X射線攝影技術(shù)在漆下彩畫識別中的應(yīng)用

高 偉，徐礫瑩，張 帥，楊 釗，任禹丞，張懷予，孫國軍

(1． 赤峰學院歷史文化學院，內(nèi)蒙古赤峰 024000； 2． 赤峰學院學報編輯部，內(nèi)蒙古赤峰 024000)

0 引 言

X射線攝影技術(shù)在文物領(lǐng)域中的應(yīng)用始于20世紀二三十年代[1]。最開始，它僅用于紙質(zhì)文物的真?zhèn)舞b別。我國于20世紀70年代將X射線攝影技術(shù)引入文物研究領(lǐng)域，主要用于金屬器的結(jié)構(gòu)探測(探傷)和工藝技術(shù)分析[2-3]，鮮見于其他類型文物的研究，而以X射線攝影技術(shù)輔助修復(fù)木質(zhì)古建構(gòu)件上的彩畫，更是新的嘗試。

X射線攝影的成像原理，為這種嘗試提供了可能。X射線具有穿透性，且穿過物體后會產(chǎn)生衰減，衰減程度取決于物質(zhì)的衰變系數(shù)μ和物體的厚度h。依照傳統(tǒng)建筑一般做法，天花彩畫使用的是礦物顏料，成品常帶有起伏的瀝粉輪廓線。各色顏料具有不同的衰變系數(shù)，而各部位的彩畫也極有可能生成不等厚度。所以在X射線攝影中，越是顏料的邊界、交界處，成像效果上的對比差就愈加明顯，這使得圖案輪廓能夠清晰呈現(xiàn)。

本研究所用標本取自喀喇沁親王府，為議事廳原始天花板?？哂H王府屬全國重點文物保護單位，是內(nèi)蒙古地區(qū)現(xiàn)有的年代最悠久、封建等級最高、建筑規(guī)模最大、保存最好的清代王府建筑[4]。其中，議事廳的建筑等級最高。所選天花板的主要損害來自于白漆涂抹?；凇吨袊奈锕袍E保護準則》第31條：“……必須在科學分析、評估其時代、題材、風格、材料、工藝、珍惜性和破壞機理的基礎(chǔ)上，根據(jù)價值和保存狀況采取現(xiàn)狀整修或重點修復(fù)的保護措施?！盵5]的闡釋，結(jié)合當今技術(shù)手段，處理白漆并獲取下層彩畫的可行方案有三，在此簡述。方案一：文物技術(shù)清理法，較為傳統(tǒng)，但應(yīng)用成熟，使用稀料、香蕉水等良好的有機溶劑對油漆進行清理，過程需重點控制溶劑對彩畫層的影響。隨著油漆的清除，長時間的平衡體系被打破，對揭露天花實施穩(wěn)定保護亦是難題。方案二：成分檢測法，借助科學儀器對污染物進行成分分析，依據(jù)化學特性找到針對性的溶劑。此方法貴在精確，能夠保證天花圖案完好，但檢測過程為有損，好在用量甚微，依舊具有可行性，西北大學文化遺產(chǎn)學院實驗室和中國文化遺產(chǎn)研究院等單位具備相應(yīng)設(shè)備和技術(shù)能力。方案三：X射線攝影法，優(yōu)勢在于無損，X射線會對具有生物活性的細胞和組織造成損傷，對無生命的純物體則沒有影響。但若彩畫使用了含有熒光物質(zhì)的顏料，便會在長時間照射下發(fā)生脫落，不過彩畫被油漆封閉已久，二者結(jié)合體系十分平衡。而實驗進行的又為低次數(shù)、短時間、低強度的照射，所以此方案確定為無接觸、無干預(yù)的無損嘗試。

1 實施過程

1．1 受損天花概況及實驗前處理

受損彩畫的載體為正方形榆木天花板，邊長有細微誤差，各邊維持在107～108 cm之間，木板薄厚不甚精確，但總體差距不大，平均厚度接近2 cm。天花板正面為彩畫圖案，背面為原始木材鋸解面，木質(zhì)基層有零星受潮、發(fā)霉病害，為親王府原始建筑構(gòu)件無疑。天花板由寬度不一的長方形木板拼接而成，背面垂直于接縫方向開兩條榫槽，穿入兩根木條為榫，整體結(jié)構(gòu)十分牢固。屬于明清高等級建筑中常見的“井口天花”(也稱“硬天花”)。

