數(shù)字媒體技術(shù)在敦煌壁畫樂器數(shù)字化上的應(yīng)用

西北民族大學(xué) 包程陽

如今我國數(shù)字技術(shù)發(fā)展迅速，以數(shù)字形式的各類文化創(chuàng)意成果紛紛出現(xiàn)在大眾視野。其中，數(shù)字媒體技術(shù)在其具體的應(yīng)用過程中得到了很好的發(fā)展和體現(xiàn)，其作用不可小覷。而對被列為世界文化遺產(chǎn)之一的敦煌莫高窟中，有大量的壁畫中出現(xiàn)了樂器圖像，可作為復(fù)原和研究的資料，對于整個世界音樂史都具有不可估量的藝術(shù)價值。目前對于壁畫樂器的復(fù)原工作一直在陸續(xù)的推進(jìn)，但仍存在大眾對壁畫樂器的熟悉度不足，缺乏交互體驗(yàn)以及復(fù)原出的樂器資源稀缺等問題。本文主要通過闡述數(shù)字媒體技術(shù)在敦煌壁畫樂器上的具體應(yīng)用方向，為廣大工作者提供借鑒，然后提到了文化遺產(chǎn)數(shù)字化的相關(guān)政策背景，最后，指出其數(shù)字化應(yīng)用中可能面臨的問題并做出總結(jié)。

敦煌石窟文化歷史悠久，石窟上的壁畫蘊(yùn)藏有古代樂器圖像約6000余件，包括吹奏、拉弦、彈撥、打擊各類樂器[1]。而對于壁畫上樂器的仿制工作研究從最早的鄭汝中先生為代表到今天的馬成虎先生一直在進(jìn)行，壁畫中的樂器也陸陸續(xù)續(xù)的從墻上“走”了出來。截至2018年，統(tǒng)計(jì)出敦煌壁畫中97種245件樂器已被等比例還原，讓大眾有機(jī)會能直觀感受到精美絕倫的古代樂器[2]。但大部分復(fù)原后的樂器都是實(shí)體，而且十分珍貴。因此，在本文章中我們探討如何利用數(shù)字媒體技術(shù)對敦煌壁畫樂器進(jìn)行全面地?cái)?shù)字化開發(fā)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)媒體和數(shù)字技術(shù)，把樂器文化向社會推廣和普及，同時對敦煌文化也起到了保護(hù)和傳承的作用。

1 數(shù)字媒體技術(shù)

數(shù)字媒體技術(shù)，是數(shù)字技術(shù)與媒體有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，涉及圖文音像的采集、處理、存儲、傳播、再現(xiàn)等非常復(fù)雜的信息處理過程及諸多相關(guān)技術(shù)。它以媒體內(nèi)容的圖文音像數(shù)字化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化表達(dá)、數(shù)據(jù)頁面描述和多媒介輸出為主要內(nèi)容，能夠滿足感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體及傳輸媒體等類型媒體的內(nèi)容表達(dá)要求，具有數(shù)字化、交互性、娛樂性、多媒體和多樣性等5個主要特點(diǎn)[3]，如圖1所示。而數(shù)字媒體技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中主要突出在數(shù)據(jù)云存儲、數(shù)字媒體信息獲取與處理、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字壓縮技術(shù)、游戲引擎、三維建模以及3D打印技術(shù)等強(qiáng)大的綜合性技術(shù)。

圖1 數(shù)字媒體技術(shù)主要特點(diǎn)Fig.1 Main features of digital media technology

2 敦煌壁畫樂器的仿制現(xiàn)狀

據(jù)可查資料統(tǒng)計(jì)[1]，早期敦煌壁畫樂器的復(fù)制工作因樂器種類繁多、工作艱巨總共進(jìn)行了兩期。第一期復(fù)制工作是在1988-1992年，由敦煌研究院的吳堅(jiān)先生作為總策劃，鄭汝中先生和莊壯先生聯(lián)手共同負(fù)責(zé)研制，經(jīng)過5年的考察與制作，研制出了敦煌壁畫樂器種類共34種，數(shù)量54件。第二期復(fù)制工作在1993年開始，2009年結(jié)束，是由莊壯先生獨(dú)自帶領(lǐng)進(jìn)行研制工作，共研制樂器種類60種，數(shù)量240件。到了近期的2018年，由從英國留學(xué)畢業(yè)回國后的馬成虎先生所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)推進(jìn)敦煌壁畫樂器的仿制工作，最后統(tǒng)計(jì)出在2018年最新的一次仿制，一共完成彈撥、吹奏、打擊、拉弦4大類97種245件樂器[2]。

