新技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用研究

劉曉龍

古代壁畫是人類精神文明的遺產(chǎn)和歷史文化的瑰寶，極具藝術(shù)研究價值。 然而，隨著歲月的變遷，古代壁畫飽受風霜的侵蝕，傳統(tǒng)的物理方法在數(shù)據(jù)采集保護工作中面臨著重重難題，如歷時長、成本高、難度大等。因此，將新技術(shù)合理應用在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中，可以有效提高古代壁畫保護工作的質(zhì)量，促進我國古代文化遺產(chǎn)的傳承與發(fā)展。

一、當前古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護過程中出現(xiàn)的問題

（一）古代壁畫的特點與類別

壁畫的特點：壁畫與其他繪畫形式存在著一些異同?？梢岳蒙逝c形象來抒發(fā)作者的思想與情感，這是壁畫與其他繪畫形式的共同點。不同之處在于，其他繪畫形式可獨立存在，而壁畫必須依附于建筑物而存在，人們必須在特定的建筑環(huán)境中，才能體驗到壁畫的美感與質(zhì)感。

壁畫的類別：壁畫的類別有很多，區(qū)別在于材料的使用上。大部分壁畫的常規(guī)材料包含砂石、巖石、石灰以及顏料等，一些帶有宗教信仰的壁畫還會在關(guān)鍵位置鑲嵌寶石。以存在性質(zhì)來區(qū)分的話，主要分為宗教性質(zhì)的壁畫與非宗教性質(zhì)的壁畫。以其附屬的建筑來區(qū)分的話，可分為墓葬類，如卜千秋壁畫墓、淺井頭壁畫墓等；寺廟殿堂類，如大昭寺壁畫、西藏壁畫等；石窟類，如敦煌莫高窟、克孜爾石窟等。以技術(shù)手段來區(qū)分的話，主要分為純繪畫類和繪畫工藝類兩類。純繪畫類常以泥沙、石灰以及顏料根據(jù)一定的比例進行混合，再運用干畫法技術(shù)、濕畫法技術(shù)或者干濕混合技術(shù)來完成繪畫；繪畫工藝類則是需要結(jié)合壁畫的特點或類別，運用各種手段來提高壁畫的紋理感，如雕刻或者鑲嵌等。

（二）來自自然界的破壞

一些古代壁畫所處的地理環(huán)境特殊，很少有人居住，十分荒涼，自然環(huán)境很差。在這種情況下，壁畫容易出現(xiàn)掉落、褪色等現(xiàn)象，如甘肅地區(qū)，包括敦煌莫高窟在內(nèi)，大部分石窟壁畫都受到了自然界的破壞。一些壁畫掉落、褪色的情況比較嚴重，甚至已經(jīng)達到模糊難辨的地步，為人類的藝術(shù)寶庫帶來了毀滅性的災難。

（三）來自人為的破壞

一些寺廟殿堂類壁畫，由于出現(xiàn)嚴重的空鼓問題，導致壁畫出現(xiàn)掉落、開裂的現(xiàn)象。此外，由于這些古寺廟年代久遠，橫梁承重超負荷，再加上年久失修，使寺廟面臨著坍塌的風險，也就造成了寺廟殿堂類壁畫難以保存的危機。還有一些人為因素也加劇了壁畫的損壞：首先，寺廟人流量大，導致酥油燈的使用急劇增加?，F(xiàn)代酥油燈的燃料多為氫化酥油，燃燒所產(chǎn)生的物質(zhì)對壁畫的損害極大。其次，在人工修復壁畫時，往往采用的是現(xiàn)代水泥材料，與古代寺廟殿堂的建筑材料明顯不同，二者之間的融合度較差，也會導致壁畫的損傷。再次，游客缺乏文物保護意識，很多人都認為保護文物只是國家有關(guān)部門的事，與自己沒有什么關(guān)系，從而導致在參觀過程中，游客對文物造成有意識或者無意識的破壞。這些人為因素給壁畫的保護工作帶來了極大的困難，不利于古代壁畫的保護與修復，因此，古代壁畫迫切需要采用行之有效的新技術(shù)來開展數(shù)據(jù)采集保護工作。

二、新技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用策略

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應用，國際上有很多國家已經(jīng)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到了文物的數(shù)據(jù)采集、保存、修復以及考古研究等工作中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可利用信息技術(shù)對古代壁畫進行數(shù)字化保存，能在一定程度上彌補壁畫因自然界或人為因素所造成的損害，還可以促進當?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。

