龍門(mén)石窟數(shù)字化的實(shí)踐與探索

黎毅

摘 要：文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)作為新的手段和內(nèi)容，已受到越來(lái)越多文物保護(hù)單位的重視。目前國(guó)內(nèi)外的許多文物工作者借助數(shù)字化技術(shù)開(kāi)展了一系列保護(hù)研究工作，并取得了階段性的成果。結(jié)合龍門(mén)石窟造像的特點(diǎn)，利用數(shù)字化技術(shù)在石窟的保護(hù)、考古、展示等領(lǐng)域取得了卓有成效的成績(jī)，也為龍門(mén)石窟數(shù)字化未來(lái)的發(fā)展提供了技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞：龍門(mén)石窟;數(shù)字化技術(shù);文物保護(hù)

龍門(mén)石窟位于洛陽(yáng)城南5千米，始鑿于北魏孝文帝遷都洛陽(yáng)之際（493），后經(jīng)東魏、西魏、北齊、隋、唐、五代、北宋諸朝連續(xù)營(yíng)造達(dá)400余年。作為北魏和唐代皇室貴族發(fā)愿造像最集中的地方，龍門(mén)石窟有典型的皇家藝術(shù)風(fēng)范。今存有窟龕2340多個(gè)、造像近11萬(wàn)尊、碑刻題記2800多塊、佛塔70余座。大量的實(shí)物形象和文字資料從不同側(cè)面反映了中國(guó)古代政治、經(jīng)濟(jì)、宗教、文化等領(lǐng)域的發(fā)展變化，對(duì)中國(guó)石窟藝術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2000年，龍門(mén)石窟被聯(lián)合國(guó)科教文組織列入《世界遺產(chǎn)名錄》。

然而，隨著歲月的流逝，文化遺產(chǎn)也遭受了自然環(huán)境因素的破壞和人為因素的損毀，如何保護(hù)這些祖先遺留下來(lái)的文化遺產(chǎn)，顯得尤為迫切和重要。近年來(lái)科技的進(jìn)步為文物保護(hù)和研究提供了更加廣闊的發(fā)展空間，其中三維數(shù)字化技術(shù)更是優(yōu)勢(shì)明顯。數(shù)字化技術(shù)可以通過(guò)收集、記錄、存儲(chǔ)等方式保存文物信息，突破傳統(tǒng)意義上的保護(hù)方式所不能達(dá)到的精度要求與完整效果，更為安全和長(zhǎng)久地保存彌足珍貴的文化遺產(chǎn)。

1 實(shí)踐與探索

龍門(mén)石窟自2005年開(kāi)展三維數(shù)字化工程以來(lái)，至今已完成大部分窟龕的數(shù)據(jù)采集工作，具備了建立龍門(mén)石窟數(shù)字檔案的基礎(chǔ)條件，利用獲取的數(shù)據(jù)可為文物的研究、保護(hù)、展示以及文化衍生品等方面提供依據(jù)，從而使數(shù)字化成果得到廣泛應(yīng)用。

在工作中通過(guò)實(shí)踐，龍門(mén)石窟研究院和北京大學(xué)共同制訂了《石窟文物三維數(shù)字化技術(shù)規(guī)范》（編號(hào)：DB41/T 1338—2016）標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了石窟文物三維數(shù)字化工作中的基本術(shù)語(yǔ)，如三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的幾何建模、網(wǎng)格模型的紋理貼圖、三維數(shù)字化結(jié)果的評(píng)價(jià)等內(nèi)容。此標(biāo)準(zhǔn)的制訂為今后石窟文物數(shù)字化工作的規(guī)范開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。

