石窟寺文物數(shù)字化的內(nèi)涵

吳健

內(nèi)容摘要：本文從學(xué)術(shù)、技術(shù)和藝術(shù)角度詳細(xì)闡述了石窟寺文物數(shù)字化的內(nèi)涵。首先，敦煌石窟數(shù)字化學(xué)術(shù)是基礎(chǔ)，了解敦煌學(xué)知識，挖掘?qū)W術(shù)價值，依據(jù)文物保護(hù)法，采用科學(xué)的文物保護(hù)理念，利用攝影與計算機理論知識制定數(shù)字化方案，指導(dǎo)實際工作；其次，要制定數(shù)字化的工作流程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不斷地引進(jìn)新的技術(shù)，利用多種技術(shù)手段對石窟寺進(jìn)行數(shù)字化工作，永久保存數(shù)據(jù)；最后，加強數(shù)字化成果的應(yīng)用，拓展思路，以藝術(shù)為目的，將價值極高的敦煌石窟展現(xiàn)給觀眾。

關(guān)鍵詞：石窟寺數(shù)字化；學(xué)術(shù)；技術(shù)；藝術(shù)

中圖分類號G256.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-4106（2015）02-0125-05

Abstract： This article explores the meaning of digitalizing cultural relics in cave temples from the point of view of learning， technology， and art respectively by creating a plan of procedure， monitoring progress， and assessing the value of digitalization to Dunhuang studies. With these goals in mind， this article seeks to： first， work out a digital plan using photography and computer technologies that follows the laws for the protection of cultural relics， applies a scientific philosophy of cultural conservation， understands Dunhuang， and explores the academic and learning value that underlies this digitalization work. Second， to create digital workflows and standards， introduce new technologies， and apply various techniques to implement the proposed plan and preserve the data permanently. Finally， to strengthen the use of digital results， expand our way of thinking， and exhibit the Dunhuang caves to audiences for the purpose of art.

Keywords： digitalization of cave temples； learning； technology； art

0 引 言

敦煌石窟是集建筑、壁畫和塑像為一體的石窟群，歷經(jīng)千年，蘊含豐富的內(nèi)容，具有極高的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值。通過多學(xué)科的研究，努力將石窟寺承載的歷史文化以不同的形式呈現(xiàn)給當(dāng)代人民，并且傳承下去，是我們義不容辭的使命和責(zé)任。由于自然與人為的因素，石窟寺的壁畫正逐漸衰敗，以目前的技術(shù)，人類無法阻擋這種衰敗的趨勢，只能做到延緩衰敗，延長石窟寺的生命。為了能夠永久保存石窟寺的壁畫、雕塑等文物信息，上世紀(jì)90年代敦煌研究院提出石窟數(shù)字化項目，利用攝影與計算機等先進(jìn)的技術(shù)手段，永久存儲文物信息[ 1]。世界各文化遺產(chǎn)地都在進(jìn)行遺產(chǎn)數(shù)字化工作，敦煌石窟數(shù)字化工作已進(jìn)行20年，然而石窟寺數(shù)字化到底該如何定義，數(shù)字化的內(nèi)涵是什么？本文通過作者在莫高窟30多年的工作經(jīng)驗，結(jié)合專業(yè)知識，總結(jié)凝練出石窟寺數(shù)字化的內(nèi)涵——以學(xué)術(shù)為基礎(chǔ)、技術(shù)為手段、藝術(shù)為目的。

1 學(xué)術(shù)是基礎(chǔ)

1930 年， 著名學(xué)者陳寅恪先生在《敦煌劫余錄序》中說：

一時代之學(xué)術(shù)， 必有其新材料與新問題。取用此材料， 以研求問題， 則為此時代學(xué)術(shù)之新潮流……敦煌學(xué)者， 今日世界學(xué)術(shù)之新潮流也。[2]

隨著敦煌學(xué)的誕生，吸引了大量的學(xué)者對敦煌石窟進(jìn)行研究，在國內(nèi)外已產(chǎn)生豐富的學(xué)術(shù)成果。敦煌石窟的保護(hù)、研究和弘揚工作都以此為基礎(chǔ)。敦煌石窟的數(shù)字化也不例外，首先需要了解敦煌學(xué)知識，挖掘?qū)W術(shù)價值；其次，依據(jù)文物保護(hù)法，采用科學(xué)的文物保護(hù)理念；最后，利用攝影與計算機專業(yè)理論知識制定數(shù)字化方案，指導(dǎo)實際工作。

