莫高窟雕塑數(shù)字化與藝術(shù)表現(xiàn)

吳 健 余生吉 俞天秀

內(nèi)容摘要：作者以莫高窟第158窟為研究對象，將窟內(nèi)三尊塑像通過前期平行移動多點攝影方法和后期計算機拼接及藝術(shù)處理，獲得了高精度全景圖像，最終以全新視角展示了該窟彩塑頗高的藝術(shù)價值和審美價值，使觀眾更深切感受到敦煌莫高窟的石窟佛教氛圍以及彩塑的千年神韻。

關(guān)鍵詞：莫高窟；第158窟；雕塑；攝影；數(shù)字化

中圖分類號：J421文獻標(biāo)識碼：A文獻標(biāo)編號：1000-4106(2009)06-0109-03

一概述

莫高窟第158窟為吐蕃統(tǒng)治時期所建的，是中唐時期最具有代表性的洞窟之一?？呤覗|西進深：南壁6.9m、北壁7.5m；南北橫寬(佛床基線)16.4m。窟中保存了通高4.8m、立姿的過去佛迦葉佛和通高4.85m、倚坐形未來佛彌勒佛，以及莫高窟最大長達(dá)15.8m的涅槃像。涅槧像表現(xiàn)的是釋迦牟尼圓寂的情景，該佛像橫臥于西壁佛壇上，右手支頤，左手輕置腿股部位，雙目微睜，嘴露笑意，柔軟的袈裟如絲綢一般覆于身軀上。此像溫和寧靜、氣韻貫通，從其怡然恬淡的形貌，可以感受到涅槃再生的潛在生命力，與四周充滿悲哀氣氛的壁畫——“各國王子哀悼圖”和“十大弟子哀悼圖”，形成強烈對比。該佛像與特有的建筑形制渾然一體，構(gòu)成一部完整的涅槃場景，烘托出佛的崇高神圣。這三尊彩塑造像具有極高的藝術(shù)審美價值，但特定的空間阻礙了人們的視線，尤其是臥佛。一般人的視角是110度，要是用正投影的話，有效視角只能到75度左右，所以觀賞15.8m長的涅槃像時往往需要寬視角、高分辨率的全景圖像。由于受攝影鏡頭像場、洞窟形制的限制，一般只能進行拍攝佛像的局部。我們采取前期散點透視平行移動攝影手法和后期計算機拼接藝術(shù)處理，以此來獲得全景圖像，從而可以以全新視角來展示雕塑極高的藝術(shù)性和觀賞性。

10年來，敦煌研究院在莫高窟壁畫數(shù)字化領(lǐng)域與美國梅隆基金會、美國西北大學(xué)等長期合作，共同探索研究，已取得了可喜的成果。在不斷優(yōu)化壁畫數(shù)字化技術(shù)的同時，我院數(shù)字中心對彩塑的數(shù)字化也進行了嘗試和研究，并取得了一定的成效。為了全方位推動“數(shù)字敦煌”進程，進一步完善洞窟全面信息、影像的多種應(yīng)用需求，我們以莫高窟第158窟中的三身彩塑為研究對象，進行了塑像數(shù)字化的深入研究與探索。

二雕塑數(shù)字化與藝術(shù)表現(xiàn)

為了將莫高窟第158窟三身塑像的全景呈現(xiàn)給觀眾，滿足影像的多種應(yīng)用需求，經(jīng)過大量地深入細(xì)致地研究，我們采用了數(shù)字相機和膠片相機同時拍攝的方案。數(shù)字相機拍攝得到的數(shù)據(jù)文件和對膠片進行掃描得到另一個數(shù)據(jù)文件，采用相同的后期拼接、處理、合成技術(shù)，得出兩個全新的莫高窟第158窟全景數(shù)字影像作品。具體流程如圖1所示：

2.1前期準(zhǔn)備

為能在有限的空間內(nèi)，運用好我們現(xiàn)有的攝影器材，拍攝出高質(zhì)量的圖像，經(jīng)過對洞窟東西進深和南北橫寬進行全方位、多角度地分析測量和周密地計算，最終選用的攝影器材如下：

數(shù)字相機為佳能Eos-1Ds MarkⅢ。膠片相機為HORSEMAM45FA座機。膠片為Kodak Ek-tachrome 64T燈光型120彩色反轉(zhuǎn)片，底片尺寸為6cm×9cm。