1.1 數(shù)字測(cè)繪

文物測(cè)繪圖是文物保護(hù)和考古的重要工作之一，在考古研究、保護(hù)工程、數(shù)據(jù)存檔等方面起著關(guān)鍵作用。在以往采用傳統(tǒng)手工測(cè)繪時(shí)，會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確、測(cè)繪延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、工作效率低等問(wèn)題，且不能多角度、多剖面、大范圍地繪制線圖，無(wú)法滿足保護(hù)和研究的需要。而在引入三維數(shù)字化技術(shù)后，則徹底改變了傳統(tǒng)的測(cè)量方式，彌補(bǔ)了之前的不足。

三維數(shù)字化技術(shù)極大地縮短了測(cè)繪時(shí)間，且比傳統(tǒng)考古線圖繪制的數(shù)據(jù)更為精確，信息更加完整，并提高了考古報(bào)告的科技水平。在龍門(mén)東山擂鼓臺(tái)考古工作中，通過(guò)三維激光掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)了原始幾何數(shù)據(jù)的永久存檔，并為2018年出版的《龍門(mén)石窟考古報(bào)告：東山擂鼓臺(tái)區(qū)》提供了高精度的形態(tài)和尺寸數(shù)據(jù)，滿足了保護(hù)和研究的需求。

多基線數(shù)字近景攝影測(cè)量也是常用的測(cè)量技術(shù)，這種測(cè)量方式精度高，便于攜帶，工作量小。在野外一些復(fù)雜地形無(wú)法使用三維激光掃描的時(shí)候，采用數(shù)字近景攝影測(cè)量加全站儀定位的測(cè)量方法來(lái)協(xié)助工作更為合適。龍門(mén)東山萬(wàn)佛溝區(qū)域的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，許多窟龕前有茂密的樹(shù)木遮擋，無(wú)法使用三維激光掃描生成整個(gè)萬(wàn)佛溝區(qū)域的外立面，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際環(huán)境，充分利用近景攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，有效地提高了工作效率，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.2 科技保護(hù)

數(shù)字化技術(shù)對(duì)文物保護(hù)的調(diào)查和設(shè)計(jì)具有重要作用。利用三維掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建的三維模型，可以在模型上標(biāo)示出地質(zhì)病害，也可以通過(guò)建模分析巖層的穩(wěn)固性，提前做好預(yù)防性保護(hù)工作。例如，在龍門(mén)石窟奉先寺病害調(diào)查與維護(hù)的工作中，通過(guò)三維建模準(zhǔn)確標(biāo)示出各種地質(zhì)病害，直觀地將問(wèn)題呈現(xiàn)出來(lái)，極大地提高了工作效率（圖1）。

1.3 數(shù)字修復(fù)

數(shù)字虛擬修復(fù)是結(jié)合現(xiàn)代科技手段和詳盡的研究資料，以虛擬手法再現(xiàn)實(shí)物不能回溯的莊嚴(yán)法像，既不會(huì)對(duì)文物本體造成不可逆的干預(yù)，又能實(shí)現(xiàn)人們對(duì)審美價(jià)值的訴求，從而達(dá)到文物修復(fù)和價(jià)值重現(xiàn)的雙重目標(biāo)。

當(dāng)需要修復(fù)的文物有留存本體和缺損部分特征信息時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)和破損部分鄰域的信息，可以在三維模型上進(jìn)行三維虛擬修復(fù)，還可以結(jié)合留存的老照片反映出的細(xì)節(jié)特征，進(jìn)一步準(zhǔn)確地開(kāi)展虛擬修復(fù)。如通過(guò)對(duì)回歸龍門(mén)石窟流散海外的佛首進(jìn)行嘗試性虛擬拼接和修復(fù)，讓人們通過(guò)計(jì)算機(jī)就能“目睹”這些雕像被破壞前的面貌。

1.4 VR技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是近年科技界的熱門(mén)，在文物展示方面也得到了充分的應(yīng)用。萬(wàn)佛洞是龍門(mén)石窟第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)所采集的三維掃描數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，使其形成洞窟三維虛擬空間。戴上虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備后，不僅可以在虛擬洞窟內(nèi)自由行走，還可以通過(guò)傳送、放大、照明、講解等多種感知方式近距離觀察洞窟內(nèi)每一處細(xì)節(jié)。VR展示是對(duì)景區(qū)游覽的重要補(bǔ)充，既可以解決文物保護(hù)與旅游推廣的矛盾，又有助于人們進(jìn)一步了解石窟精美的藝術(shù)造像。