該天花圖案于20世紀70年代中后期遭到涂抹。涂抹材料分為白灰漿(主要成分為氫氧化鈣，亦稱熟石灰、消石灰、石灰乳或石灰漿)和白漆兩種。病害類型一致為：污染物附著性病害[6]。在2002年實施的喀喇沁親王府修繕工程中，石灰漿覆蓋的天花板經(jīng)簡單物理處理，即顯現(xiàn)出原始圖案，但由于長時間的氧化腐蝕，彩畫已失去顏色；而油漆覆蓋的天花板未能實現(xiàn)修繕，僅以原狀、原位保存。在所有的石灰漿涂抹天花完成清理后，共得到3種圖案，分別為佛八寶圖、四季蓮花圖和八仙賀壽圖。后將這三種圖案人為填色，以高密度寫真的形式復(fù)制于噴繪布(廣告布)上，粘貼覆蓋在所有原始天花板上。由于未考慮到此后再次修復(fù)的可能性，粘貼面層時選用了普通工業(yè)膠水(俗稱“大力膠”)。所以，對于每一塊白漆涂抹的天花板，彩畫圖案之上依次覆有白漆層、膠層和廣告布面層。

鑒于X射線成像的穿透和疊加特性，為確保最終成像清晰，需揭去廣告布面層。膠層位置如圖1所示。刷涂痕跡明顯，膠層薄厚不勻，粘合堅固，揭取過程中拉絲明顯，膠絲密集有力。經(jīng)局部小面積試驗，以棉簽沾95%酒精消毒液輕擦，可有效融斷膠絲，去除粘性，使廣告布面層與油漆層有效分離。面層之下，漆層薄且堅固，未見明顯空鼓及開裂。本次實驗只選取了一個標本，但這塊天花板極具代表性，不僅帶有全部常規(guī)受損信息，并且是2002年修復(fù)中唯一做過清理嘗試的油漆標本，病害特征明顯。如圖2所示：天花圖案的中心及右下部分有明顯的被砂紙和尖銳物刮擦的痕跡；而畫面左上部分(尤其是邊界處)的漆面保存完好，可見在涂抹后未經(jīng)其他擾動。

圖2 天花表面正視圖

1．2 儀器及參數(shù)

經(jīng)歷多年的發(fā)展，X射線攝影機已由原始的模擬式演化為CR(computed radiography)、DR(digital radiography)式。如今，DR(數(shù)字化)式X射線攝影機已成為醫(yī)用設(shè)備的主流。本次實驗與赤峰市市區(qū)一所公立醫(yī)院合作完成，所用儀器為加拿大IDC公司生產(chǎn)的DR(數(shù)字化)式X射線攝影機，設(shè)備型號：X2200。

在專業(yè)工作人員的協(xié)助下，最終確定實驗強度為：60 kV/3．2 mAs。此強度一般用于手、腳等組織較薄的器官的透視成像，屬醫(yī)用設(shè)備的常規(guī)范圍。

1．3 成像效果與對應(yīng)分析

本節(jié)所展示圖片，僅進行了整體亮度和黑白對比度的調(diào)節(jié)，未做任何細節(jié)修飾。

為了完整呈現(xiàn)漆層下圖案，同時又盡量減少X射線照射次數(shù)，實驗將分部位對天花板進行照射成像。根據(jù)所用X射線攝影機的成像篇幅，將天花板劃分為五個區(qū)域，如此既能保證對圖案中心、重點范圍的覆蓋，同時也兼顧了邊緣部位，詳情見圖3。按圖3所示的天花板擺放方位，五張X光片分別為：中央位置成像(圖4，黃色邊界)、左上位置成像(圖5，綠色邊界)、右上位置成像(圖6，粉色邊界)、左下位置成像(圖7，紅色邊界)和右下位置成像(圖8，藍色邊界)。

圖3 成像位置示意圖

圖4 中央位置成像(黃色邊界)

圖5 左上位置成像(綠色邊界)

圖6 右上位置成像(粉色邊界)

圖7 左下位置成像(紅色邊界)

圖8 右下位置成像(藍色邊界)

經(jīng)成像，確定該天花板原始圖案為“佛八寶圖”：法輪居中，其余七種法器在周圍環(huán)繞，從正右方的寶瓶開始，順時針依次為寶傘、雙魚(金魚)、寶幢(白蓋)、盤長(吉祥結(jié))、法螺和蓮花。其中：法輪、寶瓶、寶傘、寶幢、盤長和法螺的成像較為清晰、完整，大部分細節(jié)可辨；而蓮花圖案和雙魚圖案則較為模糊。

