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从故宫博物院端门数字馆看数字展陈与古建保护

宫殿

来源:中国文物报

  古建类博物馆始终面临展陈与古建保护的矛盾。故宫博物院近年建设的端门数字馆,在数字展陈与古建保护方面大胆探索,在实践中摸索出了一整套经验。

  端门和端门数字馆

  端门城楼是明、清两代的紫禁城正门之一,始建于明永乐十八年(1420),为存放皇帝仪仗用品之处。解放后,端门由历史博物馆(后与革命博物馆合并为国家博物馆)管理,2011 年经过文化部批准,正式移交故宫博物院。

  端门的规模、样式与天安门一致,为砖木结构。由于年代久远,尽管历经清康熙六年(1667年)、二十八年(1689 年)以及1955 年三次彻底大修,仍出现柱、梁倾斜,彩画脱落等现象。不过,由于端门建筑结构为卯榫结构,梁、柱、枋之间衔接紧密,整体结构比较稳固,大殿整体保存良好。2012 年,故宫博物院提出实施“平安故宫”工程,根据端门地理位置及建筑特点,将其规划建设成为数字展馆。2013 年7 月,端门数字馆建设工程正式启动。2015 年12 月,端门数字馆正式交付使用。

  建成后的端门数字馆,其参观流线为东侧马道进入,西侧马道离开,东、西两侧城台用于参观人员等候及疏散。展厅室内面积1200 平六米,分为数字文物互动区、数字沙盘互动区、虚拟现实剧场三个功能展示区。其中数字文物互动区由数字长卷、数字绘画、数字法书、数字多宝阁、数字宫廷原状、数字宫廷服饰、数字织绣画7个互动项目组成;数字沙盘互动区由地面数字LED沙盘、北门主显示屏幕、东西侧数字大门四组设备协同工作共同构成一个互动体验空间;虚拟现实剧场是由大型弧幕与31个座位等设施组成的剧场,播放故宫古建筑虚拟现实系列节目。

  数字馆建设与古建保护

  近年来,我国博物馆数字化发展突飞猛进,利用古建空间改造为普通展厅的为数不少,但在古建内建设实体数字馆的却不多。在合理利用古建空间的同时,全面保护好古建是故宫人建设数字展馆最大的挑战,在数字馆建设过程中着重从以下几方面对古建进行了保护:

  第一,施工前的保护措施。

  为保护古建,在门、窗、柱子、墙面均铺贴1.8 米高泡沫棉垫,在汉白玉栏杆、地面铺设胶合板,以防尖锐物或重物碰伤古建相关部位。在施工中严格控制灰尘量,减少对古建彩画的影响,同时也避免干扰投影机等数字设备的安装。

  第二,分解建筑构件和设备重量。

  端门数字馆建设所用的钢结构、数字媒体设备、强弱电线路等总重量达到280 多吨。所有设备需要固定,所有线路需要保持通畅运行,并保证在人员众多的情况下安全无故障。而古建承载力有一定限制,且展厅设施需与古建保持可逆的固定关系,不能破坏原有建筑。经过各种假设、推算和相关论证,最终决定利用173 根工字钢柱和17 根圆钢柱支撑抬高地面75厘米,钢梁和檩条连接构成一个结构稳定的大型钢架。如此设计一是由于古建的消防要求更为严格,所有区域不增加新顶面,以有利于灭火,为此大量的强弱电线路只能从钢架下搭桥穿过;二是地下钢架与立面钢架相连接支撑起区域隔断,同时地下、地上钢架连成一体,保证了整体稳定性;三是钢架的支撑能保证各种数字设备的安装稳固;四是190 根钢柱接触点位可分散钢架与设备等承重压强,钢柱下由钢板扩大接触面积。

  第三,科学铺设安装线路。

  端门数字馆数字设备众多,触摸屏、投影机、LED 都是高负荷设备,设备间的强电线路大约2 万米,弱电线路2.5 万米之多,总供给电量300 千瓦,电流强大、路线复杂繁多、桥架众多。而古建对防火性能要求较高,一旦发生短路等现象后果不堪设想。为此,将线路均铺设于地板下方架空层内,既便于展馆设备的线路连接与铺设施工,方便整体展馆线路归类、检修、更换,又便于应急处理特殊情况。为保证线路的安全,在地板下强弱电桥架部分增加6 路感温电缆报警系统,在设备间和地板下增加电气火灾报警设备,便于及时发现异常情况。同时,架空敷设也减少了管线与地面的直接接触。

  第四,根据古建特点决定数字馆的声、光、温控制。

  “声”——音效是体现节目效果重要环节,如何在展馆内保持好节目声效并且不影响其他节目是音效搭配的关键。中央沙盘区域面积大,音效需要震撼且不影响两侧,为此采用了定向音箱,适度降低了响度。西侧虚拟现实剧场要求有较高的语言清晰度和适当的混响,为此与沙盘区域做了相应调整,降低了重低音响度,尽量减少响度对古建的影响。西侧虚拟现实剧场由于柱子众多干扰严重,为此设计为弧形,这样可容纳更多观众。但这样声场分布很不均匀,只有在装修设计时通过沿墙增设扩散面或吸声面来克服这些声缺陷。剧场后墙面采用埃特板穿孔吸声处理,地面采用了羊毛地毯吸声。展馆东侧为互动区,节目重在互动,音效要求相对较低。但由于数字绘画与数字长卷相邻,音效干扰显著,为此数字长卷未来将考虑让观众佩戴耳机,以降低对周边项目的干扰。