1.1 掌握敦煌學(xué)知識 挖掘?qū)W術(shù)價值

敦煌石窟藝術(shù)是集建筑、壁畫、塑像為一體的綜合性藝術(shù)。壁畫內(nèi)容豐富、塑像題材多樣，石窟建筑形制囊括中外，蘊含了中國中世紀(jì)社會宗教、歷史、藝術(shù)、科技、民俗等多方面的信息，具有極高的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值。

敦煌學(xué)經(jīng)過多年的發(fā)展在國內(nèi)和國外已經(jīng)產(chǎn)生大量的研究成果，以此確定了敦煌石窟文物的價值，價值越高，石窟寺文物數(shù)字化的工作越顯得重要。例如：石窟寺數(shù)字化方案設(shè)計的基礎(chǔ)，需要了解文物實體的歷史背景、建筑形制、壁畫內(nèi)容與學(xué)術(shù)價值；數(shù)據(jù)的整體采集和局部采集，也要以學(xué)術(shù)為基礎(chǔ)；數(shù)字化展陳，是對敦煌藝術(shù)內(nèi)涵可視化的解讀，更離不開學(xué)術(shù)的支持。目前正在實施中的國家科技支撐計劃項目“絲綢之路（中國段）文化遺產(chǎn)資源地理信息系統(tǒng)及文化旅游服務(wù)集成技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范”，其中子課題——“絲綢之路（中國段）文化遺產(chǎn)價值挖掘與文化旅游信息資源標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究”，是本項目的基礎(chǔ)，同時對其他課題的順利開展起到了學(xué)術(shù)指導(dǎo)作用。數(shù)字化成果已融合在保護(hù)、研究和弘揚等多學(xué)科領(lǐng)域之中，數(shù)字技術(shù)與學(xué)術(shù)緊密結(jié)合，起到了一定的支撐作用。因此，石窟寺文物數(shù)字化工作基礎(chǔ)是學(xué)術(shù)。

1.2 遵循文物保護(hù)法規(guī) 加強科學(xué)技術(shù)研究

文物是不可再生的。石窟寺文物數(shù)字化要運用文物保護(hù)理念，遵循法規(guī)，確保非接觸的數(shù)字化攝影采集。運用科技保護(hù)的理念，基于石窟寺數(shù)字化的基礎(chǔ)，深入科學(xué)理論研究。例如：不同地域和環(huán)境下的攝影采集和海量圖像處理研究、計算機技術(shù)與視覺藝術(shù)研究、大數(shù)據(jù)管理與內(nèi)容價值挖掘研究、數(shù)字展陳及多媒體研究、數(shù)字化版權(quán)維護(hù)技術(shù)研究等，不斷將這些數(shù)字化新的研究學(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化為技術(shù)應(yīng)用，從而促進(jìn)文物數(shù)字化發(fā)展。

1.3 數(shù)字化實施方案的科學(xué)制訂

石窟寺數(shù)字化的方案集合了學(xué)術(shù)與技術(shù)，注入了科技含量，方案制定要以學(xué)術(shù)為根據(jù)，了解石窟寺被拍攝對象的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值。以學(xué)術(shù)為指導(dǎo)，結(jié)合石窟寺數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)制訂方案，在方案中要體現(xiàn)出被采集對象的特點，研究洞窟數(shù)字化的難點。例如：石窟寺形制特征、空間結(jié)構(gòu)、文物質(zhì)地、保存現(xiàn)狀、采集環(huán)境，對此進(jìn)行科學(xué)分析與實驗，最終確定數(shù)字化實施方案，指導(dǎo)數(shù)字化工作的具體開展。

1.4 科學(xué)研究是實踐的指南

石窟寺數(shù)字化工作包含數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、交換、展示等環(huán)節(jié)，形成完整的數(shù)字化流程體系。而每一個環(huán)節(jié)都需要不同的專業(yè)學(xué)術(shù)研究。例如：攝影采集分辨率的研究、多光譜的研究、視覺感知要素的研究；利用圖像傳感器獲取圖像的原理、數(shù)字圖像的分辨率、像素、圖像直方圖、圖像變形、融合的研究；多媒體處理專業(yè)學(xué)術(shù)研究等。只有綜合以上研究，才能夠?qū)?shù)字化成果的質(zhì)量予以整體把控。

