1、 包 装 工 程 第 44 卷 第 6 期 302 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 3 月 收稿日期：20221014 作者简介：魏鋆涛（1997），男，硕士生，主攻数字媒体艺术。通信作者：任利民（1967），男，副教授，主要研究方向为数字媒体艺术。数字孪生视域下的非物质文化遗产设计转化研究 魏鋆涛，任利民（浙江理工大学，杭州 310018）摘要：目的目的 根据当前国内中小型非遗专门类博物馆数字展陈设计发展滞后问题，探索数字孪生视域下的非物质文化遗产数字设计转化方法，为非遗的数字设计保护与传播提供借鉴。方法方法 以数字孪生技术为基础，梳理数字孪生的起源、发展、相关理论
2、模型和其在文化与设计领域中的应用，在此基础上提出适用于非物质文化遗产的双循环五维结构的数字设计转化模型，针对该模型的虚拟数字文化设计部分，从过去、现在与未来三个时间维度和象态、拟态与意态三个空间层级递进，分析了非遗数字设计转化机制。结果结果 利用非物质文化遗产数字设计转化模型和非遗数字设计转化机制，得出针对中小型专门类非遗博物馆的数字情景展示设计转化策略，以提升参观者体验，加强对非遗文化的理解。结论结论 以非遗十里红妆民俗的博物馆情景展示设计为例，基于数字孪生理论使用倾斜摄影测量法，对非遗数字文化设计转化进行实践验证，设计十里红妆博物馆数字展示系统。该实践拓展了非遗数字设计转化的理论思路，并提
3、升了参观者对非遗文化内涵的理解和认同，为中小型非遗专门类博物馆的文化活动空间数字化保护与传播提供了方法参考。关键词：数字孪生；非物质文化遗产；设计转化；博物馆展陈；数字情景设计 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)06-0302-09 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.06.033 Design Transformation of Intangible Cultural Heritage from the Perspective of Digital Twin WEI Yun-tao,REN Li-min(Zhejiang
4、 Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China)ABSTRACT:The work aims to explore the digital design transformation method of intangible cultural heritage from the perspective of digital twin according to the current lagging development of digital display design of small and me-dium-sized specialized int
5、angible cultural heritage museums in China and provide reference for the protection and dis-semination of digital design of intangible cultural heritage.Based on digital twin technology,the origin,development,re-lated theoretical models of digital twin and its application in the field of culture and
6、 design were sorted out.On this basis,a digital design transformation model of double cycle five-dimensional structure suitable for intangible cultural heritage was proposed.For the virtual digital cultural design of the model,the transformation mechanism for digital design of in-tangible cultural h
7、eritage was progressively analyzed from three temporal dimensions of past,present and future and three spatial levels of iconography,mimicry and ideology.Through the digital design transformation model and mechanism of intangible cultural heritage,a digital scene display design transformation strate
8、gy for small and medium-sized specialized intangible cultural heritage museums was obtained,so as to improve visitors experience and strengthen their understand-ing of intangible cultural heritage.With the museum scene display design of the intangible cultural heritage-The Red Dowry as an example,ba