3 數(shù)字媒體技術(shù)在敦煌壁畫樂器數(shù)字化中的具體應(yīng)用

3.1 建立數(shù)據(jù)資源庫

在使用數(shù)字媒體技術(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)下，建立敦煌壁畫樂器的數(shù)據(jù)資源庫。針對石窟中還未仿制出的壁畫樂器圖像資料，利用數(shù)字?jǐn)z影攝像技術(shù)進(jìn)行最大限度的記錄，而對于已仿制出的樂器，進(jìn)行對各類樂器的音色采集，并收集各類有關(guān)壁畫樂器的仿制、技藝、作品、傳說等。再將這些已收集的數(shù)據(jù)經(jīng)后期處理后，進(jìn)行各級數(shù)據(jù)庫利用ER關(guān)系搭建，并實(shí)現(xiàn)各級資源數(shù)據(jù)庫互聯(lián)互通和數(shù)字資源的整合管理以及數(shù)據(jù)共享。最后利用多媒體技術(shù)將其精華內(nèi)容向外界展示，以提供給廣大興趣愛好者以及研究工作者學(xué)習(xí)、參考[4]。

3.2 數(shù)字MG動畫開發(fā)

MG動畫設(shè)計(jì)，是把原本處于靜態(tài)的平面圖像和形狀轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的視覺效果，并且將靜態(tài)的文字轉(zhuǎn)化成動態(tài)的文字動畫。而制做MG動畫的步驟流程一般為劇本文案、腳本分鏡、制作素材、后期處理合成，常用的制作MG動畫的軟件有After Effects、萬彩動畫大師等。

對于壁畫上靜態(tài)化的樂器圖像，如圖2所示，可以針對樂器的歷史發(fā)展、種類，以及樂伎演奏形式來制作相關(guān)科普類的MG動畫，使樂器的歷史故事背景更加具有感染力。在基于現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)平臺傳播廣的特點(diǎn)，這種創(chuàng)意類的文化傳播形式，也能有效地向社會群眾推廣。

圖2 琵琶的MG動畫講解Fig.2 MG animation explanation of pipa

3.3 三維建模

三維建模，主要是利用三維制作軟件通過三維虛擬空間來建立三維數(shù)據(jù)的場景模型，而建模類型又劃分為三維靜態(tài)建模和三維動態(tài)建模。前者是根據(jù)采集的實(shí)體或圖像資料進(jìn)行物體還原，后者則是在靜態(tài)模型基礎(chǔ)上賦予動畫幀，進(jìn)行抽象的動態(tài)還原。實(shí)際中較常見的三維軟件有3D Max、MAYA、Cinema 4D以及Blender，而常見模型格式有OBJ、FBX、STL等。

如圖3所示，可根據(jù)收集或?qū)嵉嘏臄z的樂器圖片進(jìn)行圖像建模，實(shí)現(xiàn)比例還原。之后整理生成一個三維模型數(shù)據(jù)庫，作為資料儲存。我們還能根據(jù)已有的樂器模型、音色等資源，設(shè)計(jì)各種有關(guān)樂器的交互軟件以及平臺、網(wǎng)頁，實(shí)現(xiàn)三維樂器模型的多方面展現(xiàn)。或者，把三維模型融入到現(xiàn)實(shí)博物館中作為數(shù)字展覽的一種形式，向游客提供更細(xì)致的樂器講解。

圖3 壁畫樂器模型：古琴、阮、琵琶、塤（從左到右）Fig.3 Mural musical instrument models: Guqin, Ruan, Pipa and Xun (from left to right)