例如，敦煌莫高窟由于其特殊的地理位置，在大陸季風性氣候的作用下，導致壁畫在經(jīng)受了風沙、雨水以及強光等自然現(xiàn)象的侵害后，變得非常脆弱。再加上觀賞人數(shù)與日俱增，其保護與修復的工作變得十分艱難。因此，在20世紀末，國家有關(guān)部門與某大學共同開發(fā)了關(guān)于敦煌莫高窟的虛擬漫游與復原系統(tǒng)。這套系統(tǒng)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與人工智能技術(shù)進行合理融合，從而使用戶可以通過計算機來對敦煌莫高窟進行觀賞，如敦煌莫高窟的外觀景象、內(nèi)部的壁畫以及彩色雕塑等。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于古代壁畫的數(shù)據(jù)采集保護中，有效彌補了文物因歷史變遷而導致的信息消失，且提高了游客的觀賞質(zhì)量，促進了旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（二）數(shù)字圖像修復技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用

圖像修復技術(shù)起源于14—16世紀的歐洲，提高了圖像處理的效率，常被人們用來修復已經(jīng)損壞或者遺失的藝術(shù)品。圖像修復技術(shù)不僅可以保持原作的美感，還可以在一定程度上恢復藝術(shù)品的原貌。在那個時代，圖像修復技術(shù)僅限于對圖像進行簡單的修復，由于缺少高科技的支持，在修復過程中很容易導致美術(shù)作品受損。隨著信息科技的迅猛發(fā)展，圖像修復技術(shù)與數(shù)字化科技進行有效融合，并在人們的需求中日益形成成熟的數(shù)字圖像修復技術(shù)。在21世紀，數(shù)字圖像修復技術(shù)已經(jīng)被人們廣泛用于文物的數(shù)據(jù)采集保護中，有助于對破損文物進行有效修復，從而提升文物的保護價值。

例如，近些年來，我國在西藏壁畫的保護與修復上花費了大量的人力與財力，但效果不佳。使用數(shù)字圖像修復技術(shù)可以對西藏壁畫進行合理分類，再針對其紋理結(jié)構(gòu)對其進行修復，有助于提高西藏壁畫的恢復質(zhì)量。首先，運用數(shù)字圖像修復技術(shù)可以根據(jù)西藏壁畫的類型或損壞程度進行原始數(shù)字圖像的采集，再將其進行分類，并針對壁畫破損的部分使用不同的技術(shù)進行修復。其次，以數(shù)字圖像規(guī)則為基礎(chǔ)，對文物進行虛擬修復的實驗，從而最大限度地還原壁畫的原始外觀，并盡可能地找回丟失的信息元素，有助于恢復壁畫的文化價值。在對壁畫進行虛擬數(shù)字圖像修復后，要對其進行科學評估，以了解損失部分的恢復效果，從而保證壁畫實體修復工作的順利進行。再次，根據(jù)壁畫自身的紋理結(jié)構(gòu)展開修復工作，有助于破損嚴重的圖像最大化恢復。

（三）3D激光掃描技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用

近些年來，3D激光掃描技術(shù)著重于點云數(shù)據(jù)分析技術(shù)的開發(fā)，目前已趨于成熟。點云數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要作用為重建壁畫的外觀，研究方向為兩個方面，一是基于距離信息重建離散點，二是基于距離信息重建結(jié)構(gòu)化的點。3D激光掃描技術(shù)在重建3D模型時具有多種表達方式，通常對壁畫建立立體空間模型時，會采用兩種手段。一是建立立體表面模型，這種方式主要作用于壁畫的外觀特征，以網(wǎng)格形式逐步逼近壁畫的外觀結(jié)構(gòu)；二是建立幾何模型，通常用Computer Aided Design模型來表現(xiàn)。

例如，利用3D激光掃描技術(shù)對大昭寺壁畫進行保護，要通過其紋理信息來判斷壁畫的客觀真實信息，以此來加強對文物細節(jié)的把握，從而確保壁畫數(shù)據(jù)信息的精準性，有助于針對壁畫的實際損害情況進行對應處理，這項工作可由3D激光掃描技術(shù)中的點云數(shù)據(jù)來完成。

三、結(jié)語

古代壁畫是我國歷史文明的代表作品之一，將新技術(shù)應用于古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中，有助于提高古代壁畫保護工作的質(zhì)量，促進文物保護事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?；诖?，本文提出了幾點思路策略：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用、數(shù)字圖像修復技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用、3D激光掃描技術(shù)在古代壁畫數(shù)據(jù)采集保護中的應用等。以上幾點策略，旨在最大程度保持古代壁畫的原貌，從而促進我國歷史文化遺產(chǎn)的繼承與發(fā)展。