9、sed on the digital twin theory,oblique photogrammetry is used to verify the digital cultural de-sign transformation of intangible cultural heritage and design the digital display system of The Red Dowry Museum.This practice expands the theoretical thinking of digital design and transformation of int
10、angible cultural heritage,im-【设计研讨】第 44 卷 第 6 期 魏鋆涛，等：数字孪生视域下的非物质文化遗产设计转化研究 303 proves visitors understanding and recognition of the connotation of intangible cultural heritage,and provides a method reference for the digital protection and dissemination of cultural activities in small and medium-siz
11、ed intangible cultural heritage museums.KEY WORDS:digital twin;intangible cultural heritage;design transformation;museum display;digital scene design 近年来，我国在数字孪生理论、技术与应用方面的研究取得进展。通过对数字孪生相关文献进行梳理，可以发现数字孪生概念从提出发展至今，已有学者将其应用于文化与设计领域，进行初步的探索应用，但多集中于物质文化遗产方面的研究。由于不少非物质文化遗产也具有物质的表达成分，所以以非遗文化空间为例，研究立足数字孪生视
12、域下的非物质文化遗产虚拟数字文化设计，为非物质文化遗产的专门类博物馆展陈提供数字设计方法，对参观者游览体验进行优化，利用博物馆藏品实现非物质文化遗产物理本体、功能用场和文化价值的数字化传播路径，实现非物质文化遗产全领域的数字设计转化，能够有效地促进参观者对相关文化内涵的理解。1 数字孪生与文化遗产 1.1 数字孪生概念的提出及发展 数字孪生（Digital Twin）的概念源于美国国家航空航天局阿波罗计划，但该名词最早于 2003 年密歇根大学格雷福斯（Michael Grieves）教授的产品生命周期管理课程中被提出，其引入了一个虚拟的、数字的等价于物理产品的“数字孪生”概念，提出数字孪生三
13、维概念模型，后也被称为信息镜像模型，它包含三个主要部分：现实空间中的物理产品、虚拟空间中的数字产品以及连接虚拟与现实空间产品的数据传递、信息反馈1。由于早期发展受到当时数字技术的限制，数字孪生一直处于初步发展阶段。直到 2012年美国 NASA 将数字孪生进行定义为一种综合多物理场、多尺度、多概率的系统模拟仿真过程，通过充分利用物理模型、传感器更新、历史数据等技术，能够实时反映物理实体与数字孪生体的状态2，并将其定义为 20232028 年主要的技术挑战，向各界展示了数字孪生的优越性，逐渐成为学术界与企业界的研究热点。随着通信技术、大数据分析、物联网、云计算、仿真技术、实时传感、人工智能和拓展
14、现实等技术的发展，提升了数字孪生实现的可行性与可能性，数字孪生的应用也由航空军事领域向工业的集成生产制造、开发设计、运营管理、风险预测等领域转变。随着数字孪生应用领域的扩大，早期的数字孪生模型难以适配满足现行技术下的数字信息工业发展，国内外学者在不同研究领域均提出数字孪生适用于该学科的不同定义，数字孪生的概念内涵得到扩充，以适应数字孪生技术在专业领域的应用路径。有学者在研究数字孪生车间的过程中，基于数字孪生三维模型提出应用于数字孪生车间的概念模型，由客观存在于物理空间中的实体、多维度构建的数字模型、数字孪生综合服务系统以及数字孪生数据四部分组成，随后在此基础上提出数字孪生五维模型3-4，该模型
15、在传统数字孪生三维模型的基础上，增加了服务系统和孪生数据两个维度，以适应数字技术发展新阶段的应用需求，不少学者利用该模型对物流配送、资源调度、产品设计等领域的应用进行探索。但总体来讲，数字孪生不仅对应单一技术，而是一种将多样化技术交叉融合来促进产业转型、社会发展的新理念。当前数字孪生研究仍处于初级阶段，相关概念理论、应用路径、技术拓展的研究均较少。1.2 文化遗产中的数字孪生应用 现阶段在文化遗产领域的数字模型多采用逆向建模反求生成，如通过激光扫描仪测量或照片建模测量等技术。逆向建模生成的文化遗产数字模型（如历史建筑信息模型，HBIM），实现了数字孪生对文化遗产实体的物理数据捕获，并为全要素语
16、义虚拟数字模型的复原与利用提供了可能。逆向测绘建模是通过测摄、影绘、传感器与激光等针对现有文化遗产物理实体获取结构和纹理信息进行反向构建模型的方法，基于获取的影像资料利用自动化建模工具完成文化实体的数字化三维重建，逆向测绘文化遗产相关物理实体模型得到数字三维模型的建模方式。基本满足提取文化遗产相关物体的轮廓线、特征线及特征点，再进行正向设计修复5，记录相关物体的表面材质、肌理情况，对文化信息数字化存档研究的要求。有学者6通过案例分析对传统测量三维建模以及摄影测量三维建模两种构建数字孪生模型的方法，从数据捕获、数据生成、数据优化方式、结果表现及优缺点等方面进行了比较；可以利用摄影测量、激光扫描和传感器技术分析历史文化建筑和博物馆藏品的湿度、温度、应力状态等外界环境因素对文化遗产未来保存保护的影响问题7-8；也可以通过数字孪生构建具有物理模块、虚拟模块、孪生数据模块和应用服务模块的革命旧址监测预警融合机制与运行路径，实现革命旧址全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化监测预警9。2 非物质文化遗产的数字设计转化 2.1 非物质文化遗产数字设计转化模型 数字孪生理念在设计中的大多数应用都集