3.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡稱為AR(Augmented Reality)，是如今被作為文化遺產(chǎn)領(lǐng)域前沿性的數(shù)字化技術(shù)手段，能通過交互性設(shè)備呈現(xiàn)出虛擬數(shù)字信息疊加在現(xiàn)實(shí)生活環(huán)境中的虛擬場景，特別適合用于虛實(shí)融合地展示與交互體驗(yàn)。對于AR交互系統(tǒng)，包括手持移動設(shè)備式、頭戴式、空間式[5]。

對于敦煌壁畫樂器，可針對壁畫樂器種類，結(jié)合圖像識別、Slam空間定位、3D建模等技術(shù)，設(shè)計(jì)一種手持設(shè)備式的AR交互系統(tǒng)，通過移動設(shè)備上的屏幕顯示，使壁畫上二維的樂器變成可交互的三維模型。大幅度提高了大眾在觀摩時的交互性與趣味性，但缺點(diǎn)為空間的沉浸感不足。

3.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡稱為VR（Virtual Reality），是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實(shí)環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進(jìn)行交互，產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)[6]。其能夠重建多維文化的虛擬環(huán)境，使體驗(yàn)者完全沉浸在一個可交互的數(shù)字虛擬空間，現(xiàn)在逐漸成為了文化遺產(chǎn)研究、應(yīng)用、傳播的重要工具。

如圖4所示，我們可根據(jù)壁畫上樂伎的演奏、環(huán)境、服裝、身段以及表演的樂器，先進(jìn)行構(gòu)建音頻、圖像等數(shù)字資源庫，再根據(jù)三維建模制作需要的模型，最后導(dǎo)入所有資源交互引擎并搭建虛擬場景，做出一個虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)或平臺，全方面地展現(xiàn)壁畫中樂伎演奏環(huán)境以及樂器的細(xì)節(jié)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合Leap Motion、Kinect、HTC Vive等頭戴式交互設(shè)備，并在交互功能上全方面設(shè)計(jì)，可使體驗(yàn)者親自感受樂器演奏，從聽覺和視覺上豐富了樂器的體驗(yàn)形式，沉浸感十足。

圖4 虛擬現(xiàn)實(shí)平臺實(shí)施流程（提供參考）Fig.4 Implementation process of virtual reality platform (for reference)

3.6 游戲引擎

目前，以通過游戲引擎手段來傳播和保護(hù)文化遺產(chǎn)的趨勢在不斷地上升，在國內(nèi)以Unity平臺和Unreal虛幻引擎為代表。通過具有教育性質(zhì)的嚴(yán)肅游戲，來提高大眾對文化領(lǐng)域的參與性。從玩家體驗(yàn)的故事情節(jié)，最大化地實(shí)現(xiàn)人們從被動去了解到主動吸收歷史事件、文化知識等特點(diǎn)來說，嚴(yán)肅游戲具有一定的傳播價值。但嚴(yán)肅游戲仍處于探索階段，是否適用于文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的保護(hù)與傳播，還需要進(jìn)行深入的研究[7]。

可根據(jù)敦煌壁畫樂器的發(fā)展歷史，開發(fā)多元素類的嚴(yán)肅游戲，通過用戶的第一視角體驗(yàn)來提高敦煌文化的感染力，實(shí)現(xiàn)文化傳播的多樣性。

3.7 3D打印及文物周邊產(chǎn)品

3D打印即快速成型技術(shù)的一種，是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)下的一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用塑料或者粉末狀金屬等可粘合材料，選擇其模型進(jìn)行切片，再通過逐層打印的方式來構(gòu)建物體的技術(shù)。目前此技術(shù)在文創(chuàng)產(chǎn)品上的應(yīng)用在逐步擴(kuò)大，文化元素在慢慢地走入我們的生活。

結(jié)合已生成的模型數(shù)據(jù)庫，并融合敦煌元素，設(shè)計(jì)任意的三維文創(chuàng)產(chǎn)品并進(jìn)行3D打印。常見的3D打印操作步驟為：建模軟件設(shè)計(jì)、STL文件轉(zhuǎn)換和操作、切片，將切片好的模型文件導(dǎo)入3D打印機(jī)開始打印、最后進(jìn)行表面處理。