2 問(wèn)題與挑戰(zhàn)

數(shù)字化技術(shù)在石窟寺領(lǐng)域的應(yīng)用日漸成熟，并以其高效、準(zhǔn)確、直觀等優(yōu)勢(shì)被文物工作者認(rèn)同。利用數(shù)字化技術(shù)可以在不破壞文物原貌的情況下開(kāi)發(fā)其文化價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，同時(shí)也促使在文物工作中多學(xué)科的交叉研究。而在文物數(shù)字化技術(shù)快速的發(fā)展下，也出現(xiàn)了諸多亟待解決的問(wèn)題及面臨的挑戰(zhàn)。

2.1 加強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理研究

三維掃描技術(shù)的初衷就是將文物數(shù)據(jù)進(jìn)行永久保存。隨著三維掃描的深入開(kāi)展，三維數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)的量將會(huì)日益增長(zhǎng)。要管理如此海量的數(shù)據(jù)，無(wú)論是在數(shù)據(jù)安全方面，還是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面，勢(shì)必需要最先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)還要滿足文物工作者在操作數(shù)據(jù)時(shí)的需求，比如文物測(cè)量信息查詢、三維模型索引、可移動(dòng)設(shè)備終端查閱等。因此，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步研究。

2.2 加深數(shù)字成果應(yīng)用的發(fā)掘

數(shù)字化技術(shù)憑借其優(yōu)勢(shì)已大范圍地應(yīng)用在文物保護(hù)、研究、展示等方面，它既能夠以數(shù)據(jù)形式永久保存文物當(dāng)前的狀態(tài)，又能讓文物中所蘊(yùn)含的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化以現(xiàn)代化形式得以保護(hù)和傳承。而數(shù)字化技術(shù)在文物工作中廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也存在數(shù)據(jù)利用率過(guò)低的問(wèn)題，如何科學(xué)、系統(tǒng)地利用數(shù)字成果，高效、精準(zhǔn)地利用豐富的數(shù)據(jù)來(lái)服務(wù)于文物領(lǐng)域，還有待于進(jìn)一步的發(fā)掘和研究。

2.3 加大團(tuán)隊(duì)融合的力度

在開(kāi)始數(shù)字化具體工作前，應(yīng)該先確認(rèn)此次的任務(wù)是用于考古研究，或是文物保護(hù)工程，還是展示展覽。明確目標(biāo)后就需要組建相應(yīng)的文物工作者和數(shù)字技術(shù)工作者團(tuán)隊(duì)融合開(kāi)展工作。只有當(dāng)兩者相互了解各自的工作程序、內(nèi)容和所需，才能更科學(xué)、更有效地發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的作用，這也將會(huì)是數(shù)字化成果成功的關(guān)鍵。

3 結(jié)語(yǔ)

黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化高度重視，習(xí)近平總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)，“加強(qiáng)文物保護(hù)利用和文化遺產(chǎn)保護(hù)傳承”“要讓收藏在博物館里的文物、陳列在廣闊大地上的遺產(chǎn)、書(shū)寫(xiě)在古籍里的文字都活起來(lái)”?！秶?guó)家文物事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》也明確提出，“到2020年，文物保護(hù)的科技含量和裝備水平進(jìn)一步提高，文物展示利用手段和形式實(shí)現(xiàn)突破，要多措并舉讓文物活起來(lái)”。這對(duì)新時(shí)代龍門(mén)石窟的活化傳承、弘揚(yáng)提出了更高的要求，也是數(shù)字化技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳承應(yīng)用中的重要里程碑。

參考文獻(xiàn)

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