寶瓶作為天花板上唯一能夠肉眼觀察到、分辨出的器物圖案，在X射線下的成像更加清晰。本實驗將其作為位置和方向上的參照。結(jié)合圖9d的細部位置示意，觀察圖9a，可知：天花板上的寶瓶區(qū)域明顯經(jīng)歷過除漆打磨，但打磨程度不深，仍殘存條狀白漆，故彩畫層未受到破壞；而寶瓶圖案的邊緣位置亦有膠層分布。對比寶瓶的成像結(jié)果，可見在彩畫層得以保存的前提下，斑駁漆層和不勻膠層對成像的影響甚微。

而在X射線下同樣成像清晰的寶傘圖案，肉眼卻不見任何痕跡，完全被覆蓋在油漆層之下。如圖9b所示，成像中的寶傘圖案輪廓線非常清晰、完整，證明封存在漆層下的天花圖案保存完好，未受到擾動的彩畫層成像效果極為清晰。

反觀成像效果最差的蓮花圖案，它恰好處在一小片打磨區(qū)域的中心，且打磨程度較深，原始彩畫層已經(jīng)破損甚至不復(fù)存在，而上面似乎還淋撒過不明污染物。如圖9c所示，蓮花圖案的成像效果很差，幾乎找不到輪廓線，只能憑分布規(guī)律確定它的大體位置，進而體會到那若隱若現(xiàn)的痕跡。將此觀點推及同樣成像不佳的雙魚圖案上，也依舊成立。彩畫層缺失的部位裸露著木紋，已經(jīng)無法成像。

圖5～圖8中，對于原始圖案上“包袱線”(煙云)部位的呈現(xiàn)都非常細膩。多層退暈卷筒輪廓的效果突出，立體感撲面。內(nèi)外輪廓分層退暈的處理上，沒有采用常見的“退三道”和“退五道”的搭配，而是采用了“退五道”和“退七道”的組合[7-8]，工藝精湛，等級較高。

圖5～圖8中，出現(xiàn)的橫向淺色光帶是兩根厚木條的成像，它們位于天花板背面，以榫卯結(jié)構(gòu)穿入，用于加固。在X射線成像中，通常密度越大、厚度越大的物體成像顏色越淺，而密度接近空氣的物質(zhì)成像顏色則很深，這一經(jīng)驗不但合理解釋了厚木條的成像，也有益于對原始圖案層次和顏色的大致感知。光帶處屬于天花邊緣，為重復(fù)循環(huán)圖案，無需重點成像。若調(diào)整機器的攝像參數(shù)，可使光帶處清晰成像，但其他部分的成像效果會過深。圖8右下角出現(xiàn)的鑰匙成像，僅為實驗中標注方向所用，無其他意義。

2 成果與討論

首先，該成果最直觀的意義是檢驗2002年修復(fù)時所復(fù)制的圖案是否準確。經(jīng)比對，主要發(fā)現(xiàn)以下三處差別：第一，佛八寶排列順序有一處顛倒，即寶傘與雙魚的位置；第二，部分法器的形狀和輪廓略有出入，如法輪上下原本帶有的兩團火焰造型(詳見圖10)就沒有體現(xiàn)在復(fù)制圖案中，再如寶瓶、寶傘的幾處細節(jié)；第三，氛圍感上的差距甚大，原始畫面富有立體感、背景繁復(fù)華麗，層次深淺疊加，圖10顯示天花圖案的中央?yún)^(qū)域內(nèi)飄帶纏繞、旌幔翻卷、香火彌漫，“包袱線”區(qū)域的退暈分層清晰明朗，而復(fù)制品的表達則過于單薄。所以總體上，2002年復(fù)制的圖案主題信息無誤，器物外形基本準確，但受制于色彩缺失等諸多因素，畫面整體比較簡略，缺乏質(zhì)感和神韻。

圖10 X光片拼接描線圖

其次，該成果最現(xiàn)實的意義在于指導(dǎo)修復(fù)。X光片上提供的準確信息將成為文物修復(fù)師的重要參考，在處理精細部位前有充分預(yù)判，增加工作的容錯率，有效減小損傷。受原理所限，X射線成像的效果只能是黑白圖像，而無彩色信息，但若將前文所述的三種方案互相結(jié)合，則天花圖案的完美復(fù)原并非不可能。