2 技術(shù)是過程

石窟寺數(shù)字化為了能夠獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的最終成果，需要利用多種技術(shù)，而技術(shù)只是數(shù)字化的一種手段。以多種技術(shù)相互結(jié)合的數(shù)字化工作需要制定工作流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。隨著科技的發(fā)展，還需要對新技術(shù)進(jìn)行掌握和應(yīng)用，最終將數(shù)字化成果永久地存儲。

2.1 流程的把握——基石

敦煌莫高窟數(shù)字化經(jīng)歷了20多年，在多年的工作中經(jīng)過不斷地實驗并積累成功的經(jīng)驗，從而形成了一整套完整的數(shù)字化技術(shù)流程，整體流程如圖1所示。

數(shù)字化整體流程的每一個環(huán)節(jié)都有詳細(xì)的工作規(guī)范。例如：攝影采集首先需搭建軌道、攝影架、攝影框等，其次要組裝燈光系統(tǒng)，進(jìn)行光源的調(diào)試，最后為數(shù)據(jù)采集。所以，對文物數(shù)字化流程的把握是數(shù)字化順利進(jìn)行的基石。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行——規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)對一個行業(yè)來說，起著規(guī)范與引領(lǐng)的作用。文物數(shù)字化工作的規(guī)模化開展同樣也需要制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保數(shù)字化成果的統(tǒng)一性。石窟寺文物數(shù)字化，首先需要制定采集標(biāo)準(zhǔn)：采集分辨率、色溫、光線和采集范圍等；圖像處理標(biāo)準(zhǔn)：圖像處理的工作環(huán)境、圖像融合、圖形畸變、圖像色彩等；數(shù)據(jù)存儲：數(shù)據(jù)存儲格式、文件命名、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等。

文物數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)可以從采集、加工、存儲、展示、交換和服務(wù)等方面制定，每個環(huán)節(jié)建立標(biāo)準(zhǔn)，最終完善文物數(shù)字化整體的標(biāo)準(zhǔn)體系。標(biāo)準(zhǔn)制定后需要在各個環(huán)節(jié)中驗證標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性、易用性，在實際工作中依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，使文物數(shù)字化工作并行開展，提高工作效率，加快工作進(jìn)展。

2.3 新技術(shù)的掌握和應(yīng)用——創(chuàng)新

隨著科技的進(jìn)步，促使技術(shù)不斷發(fā)展。文物數(shù)字化領(lǐng)域中不能盲目地引進(jìn)最新的科學(xué)技術(shù)，最新的技術(shù)不一定在數(shù)字化工程中是最適合的。因此，首先需要跟蹤最新技術(shù)的進(jìn)展，有針對性地對新技術(shù)進(jìn)行研究；其次，在一定范圍之內(nèi)對新技術(shù)進(jìn)行實驗，結(jié)合石窟寺文物數(shù)字化特性，不斷地改進(jìn)；最后，孵化出石窟寺文物數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)，對新技術(shù)進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

敦煌研究院上世紀(jì)90年代開始壁畫數(shù)字化，運用數(shù)碼相機和計算機相結(jié)合的方式，確定采集精度為75dpi，從而揭開了敦煌石窟文物數(shù)字化的序幕，在當(dāng)時的歷史條件下，對文物數(shù)字化保護(hù)起到了一定的支撐作用，2006年已完成了敦煌石窟20多個洞窟的壁畫數(shù)字化工作。隨著高科技的發(fā)展，計算機性能的不斷提升，圖像處理軟件的升級，數(shù)碼相機像素的提高，為了滿足數(shù)字化成果的不同應(yīng)用需求，我們相繼進(jìn)行了150dpi和300dpi壁畫采集精度的試驗，針對敦煌石窟壁畫的特點，反復(fù)實踐，最終確定攝影采集精度為300dpi。此精度的參數(shù)，可將壁畫以1∶2高保真輸出，既滿足了文物原數(shù)據(jù)保護(hù)的需求，又達(dá)到了出版印刷的要求， 從而實現(xiàn)了敦煌石窟壁畫的永久保存。

從攝影采集精度75dpi提升至300dpi，不是單純的攝影采集精度的提高，而是整體數(shù)字化流程都需要新技術(shù)的支撐，它是一個質(zhì)的飛躍。由此說明，石窟寺文物數(shù)字化需要掌握新技術(shù)并且應(yīng)用在實際工作中，解決文物數(shù)字化遇到的問題，提高數(shù)字化數(shù)據(jù)信息的保存質(zhì)量。