2.2制定拍攝方案

2.2.1定線與定點

前期拍攝是后期高品質(zhì)拼接處理的重要基礎(chǔ)。

首先為了拍攝的精準(zhǔn)度和各種數(shù)據(jù)的一致性，保證單幅圖像的準(zhǔn)確拼接，拍攝師在窟內(nèi)中央鋪設(shè)了一條與塑像平行、長15m的軌道，將架設(shè)有相機的軌道車放置于軌道上，相機的高度、角度保持一致，考慮到后期拼接的需要，要求曝光時間、焦距和光圈也完全一致。

其次采用豎幅取景，這種取景方式可將塑像身軀和佛臺上沿剛好涵蓋進去，并且有拍攝范圍跨度小的優(yōu)點，在后期拼接時對視差校正有較多的調(diào)整余地。

2.2.2定光

根據(jù)拍攝塑像所需燈光的強度，我們采用了3200k反射式人造光源。布光方向與洞窟自然光相似。為了充分地表現(xiàn)塑像的層次和質(zhì)地，更好地體現(xiàn)塑像的細(xì)部和立體感，及營造塑像所處的空間氛圍，根據(jù)塑像的特征，我們選擇和設(shè)置反光板的角度、高低、強度，光源的角度采用了側(cè)光光源。

2.2.3光圈

在塑像圖像信息的采集中，如果局部信息的丟失和變形、細(xì)節(jié)信息的清晰度降低，將影響塑像圖像作品的質(zhì)量和可利用價值。因此，在拍攝塑像時，如何選擇鏡頭的最佳光圈，提高鏡頭的分辨率和控制好景深尤為重要。光圈大小對塑像景深的控制起著決定性作用，雖然縮小光圈后，塑像的景深可以得到很好的控制，但是隨著光圈的縮小，光線的衍射會帶來負(fù)面影響。所以，在拍攝雕塑時，既要考慮它的景深，又不能使用過小的光圈而影響了圖像的分辨率。

2.2.4降噪

影響圖像高品質(zhì)的另一因素是噪點。為了進一步提高影像品質(zhì)，在前期拍攝和后期處理上，不斷改善降噪比。前期拍攝中相機使用的存儲格式是Raw，機內(nèi)降噪對Raw文件不起任何作用。如何解決好降噪問題，對此查閱了相關(guān)資料和現(xiàn)場進行了多次實驗，得出結(jié)論；不必使用相機自身的降噪處理，而是經(jīng)專門的后期軟件進行處理效果更好，因為后期軟件的降噪有更大的調(diào)整空間。處理數(shù)字圖像降噪的解決方法，可以采用以下流程：

Raw格式——對應(yīng)廠家的Raw格式處理軟件轉(zhuǎn)換成JPEG、TIFF格式——軟件降噪——Photo-shop進行其他項目的處理——最后得到比較理想的圖像。

2.2.5色彩控制

為了使莫高窟壁畫和雕塑在后期的色彩穩(wěn)定、準(zhǔn)確，前期拍攝中應(yīng)注意以下幾個方面：

首先，對數(shù)碼相機色彩空間進行設(shè)置，色彩空間決定色彩信息量的大小。專業(yè)數(shù)碼相機的色彩空間設(shè)置中有Adobe RGB和sRGB兩項。在拍攝壁畫和塑像時，色彩空間應(yīng)設(shè)定為Adobe RGB。

其次，色彩空間要取得最大化，必須控制好曝光量，曝光量直接影響色彩空間的大小。在拍攝過程中畫面需放置色卡，由計算機軟件識別拍攝獲得的色卡色彩，當(dāng)色卡中的白色RGB平均值為235-245之間時，白色為正?？梢暭儼?，說明照相機對現(xiàn)場光源的曝光是準(zhǔn)確的，可以真實地表現(xiàn)畫面的色彩。

第三，前期拍攝中，為后期處理創(chuàng)造白平衡標(biāo)準(zhǔn)。洞窟內(nèi)拍攝塑像，光的作用、環(huán)境色反射而影響到塑像本身顏色的真實再現(xiàn)。為了得到準(zhǔn)確的色溫值，必須借助色溫表或標(biāo)準(zhǔn)色卡。前期拍攝中，每拍一幅圖片，都應(yīng)加一張柯達(dá)標(biāo)準(zhǔn)色卡，為后期轉(zhuǎn)換Raw文件提供一個準(zhǔn)確的色溫依據(jù)。色卡板的信息還包括：洞窟號、拍攝位置、拍攝日期、計算機編號、相機鏡頭、相機光圈、快門速度、相機到塑像的距離、相機到地面的距離。