  “光”——数字馆光线处理是数字展示的重要环节。需要协调好自然光、灯光与设备光线的关系,使数字馆内光线不刺眼、不反光,不影响数字设备的使用。

  端门古建内自然光主要通过古建门窗的菱花投射进大殿内,对于数字馆而言光线较强,严重影响触摸幕与投影机的观赏效果。我们考虑了各种避光方式:使用防火金属百叶帘遮光,优点是有效遮光、能调节光线的强弱,缺点是窗帘需要与古建木质部分固定,对古建木质门窗有一定破坏;在古建窗棱处增加纸玻璃,优点是该玻璃太阳光透射率是0.1%,与中国古建筑原始高丽纸透光效果相似,但其光透射率仍然影响数字展示;玻璃内侧贴膜,优点是遮光度可达到100%,缺点是工序较为复杂……从数字展厅功能、保护古建的角度考虑,贴膜最为妥帖。

  数字展厅以三维投影、多媒体、大屏幕等发光载体构成,区别于实物展示,环境光照度以安全为主。展厅主要光照利用构筑物设置灯具投射到天花板,在充分展示天花的同时向下反射至地面,形成有效光照,使整个展示空间灯光分布均匀、格调统一,显得更加明亮宽敞,同时能有效展示古建彩画。需要注意的是,灯光不能照射或者反射在屏幕、投影机上,且在展览中尽量保持“见光不见灯”的完美效果。

  “温”——端门数字馆的温度主要与设备温度有关。原古建天花高度在12.3 米的位置,由于未做新的天棚,如果使用中央空调,效果不显著,同时也不能在古建墙壁上凿洞将大量冷凝管伸出大殿外,为此只做了局部新风换气设备,主要利用北侧窗棱空隙交换空气,避免热度局部集中。为保护古建原窗棱,我们按原尺寸更换了定制窗棱,把原窗棱保存于库房。

  第五,合理处理建设构件、设备等与古建、古建附属物的衔接关系。

  端门数字馆的整个建设过程都以保护古建筑为前提,为了使古建墙面与地面不受破坏,在端门大殿室内新增钢结构,并均与原建筑墙体存有缝隙,中间缝隙填塞防火材料;所有大殿内装修均在钢结构墙面地面进行;结构墙体采用A 级防火基层,设计地面在原有建筑地面上做75 厘米钢架空层,施工时新增钢结构柱垫板下均铺设不小于2 厘米厚的橡胶垫以保证对原有建筑地面的保护;在大殿木柱上安装灯具时先在柱子上垫一层橡胶垫,然后扎箍,在金属箍上安装灯具,确保灯具不影响木柱……

  由于端门数字馆整体面积有限,柱、梁较多,项目的设置与设计难免互相干扰,如柱子对虚拟现实剧场的空间制约严重,纵向距离过短,只能在一定程度上牺牲纵向距离,保证观众欣赏的角度与广度。在设计中也利用木柱来划分区域,以达到保护古建和利用古建的目的。

  第六,可移动文物保护与展陈。

  端门镇殿双龙盘钮大钟于明嘉靖三十八年(1559 年)铸成,重逾3 吨。明清两代皇帝早朝、祭祀、出巡、回銮或举行大典时,端门敲钟,午门擂鼓,声震数十里,令人肃然起敬。自嘉靖皇帝始,每逢盛典,帝王必亲自撞钟,以祈求上天保佑江山永固。大殿施工时,古钟的保护同样是重点。施工前用泡沫棉垫包裹保护古钟,施工开始后利用多台千斤顶将古钟小心推移到陈列位置,吊挂在预先安装好的钢架上,后铺设周边地面钢架、钢板,钢板上再铺设一层菠萝格硬木板和一层地毯,待落座陈列后拆除吊装钢架。整个移动、吊装、落钟过程施工人员都小心翼翼,确保了古钟在整体的移动、陈列过程中万无一失。

  在故宫博物院端门数字馆的建设过程中,工作人员进行了大量考察、咨询、调查研究、协调监督工作。从最初展馆方案、钢架结构、装饰装修、强弱电、数字设备安装调试、消防、安防等多个专业深入探讨设计与决策,到最后的落地施工、节目制作移植调整、智能控制,两年多时间,十余个合作公司、几十种专业协调配合,共同推进,最终如期竣工。展现在观众面前的数字馆,既保持了端门的原有风貌,最大限度地保护了中华民族优秀文化艺术遗产,又充分利用了端门大殿空间,以全数字手段展示古建筑及文物藏品,给“平安故宫”增光添彩。

  信息来源:朱继伟

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