300dpi的攝影采集標(biāo)準(zhǔn)，截至目前是石窟寺壁畫數(shù)字化一個成熟的規(guī)范，在業(yè)內(nèi)具有推廣和引領(lǐng)作用。例如對外支撐項目中的西藏夏魯寺壁畫數(shù)字化項目、山東岱廟天貺殿壁畫數(shù)字化項目、河北曲陽北岳廟壁畫數(shù)字化項目、河北毗盧寺壁畫數(shù)字化項目等。

2.4 存儲原數(shù)據(jù)——永存

數(shù)字化技術(shù)能夠永久保存文物信息，對數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也要確保永久保存。石窟寺文物數(shù)字化攝影采集原始數(shù)據(jù)采用RAW格式，最大限度地保存了文物的信息。圖像數(shù)據(jù)未加工，這份原始數(shù)據(jù)需要永久保存。另外，需要對原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用的TIFF格式數(shù)據(jù)，進(jìn)行雙格式數(shù)據(jù)存儲。在數(shù)字化過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)都需要保存，所有數(shù)據(jù)需要有不同介質(zhì)的備份。

敦煌研究院壁畫數(shù)字化數(shù)據(jù)已產(chǎn)生超過70TB的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容量每年都在大幅度增加，所以，數(shù)字化數(shù)據(jù)永久保存，同樣面臨著挑戰(zhàn)。首先需要制訂一套健全的數(shù)據(jù)管理制度，保障數(shù)據(jù)的安全運行；其次通過專業(yè)工具進(jìn)行漏洞掃描、策略檢查等，評定數(shù)據(jù)的安全等級，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理存在的安全隱患，提前解決，防患于未然；制訂數(shù)據(jù)安全應(yīng)急預(yù)案，為數(shù)據(jù)安全突發(fā)性事件提供最有效的解決辦法，將損失降至最低。

石窟寺文物數(shù)字化數(shù)據(jù)的永久保存，需要多種技術(shù)的支撐，這是數(shù)字化流程中非常重要的環(huán)節(jié)。

3 藝術(shù)是目的

包括敦煌石窟在內(nèi)的石窟寺都是佛教美術(shù)的載體，不僅呈現(xiàn)佛教內(nèi)容，更重要的是它的藝術(shù)內(nèi)涵。文物數(shù)字化數(shù)據(jù)永久保存雖然非常重要，但只是數(shù)字化的一個組成部分。在保護(hù)好文物數(shù)字化數(shù)據(jù)的前提下，針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，探索如何將塵封的數(shù)據(jù)鮮活起來，注入新的生命活力；在高品質(zhì)還原文物本體的同時，精心設(shè)計、藝術(shù)加工、拓展思路、加強利用、再創(chuàng)輝煌，才是石窟寺文物數(shù)字化的目的。

3.1 追求質(zhì)量 還原品質(zhì)

石窟寺文物數(shù)字化投入了大量的人力、物力和財力，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的指導(dǎo)下，形成的最終成果將作為數(shù)據(jù)永久保存，同時最終成果可應(yīng)用于保護(hù)、研究和弘揚的不同領(lǐng)域。所以，要做到追求技術(shù)質(zhì)量，還原藝術(shù)品質(zhì)。如何才能做到數(shù)字化成果的高質(zhì)量、高品質(zhì)呢？首先，嚴(yán)格按照工作流程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；其次，數(shù)據(jù)源嚴(yán)格控制，攝影采集的原始數(shù)據(jù)質(zhì)量要保證，圖像處理過程中減少誤差累積，提升圖像的質(zhì)量；最后，經(jīng)過多次交換檢查將圖像處理產(chǎn)生的錯誤降至最低。圖像檢查是數(shù)字化成果質(zhì)量控制的最后一個環(huán)節(jié)，但是，不能完全依靠檢查這個環(huán)節(jié)。應(yīng)該加強數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程中的精細(xì)化管理，控制每個數(shù)據(jù)源頭的質(zhì)量。

敦煌石窟壁畫的色彩的屬性是理性的，同時也是感性的，色彩的感受取決于生理、心理和物理等不同因素而定。通常，色彩的物理屬性是科學(xué)的、理性的，心理和生理屬性則是富有情感的，也是被大眾所能接受的；光線的運用除均勻外，還應(yīng)營造文物本體的氛圍美感；圖像形變、圖像融合等方面有嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)控制，同時也要符合人們的視覺審美習(xí)慣，從而達(dá)到精神層面的愉悅。