再次，實驗方法可直接檢測出受損天花中有無新圖案。喀喇沁親王府議事廳面闊七間，每間天花18塊(3×6)，共126塊(18×7)。其中，石灰漿涂抹天花板僅為18塊，所占比例不足15%，但已然呈現(xiàn)出三種圖案。所以，在其余的108塊油漆涂抹天花板中有可能隱藏著另外的圖案。只需采用本實驗中的方法，即可準確、便捷地得到答案，且過程完全無損。此外，鑒于特殊原因，議事廳原始天花板遭遇過多次擾動。在修繕工程中，工作人員也無法對天花板的分布進行定位和編號，所以天花板現(xiàn)有的位置信息并不準確。但若能洞悉全部圖案種類和對應(yīng)數(shù)量，再結(jié)合房間體量和梁柱結(jié)構(gòu)，則很有可能推測出天花圖案的排布規(guī)律。這是利用現(xiàn)代科技手段破解歷史遺留信息的典型案例，具有實踐意義。

最后，本實驗為經(jīng)歷相似受損的一類文物提供了圖案復(fù)原的希望，也為中國古代天花彩畫的系統(tǒng)研究提供寶貴資料，此為最深遠意義。單以本研究為例，議事廳天花的風格集滿、蒙、漢、藏于一身[9]，在定性上屬于清代北方官式[10]，但在內(nèi)容上又帶有濃烈的宗教元素和強烈的個性色彩。四季蓮與佛八寶兩幅圖案不同于常見的藏傳佛教六字正言天花；而八仙祝壽則是道教元素的體現(xiàn)，“暗八仙”的表達手法含蓄隱喻，帶有江南之風。三幅圖案的中央部分都采用了蘇式彩畫的“包袱”格局，藝術(shù)風格與北方官式彩畫有很大區(qū)別[11]?！吨袊宕偈浇ㄖ十嫾夹g(shù)》和《中國清代官式建筑彩畫圖集》兩部重要著作對龍鳳、團鶴、花草等常見主題的清代官式建筑彩畫記錄詳盡，而具有宗教元素的圖案只收錄了“六字正言天花”一類，未見與議事廳天花相似者。除了并存佛道、融匯南北之外，議事廳天花究竟還蘊藏著多少心思和突破，這是很有研究價值的課題。

3 結(jié) 論

本次研究驗證了利用X射線攝影技術(shù)輔助漆下彩畫修復(fù)的可行性。同時，該手段也是對文物的恰當保護。它絲毫不影響文物的原真性，又秉承了最小干預(yù)原則，將肉眼不可見的圖案提取出來，從而最大限度地還原歷史原貌。此舉可豐富文物信息，揭示文化內(nèi)涵，使文物(古建筑)的價值評估結(jié)果更科學、更準確。筆者團隊還在其他遭受油漆涂抹的木質(zhì)器物上進行了重復(fù)實驗，因為實驗原理不變且科學，故結(jié)果穩(wěn)定且理想。

X射線攝影技術(shù)在漆下彩畫修復(fù)中的應(yīng)用前景十分廣闊。依據(jù)前文分析，本次實驗選取的標本是一塊極其特殊的天花板，它經(jīng)歷的受損最多、交織的信息最復(fù)雜，所以在成像效果上也最沒有保障。推斷可知，其他天花板的成像效果一定會比本次實驗更好。本案例證明了X射線攝影技術(shù)可以應(yīng)用在木質(zhì)文物領(lǐng)域，且作用顯著。

實驗所用儀器僅為普通醫(yī)用級設(shè)備，而非專業(yè)精密級科研設(shè)備。目前，此類設(shè)備已經(jīng)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)級醫(yī)院完成普及，這為尋求合作提供了堅實的基礎(chǔ)，而且古建構(gòu)件或文物本體都不適宜長途運輸，如能就近進行合作，即是對標本的保護。另外，便攜式X射線攝像設(shè)備更具有實際意義，它可以在現(xiàn)場進行實時分析，尤其適用于那些不便拆卸和移動的文物，例如大門、柜門上的圖案，甚至墻壁上的繪畫，但在實地操作時要注意防護。

近年來，隨著高光譜技術(shù)的興起，X射線攝影技術(shù)似乎淡出了研究人員的視線。誠然，高光譜技術(shù)在某些領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，成果直觀、新穎，是當前的大趨勢。但是，在應(yīng)對那些有污染物覆蓋、特別是多層或不均勻覆蓋的文物時，X射線攝影技術(shù)仍然具有不可取代的作用。

致 謝：感謝原喀喇沁親王府博物館副館長、古建專家吳漢勤老師提供的寶貴信息。