2.3現(xiàn)場拍攝

以上準(zhǔn)備工作就緒后，攝影車在軌道上自南向北“平行移動，逐格拍攝”?？紤]到雕塑在拍攝接片

時，每兩幅圖片之間會產(chǎn)生視差，故彼此之間重疊60％，為后期校正視差提供更多的空間，每幅平移80cm。第158窟臥佛雕塑共拍攝19張底片和數(shù)字圖像。拍攝參數(shù)見表2：

2.4后期處理

2.4.1數(shù)字圖像處理的色彩管理

在前期拍攝和后期處理過程中都離不開色彩管理。色彩管理是應(yīng)用數(shù)字技術(shù)客觀地描述物品的顏色特性以及在計算機輸入輸出設(shè)備正確呈現(xiàn)、轉(zhuǎn)換的技術(shù)。雖然顏色是人眼對光線的感應(yīng)，但在石窟文物數(shù)字化工作中不能由人眼的主觀印象處理顏色，準(zhǔn)確客觀地管理顏色要通過專業(yè)設(shè)備和色彩管理軟件。而專業(yè)的色彩管理需要在圖像拍攝前以及拍攝處理過程中都要進行色彩管理工作的，可以說，沒有進行色彩管理的文物數(shù)字照片是沒有任何價值的。因為沒有任何標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范它在計算機輸入輸出設(shè)備上的呈現(xiàn)，它所表現(xiàn)的色彩是個未知數(shù)。

整個拍攝和處理過程，利用專業(yè)色彩管理軟件Eye-One對相機、掃描儀、電腦屏幕的Icc color profile文件進行制作，使這些儀器輸出的色彩保持一致。

2.4.2硬件與軟件平臺

在圖像的處理過程中，硬件：Dell Precision T7400工作站、EIZO$2231W顯示器、軟件：Adobe Photoshop CS3 v10.0，膠片經(jīng)沖洗后用哈蘇X5掃描儀進行數(shù)據(jù)掃描，為了達(dá)到膠片掃描的最佳清晰度，掃描分辨率定位3200 dpi，每張掃描文件大小為200 MB左右。

2.4.3拼接處理

圖像拼接處理分為數(shù)碼相機拍攝的數(shù)據(jù)文件和膠片拍攝掃描的數(shù)據(jù)文件兩部分。這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)采用了相同的基于特征的圖像拼接技術(shù)和基于輪廓特征的拼接技術(shù)，圖像拼接的關(guān)鍵是精確找出相鄰兩張圖像中重疊部分的位置，然后確定兩張圖像的變換關(guān)系，最后進行局部對齊、全局調(diào)整拼接和拼縫融合。在拼接中克服了由于相機受環(huán)境和硬件等條件的影響，所要拼接的圖像往往存在平移、旋轉(zhuǎn)、大小、色差及其組合的形變與扭曲等差別_4]。由于塑像和壁畫不在同一平面內(nèi)，決定壁畫和塑像分開拼接，然后再將拼接好完整的壁畫和塑像進行合并，最終得出莫高窟158窟涅槃像、南北兩身塑像的全景圖。圖版30、31分別為莫高窟第158窟橫臥涅槃像、倚坐像數(shù)字全景圖像拼接示意圖，圖版32、33為雕塑全景圖像局部藝術(shù)表現(xiàn)。雕塑的整體形象與造型、質(zhì)地、紋理、色彩、立體感等都充分地表現(xiàn)出來了。

三結(jié)論

莫高窟158窟三身雕塑全景攝影作品，是攝影藝術(shù)與高科技的完美結(jié)合。在有限的洞窟空間內(nèi)，選擇恰當(dāng)?shù)呐臄z角度，合理利用光線的方向及主次，使雕塑的整體形象與造型、質(zhì)地、紋理、色彩、立體感等都充分地表現(xiàn)出來了，令人耳目一新，更加深切感受到敦煌莫高窟彩塑藝術(shù)的神韻和魅力。