3.2 拓展思路 打造氛圍

敦煌石窟文物是不可移動的，如何突破時空界限，怎樣利用石窟文物數(shù)字化數(shù)據(jù)，解讀和展現(xiàn)豐富多彩的敦煌石窟藝術(shù)，讓更多的觀眾感受和體驗世界文化遺產(chǎn)的藝術(shù)魅力，用科技手段支撐文化藝術(shù)展示是一個新的思路和方式，“敦煌藝術(shù)走出莫高窟”和“移動的絲路明珠——敦煌”數(shù)字展覽是一個高科技與藝術(shù)相結(jié)合的成功范例。

首先，突破物理空間和地域界限，利用三維重建技術(shù)，異地真實地構(gòu)建一個新的三維空間，將數(shù)字化高保真復(fù)制壁畫，準(zhǔn)確還原在三維空間相應(yīng)的壁面上，既有內(nèi)容也有結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了與文物本體一致的復(fù)原洞窟；其次，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行敦煌和異地實時傳輸，突破了時空界限，使人們在異地可以自然地融入到敦煌的旅游氛圍之中；最后，將有限的展示空間，經(jīng)過合理布局、巧妙構(gòu)思、藝術(shù)設(shè)計，從宏觀的角度營造一種佛教美術(shù)特殊的氛圍，從而將高保真壁畫復(fù)制品、惟妙惟肖的雕塑3D打印作品、沉浸式體驗、多媒體節(jié)目、體感互動等多種形式的數(shù)字化展陳內(nèi)容有機地布置于其中，讓觀眾在虛實結(jié)合、動靜相宜的氛圍中體驗博大精深的敦煌藝術(shù)。將科技與藝術(shù)融合，打破時空限制，融合多媒體手段，使藏在洞窟中的千年文化走出莫高窟，觀眾可以從全方位、深層次、多角度、多形式近距離欣賞、體驗豐富多彩的敦煌藝術(shù)，讓展覽老少皆宜，觀眾流連忘返，在一定的程度上滿足觀眾的不同要求和深層次的需求。實現(xiàn)不可移動文物領(lǐng)域數(shù)字化展陳的新觀念、新方法，形成具有可示范和有推廣價值的展覽模式。

3.3 加強利用 再創(chuàng)輝煌

漢代張騫出使西域，史稱“鑿空”西域，對中國開辟古絲綢之路有著重要的意義。古絲綢之路的興起帶動了東方與西方在政治、文化和經(jīng)濟等方面的交流。敦煌是古絲綢之路的重鎮(zhèn)，而敦煌石窟則集中了中西方的政治、經(jīng)濟、文化、宗教、藝術(shù)、科技等方面的知識，可見古絲綢之路敦煌石窟的繁盛。

2013年國家主席習(xí)近平提出建設(shè)絲綢之路經(jīng)濟帶，加強經(jīng)濟建設(shè)，增強文化交流。同時，隨著中國第一個國家級文化發(fā)展戰(zhàn)略平臺華夏文明傳承創(chuàng)新區(qū)創(chuàng)建，確定絲綢之路文化發(fā)展帶，打造以敦煌文化為核心的河西走廊文化生態(tài)區(qū)也提上日程。

通過國家科技支撐計劃項目“絲綢之路（中國段）文化遺產(chǎn)資源地理信息系統(tǒng)及文化旅游服務(wù)集成技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范”的研究與實施，集成現(xiàn)有成熟的數(shù)字技術(shù)，更好地支持絲綢之路（中國段）的文化旅游，推動絲綢之路沿線的文物數(shù)字化事業(yè)的傳承與發(fā)展已成為可能。

綜上所述，石窟寺文物數(shù)字化是一個多學(xué)科交叉的工作，隨著自然條件突變的頻率和人們對精神文明需求的增加，數(shù)字化工作顯得尤為重要，亟需在最短的時間內(nèi)完成高品質(zhì)的珍貴數(shù)字化檔案。同時，融合學(xué)術(shù)、技術(shù)和藝術(shù)于一體，探索文物數(shù)字化的真諦，豐富文物數(shù)字化的內(nèi)涵，提升文物數(shù)字化的科技含量，展現(xiàn)文物的藝術(shù)價值。以學(xué)術(shù)為基礎(chǔ)、技術(shù)為手段、藝術(shù)為目的，更大程度地保護(hù)和應(yīng)用文物數(shù)據(jù)，加強利用、再創(chuàng)輝煌，更好地傳承與弘揚文物數(shù)字文化。

參考文獻(xiàn)：

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