4 相關(guān)國家政策

近十年，我國的文化遺產(chǎn)保護(hù)得到了國家政策的大力支持，中國非遺數(shù)字化保護(hù)獲得了國家與社會各界的廣泛關(guān)注。從2005 年，國務(wù)院公布的《關(guān)于加強(qiáng)中國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的意見（國辦發(fā)[2005]18號）中明確指出的保存措施：“用文字、錄音、錄像、數(shù)字化多媒體等手段，對保護(hù)對象進(jìn)行真實(shí)、全面、系統(tǒng)的記錄?！钡?021年，國務(wù)院再次公布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的意見》，其中提到“加強(qiáng)檔案數(shù)字化建設(shè)，妥善保存相關(guān)實(shí)物、資料，實(shí)施非物質(zhì)文化遺產(chǎn)記錄工程，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段等措施?！北ＷC了文化遺產(chǎn)數(shù)字化工作的穩(wěn)定推展，而敦煌文化作為世界文化遺產(chǎn)，有必要進(jìn)行全面的數(shù)字化開發(fā)。

5 反思問題

伴隨著現(xiàn)代文化科技的逐步發(fā)展，我們也要重視文化數(shù)字版權(quán)的問題。對于如今主流的3D建模、3D打印、數(shù)字掃描、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字記錄等技術(shù)手段，在文化遺產(chǎn)數(shù)字化的應(yīng)用中給我們帶來了文化數(shù)字成果多樣性的同時，這些文化遺產(chǎn)數(shù)字資源是否會被濫用，以及這些文化數(shù)字復(fù)制產(chǎn)品與應(yīng)用技術(shù)手段，是否具有獨(dú)創(chuàng)性和應(yīng)受到版權(quán)保護(hù)等問題，我們?nèi)匀恍枰M(jìn)行深入的研究與劃分[8]。

6 總結(jié)與展望

在敦煌壁畫樂器數(shù)字化的具體應(yīng)用上，本文主要總結(jié)了數(shù)字媒體在推廣與展現(xiàn)敦煌文化方面上的技術(shù)可實(shí)施性與策略方向，提供了一個嶄新的視角，為廣大工作者提供借鑒。其技術(shù)在具體應(yīng)用時，還需要根據(jù)使用場景來進(jìn)行詳細(xì)分析與規(guī)劃。

數(shù)字媒體技術(shù)作為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)背景下產(chǎn)生的新興技術(shù)，其具有交互性、綜合性的技術(shù)性特點(diǎn)，能為文化遺產(chǎn)的保護(hù)與展示提供多種形式選擇。創(chuàng)作者合理地將數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用到文化遺產(chǎn)數(shù)字化領(lǐng)域中，不僅能提高文化遺產(chǎn)的影響力、推廣度以及大眾的關(guān)注度，還能有效地推動我國文化遺產(chǎn)數(shù)字化的進(jìn)展。但如果數(shù)字化的文化產(chǎn)品一旦涉及到商業(yè)用途、個人用途等時，也同時需要我們注重對數(shù)字版權(quán)保護(hù)問題的研討。

引用

[1]莊壯.敦煌壁畫樂器復(fù)制應(yīng)用之思考[C]//漢唐音樂史首屆國際研討會論文集,2009.

[2]敦煌壁畫樂器“復(fù)活記”_央廣網(wǎng) (cnr.cn))[N].中國青年報(bào),2021.

[3]王強(qiáng),楊安寧,黃渝琪.數(shù)字媒體技術(shù)及其未來發(fā)展[J].數(shù)字印刷,2019(2):1-6.

[4]趙衛(wèi).數(shù)字媒體技術(shù)在惠山泥人非遺傳承與保護(hù)中的應(yīng)用研究[J].科技視界,2020(23):185-187.

[5]潘志庚,袁慶曙,陳勝男,等.文化遺產(chǎn)數(shù)字化展示與互動技術(shù)研究與進(jìn)展[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2020,47(3):261-273.

[6]趙沁平.虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J].中國科學(xué)(F輯:信息科學(xué)),2009,39(1):2-46.

[7]馬曉娜,圖拉,徐迎慶.非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國科學(xué)(信息科學(xué)),2019,49(2):121-142.

[8]魏鵬舉,魏西笑.文化遺產(chǎn)數(shù)字化實(shí)踐的版權(quán)挑戰(zhàn)與應(yīng)對[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會科學(xué)版),2022(2):38-47.