识别的情况，很可能导致最终建模失败，应及时调整或补充照片。其二，在Reconstruction_1的空间框架（spatial framework）面板中会显示后续计算所需的物理内存大小，如果超过计算机已有配置，建议设置为细分重建（subdivide reconstruction）模式，以避免因内存不足而导致最终建模失败（图5，2）。

 第三步，点击Reconstruction_1综合（General）面板右下角的“提交新重建（submit new reconstruction）”按钮，进行简单的参数设置后，软件就开始进行最终的模型重建计算，稍加等待后即可输出结果。需要指出的是，我们选择了“.obj”作为最终生成三维模型的格式，其作为一种较为通用的三维模型文件格式，适用面较广，易于在其他软件中进行编辑处理。

文物三维模型的应用场景众多，主要有如下两类。其一，三维模型具有实体器物所不具备的便携性和可复制性，可以被方便地进行观察、研究，相较于照片和线图更为直观，非常适合作为纸质考古报告的补充材料或者博物馆展厅的互动展示素材，是一份重要的数字化资料（图6），为考古材料的保存、发表及展示增加了一种新的方式。其二，利用Blender的基础功能可以快速准确地导出各种特殊需求的图片，为考古绘图等工作提供帮助，改进传统绘图方法，提高效率。其中，第一类应用场景需要结合其他行业的技术手段，可以通过与专业团队合作达到最佳效果。第二类应用场景所涉及的具体操作方法较为简单，适合在考古工作中直接应用。下面就以文物的正投影前视图、半剖面图、分段纹饰近似展开图、虚拟摄影和数字拓本的生成为例，介绍具体操作过程。

第一步，导入并调整铜鼎模型。将鼎身和鼎盖两个模型分别导入Blender场景，通过旋转和移动工具对模型姿态和相对位置略加调整。如果模型是分块计算的，则需要逐个导入各块后执行“合并”命令，形成一个完整的模型。

第二步，添加摄像机并调整参数。在场景中添加摄像机，调整摄像机角度。随后在“属性”面板将摄像机类型设置为“正交”，调整“正交比例”以使整个铜鼎全部进入摄像机的取景范围。最后依据需要以此设置输出分辨率、背景颜色等参数（图7）。

第三步，切割剖面，渲染正投影前视图、半剖面图。将场景中的铜鼎模型在原位置复制一份；新建一个立方体并进行缩放和移动，使其正好遮盖住铜鼎需要剖去的部分；依次选择其中一个铜鼎模型和立方体，点击“布尔工具（Bool Tool）”面板中的“排除（difference）”按钮，短暂计算后，即可获得一个拥有剖面的铜鼎模型（图8）；使用“渲染（render）”命令对两个铜鼎模型分别进行渲染出图（图9）。

平面展开图是对青铜器、彩陶器、瓷器等文物器身纹饰进行展示的一种常用方式，常见的方法有分段近似展开、平行近似展开等。传统绘制技法中，展开图的计算过程比较繁琐。生成了文物的三维模型之后，借助Blender中的表面拓扑、UV展开、贴图烘焙功能，可以将该过程完全交由计算机完成，具体方法如下。

首先，导入铜鼎模型，添加并设置摄像机。此步的操作方法与渲染正投影前视图的操作方法相同，不再赘述。随后即可建立低模，烘焙展开图，分五步。第一步，新建圆柱体并利用编辑工具将其修改成一个铜鼎外围的封闭外套，此为烘焙（Bake）贴图所用的低面数模型，简称“低模”。低模表面拓扑结构的横向分段数量应该与鼎腹部纹饰带数量对应，段内各面的倾斜度以正好与鼎腹部纵向弧度相切为宜。第二步，选择低模的一条纵向边，将其标记为“缝合边”（图10，1）。第三步，在“纹理节点编辑器”面板中给低模的材质添加一张纹理贴图，可命名为“展开图”，按需设置此张图的尺寸（图10，2）。第四步，利用“UV展开”功能将低模的表面拓扑结构展开至设定好的纹理贴图上（图10，3）。第五步，选择Cycle渲染器中的“烘焙”功能，设置相关参数。依次选择铜鼎和低模，点击“烘焙”按钮，即可生成展开图（图10，4；图11）。

在Blender中通过给文物模型所在场景添加背景、灯光、摄像机等组件，可以按照需求随意设置各项内容，从而渲染出效果接近真实场景的各类图片。一次建模多次使用，不受工作环境限制。使用此方法后，若要获取用于记录、展示的文物照片，可以一定程度上免去繁琐的器物进出库和搬运工作（图12）。

拓本是记录文物信息的一种传统方法，传统的拓印工作需要频繁接触文物本体，不利于对文物的保护。国家文物局近些年已经开始限制文物拓本的制作和使用。在Blender中，可以将具有黑、白两个纯色材质的铜鼎模型进行嵌套后，在白色模型上使用“平滑修改器”，从而实现模仿传统拓本工作原理，获得器物纹饰的数字拓本。需要注意的是，数字拓本对于模型本身的精度有比较高的要求，尤其需要有充足的模型面数（图13）。

综上，将Bentley ContextCapture和Blender结合，可以在计算机中生成文物的三维模型，并准确快速地获得各类所需信息。推而广之，铜器、陶器、石器、骨器、瓷器、碑刻、造像等各类文物以及各类遗迹皆可仿照本文介绍的方法，设计具体工作方案。当然，任何方法都存在缺点和局限，随着计算机图形技术的发展，我们相信适用于考古学领域的三维模型重建和应用技术会不断被优化改进，从而更好地为田野考古发掘、资料整理和学术研究服务。